基于同步串行接口SSI的LED显示器设计

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单片机串行口LED大屏幕显示屏硬、软件设计和汉字显示技术

单片机串行口LED大屏幕显示屏硬、软件设计和汉字显示技术

济南大学泉城学院毕业设计方案题目单片机串行口LED大屏幕显示屏硬、软件设计和汉字显示技术专业电气工程及其自动化班级电气1102学生学号指导教师二〇一五年三月十五日学院工学院专业电气工程及其自动化学生xxxxxx学号xxxxxxxxxxx设计题目单片机串行口LED大屏幕显示屏硬、软件设计和汉字显示技术- 2 -设计的主要研究内容及预期目标1 硬件设计1.1 主机系统设计本系统的主控制芯片采AT89C51芯片,AT89C51系列单片机的工作速度高,晶振频率可高达24MHZ ,1个机器周期仅500ns ,比MCS-51系列单片机快了1倍。

AT89C51单片机的编程灵活,可以很方便地使用C 语言、汇编语言等,还可以用软件编程来辅助实现硬件工作,从而完成整个系统的功能。

1.2 系统硬件设计系统的整体设计图如图1所示。

图1 系统总框图本系统采用AT89C51单片机为控制器,整个电路主要由:单片机系统、行驱动电路、列驱动电路、通信系统、上位机、16×16点阵显示屏等组成。

1.2.1 单片机系统外围电路单片机系统外围电路形式如图2所示。

在AT89C51的第18(XTAL1)、19(XTAL2)脚接12MHZ 的石英振荡晶体,在晶振的两个管脚间用30PF 的电容耦合到地即可构成时钟脉冲振荡电路。

AT89C51的复位引脚(RESET )是第9脚,只要在复位输入引脚(9脚)上接一电容至VCC ,下接一个电阻到地即可构成最简单的复位电路。

图2 单片机外围系统电路1.2.2 行驱动电路1)74HC154芯片工作原理电路采用74HC154芯片译码器作为点阵的行驱动。

74HC154译码器可接受4位高有效二进制地址输入,并提供16个互斥的低有效输出,两个使能输入端,可用于译码器选通,防止输出错误的编码,也可用于译码器扩展。

2)74HC154与AT89C51单片机的硬件连接考虑到本次设计中LED显示屏的规格是16×16,所以采用一片74HC154芯片来驱动一个16行的LED屏。

9_同步串行接口(SSI)(免费下载)

9_同步串行接口(SSI)(免费下载)

目录Stellaris外设驱动库——SSI (1)1.1 SSI总体特性 (1)1.2 SSI通信协议 (1)1.2.1 Texas Instruments同步串行帧格式 (1)1.2.2 Freescale SPI帧格式 (2)1.2.3 MICROWIRE帧格式 (6)1.3 SSI功能概述 (8)1.3.1 位速率和帧格式 (8)1.3.2 FIFO操作 (8)1.3.3 SSI中断 (9)1.4 SSI库函数参考 (9)1.4.1 配置与控制 (9)1.4.2 数据收发 (11)1.4.3 中断控制 (12)Stellaris外设驱动库——SSI1.1 SSI总体特性Stellaris系列ARM的SSI(Synchronous Serial Interface,同步串行接口)是与具有Freescale SPI(飞思卡尔半导体)、MicroWire(美国国家半导体)、Texas Instruments(德州仪器,TI)同步串行接口的外设器件进行同步串行通信的主机或从机接口。

SSI接口是Stellaris系列ARM都支持的标准外设,也是流行的外部串行总线之一。

SSI具有以下主要特性:z主机或从机操作z时钟位速率和预分频可编程z独立的发送和接收FIFO,16位宽,8个单元深z接口操作可编程,以实现Freescale SPI、MicroWire或TI的串行接口z数据帧大小可编程,范围4~16位z内部回环测试模式,可进行诊断/调试测试1.2 SSI通信协议对于Freescale SPI、MICROWIRE、Texas Instruments3种帧格式,当SSI空闲时串行时钟(SSICLK)都保持不活动状态,只有当数据发送或接收时处于活动状态,SSICLK才在设置好的频率下工作。

利用SSICLK的空闲状态可提供接收超时指示。

如果一个超时周期之后接收FIFO仍含有数据,则产生超时指示。

对于Freescale SPI和MICROWIRE这两种帧格式,串行帧(SSIFss)管脚为低电平有效,并在整个帧的传输过程中保持有效(被下拉)。

基于μC-OS2II的LED显示屏控制器

基于μC-OS2II的LED显示屏控制器

1.2 系统软件方案
软件基于NiosIIIDE开发完成,应用程序基于μC/OS2II实时操作系统实现。软件程序主要由2个任务和1个定时器中断服务程序组成,任务间采用信号量的方式进行通信。任务1将上位机传送到CF卡存储设备的数据写入内存中;任务2从内存中读取数据并进行分析处理,把分析处理完的数据送往扫描控制模块。为了充分利用μC/OS2II的实时性和多任务的特点,采用嵌入式文件系统进行数据管理。
1 系统总体设计
1.1 系统硬件结构
LED显示系统主要由计算机系统、数据通信传输模块、数据处理模块、扫描控制模块、显示驱动模块和LED屏构成,。计算机系统将要显示的点阵信息通过RS485串行接口送往存储设备,数据处理模块读取存储设备的数据并进行各种特技显示处理,将处理好的数据送往扫描控制模块,显示驱动模块接收到扫描控制模块的数据后送往LED屏上显示。数据通信传输模块、数据处理模块、扫描控制模块3部分均在FPGA上实现,即构成LED异步控制器。
3.2 读取CF卡软件设计
任务1负责将CF卡上的数据读取到SDRAM中,供其他任务使用。在程序中使用了1个指针(3pwmdata),为数据文件在SDRAM中分配空间。在文件系统初始化时,首先调用CF卡初始化函数IDE_initialize()判断CF卡是否存在。若存在,则读取文件系统的基本信息。通过调用函数FS_SearchFile(char3FName,FS_TFile3R,unsignedchardir)来查找需要读取的文件是否存在,若存在,则通过指针(3pwmdata)为数据文件在SDRAM中分配一个缓冲区。读取时,每次读取一个扇区,直到将数据全部读取到SDRAM中。
任务TaskControl的伪程序段描述如下:

基于微机并行口控制的LED显示屏

基于微机并行口控制的LED显示屏
1 . 2 显 示 原 理
式、 E C P模式等[ 2 1 。 其中 S P P模 式是最 基本 的工作模 式 。
微机上 电时缺省的就是 S P P模 式 并 行 接 口输 出 的 是
, I T r L标 准 的 逻 辑 电 平 , 异步 、 字 节 单 向传 输 . 数 据 率 在
5 0 KB / s ~ 1 5 0 K B / s之 间 。由于 并 行 口的 速 度 慢 . 需 要 采 用

开发案例

分 析 电路 原 理 图 可 以看 出 , A、 B、 C是 3根 行 扫 描 控 制 线 ,控 制 2 = 8行 点 . D 和 D 非 分 别 控 制 2个
7 4 L S 1 5 6选 择 , 和 A、 B、 C 3根 线 一 起 组 成 了 4 一 l 6线 译
新控制程序 . 实现 基 于微 机 并 行 口控 制 的 L E D 显示屏。 关 键 词 :并 行 接 口 :L E D 显 示 屏
O 引 言

硬件连接 , 反 演 出该 板 的 原 理 框 图 如 图 1 。
些 早 期 的大 型 L E D显 示 屏 由 于颜 色 单 调 . 被 淘

文章编号 : 1 0 0 7 — 1 4 2 3 ( 2 0 1 3 ) 3 0 — 0 0 7 1 — 0 3 1 9 OI : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 7 — 1 4 2 3 . 2 0 1 3 . 3 0 . 0 1 8
基 于微 机 并 行 口控 制 的 L E D显 示屏
6 4个 点
收 稿 日期 : 2 0 1 3 — 0 9 — 0 9 修 稿 日期 : 2 0 1 3 — 0 9 — 2 9 作 者简介 : 田勋( 1 9 9 0 -) , 男, 四川人 , 在读本科 , 研 究 方 向 为 中文信 息 处 理

SSI接口

SSI接口

一种SSI接口光电编码器数据并行采集设计方法靳红涛, 赵勇进, 陈朝基, 张斌中国兵器工业第二零八研究所北京 102202摘要:SSI接口即同步串行接口具有传输速度快、连线简单、抗干扰能力强等优点,因而在光电编码器上得到了越来越广泛的应用,但其与计算机接口的连接实现较为复杂,在一定程度上影响了SSI接口光电编码器的推广和应用。

基于复杂可编程逻辑器件CPLD开发的SSI接口模块SSI208P,实现了SSI接口编码器数据的高速并行采集。

本文对SSI208P模块进行了详细介绍,并给出了硬件设计和软件设计思路及实现方法。

关键词:SSI 光电编码器串并转换高速采集1 概述光电角度编码器利用光电转换原理,将连接轴的转动角度量转换成相应的电脉冲序列并以数字当量输出,具有体积小、精度高、接口数字化等优点,被广泛应用于雷达、机器人、数控机床和高精度伺服系统等诸多领域。

光电编码器的数据输出有并行和串行两种接口,串行方式又分为同步串行接口(Synchronous Serial Interface,简称SSI)和异步串行接口两种。

SSI方式比异步串行方式速度快很多,因此SSI接口以及在SSI基础上发展起来的Endat、BISS等接口在光电编码器上得到越来越广泛的应用。

单片机、DSP、PC104、工控机等工控领域常用的控制器一般不提供SSI接口,市场上常见的SSI转换器多是将SSI信号转换成通用异步串行信号,通信速率低、价格高、不易安装,此外SSI光电编码器供应商一般也不提供接口转换器,这些因素在一定程度上限制了SSI光电编码器的应用。

本文给出了一种SSI接口数据高速并行采集、低成本实现方法。

2 SSI接口介绍SSI接口光电编码器采用主机主动读取方式,是以2对符合RS-422电平的信号线进行信号传输,1对数据(Data)线,1对同步时钟(Clock)线。

SSI同步时钟频率决定数据传输速率,其范围较宽,为0.1~2MHz,可以根据传输距离远近选择相应的传输速率。

NiosⅡ的LED显示屏控制器设计

NiosⅡ的LED显示屏控制器设计

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进行扫描。
所 谓 位 分 离 , 是 把 数 据 的 高 低 位 按 权 重 分 开 , 后 重 新 就 然
组 织 。位 分 离 在 可 编 程逻 辑 器件 巾 比较 容 易 实 现 , 以 划 可
串 口控 制 器 、 时 器 、 储 器 控 制 器 、 定 存 CF卡 控 制 器 通 过 S C B i e 软 件定 制集 成 I OP ul r d P核 自动 生 成 。本 控 制 器 的 硬件 结 构 如 图 2所 示 。
核 心 , 制 单 屏 幕 多窗 口任 意 显 示 。整 个控 制 系统 在 一 片 F GA 上 实 现 , 用 S ) C B i e 控 P 使 (P ul r软 件 定 制 集 成 I d P核 , 过 通 外 扩 存储 设 备 实现 数 据 的 海 量 存 储 , 决 了 FP 解 GA 内部 资 源 相 对 不 足 的 问题 。 同 时 , 理 组 织 数 据 存 储 方 式 , 合 降低 了数

物联网路灯智能控制系统设计与实现

物联网路灯智能控制系统设计与实现

中图分类号 :TP181
文献标识码 :A
文章编号 :2095-1302(2021)01-0082-03
0引言 随着经济和城市化建设的快速发展,各城市道路的路灯
亮化系统不断在扩展,但路灯的管理水平也不尽相同。亮化 能源使用越来越大,浪费越来越严重,安全隐患频发。随着
输工具,通过串口将采集到的数据传输到服务器端,路灯管 理员可以登陆手机客户端系统,查看路灯的使用情况。不仅 如此,当路灯故障时,也会通过手机报错,达到快速告知管 理员进行路灯维护的效果。
的物联网路灯智能控制系统设计方案。采用 ZigBee 技术搭建无线传感网络,实现路灯的互联互通 ;通过串口通信
连接服务器,把采集到的路灯状态数据发送到数据库 ;开发 Android 客户端应用软件,方便路灯管理者实时查看路
灯信息以及对异常情况作出及时响应。实验结果表明,该设计达到了预期目标。
关键词 :智慧城市 ;无线传感网络 ;物联网 ;路灯智能化管理 ;节能降耗 ;Android
智能处理与应用
Intelligent Processing and Application
DOI:10.16667/j.issn.2095-1302.2021.01.023
物联网路灯智能控制系统设计与实现
胡 煜,刘岳烯,陈 越,陶 铭
(东莞理工学院 计算机科学与技术学院,广东 东莞 523808)
摘 要 :为了满足智慧城市亮化智能及节能降耗的需求,提高对路灯的管理水平,提出一种基于无线传感网络
本套系统采用 CC2530 处理器作为采集节点的嵌入式系 统,搭载系统所需要的各式传感器,以 ZigBee 作为无线传 感网络的数据传输节点,使用 CC2530 中的串口作为数据传
1 相关技术

[详细讲解]SSI接口简介

[详细讲解]SSI接口简介

SSI接口概述自动化控制系统在不断地发展,要求有更高精度的绝对值编码器和相关的测量仪器。

为了满足这样的需要,绝对值编码器分辨率就越来越高。

然而,高精度要求增加位数和电缆芯数,从而增加安装成本且易出现错误;SSI接口具有安装成本少,线路简化的优点,它只通过二个信号(时钟和数据)的串行方式来传输而与编码器的精度无关。

SSI接口通过一个时钟同步的串行线路来传输绝对值编码器的位置数据,如右图所示具有SSI接口编码器的示意图:SSI编码器的工作原理与一个标准绝对值编码器的工作原理非常相似。

主要部分是:一个发光源、一个由透明和不透明窗口构成的码盘、一个光电接收器、启动/触发电路、并行/串行转换器、一个单稳态电路、一个时钟信号的输入电路和数据信号输出设备。

由编码器读数系统读取数据,并且把该数据持续地传送给并行/串行转换器(具有并行功能的“转换寄存器”装置)。

当这个单稳态电流被一个时钟信号传送激活时,数据被存储和传输至具有时钟同步信号的输出端。

为了加强抗干扰能力和长距离传输,时钟和数据信号是差分方式传送(RS422)。

工作原理无数据传输时,时钟和数据信号处于一个高逻辑电平状态,单稳(态)电路不工作。

1.时钟信号的第一个下降沿,单稳(态)电路被激活,并行/串行转换器上的数据存储到转换寄存器里。

(存储数据)2.第一个时钟信号上升沿传送存储数据的最高(有效)位(MSB)G n至数据信号输出线上。

3.时钟信号处于下降沿(信号处于稳定状态),控制器从数据信号输出线上获得所需的电平值,单稳(态)电路再次激活。

4.随着一个个脉冲上升沿的到来,G nx1、G nx2…….逐一输出,最后位G1传输完毕,数据线跳至最低有效位(LSB)传输数据信号。

而在下降沿数据信号传送给控制器。

5.在时钟脉冲的末端,控制器获得最低(有效)位(LSB)的电平值,时钟脉冲停止,并且单稳(态)不再激活。

6.一旦单稳(态)时间(T m)消失,数据信号转向一个逻辑高电平并且单稳(态)电路不工作。

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品特性。此外。Luminary公司还提供Stellaris官方驱 动库和部分源代码。通过API接13完成外设的设
数据线SSITx强制为低电平,当SSI配置为主机时, 使能SSICLK端口,当SSI配置为从机时,禁止SSI.
置。简化并加快了应用程序的开发进程。
CLK端口。
本设计利用Stellaris系列LM3S301微控制器
32位RISC性能、内部存储器、通用定时器、遵循 送。传输信号时序如图2所示。
ARM FiRM规范的看门狗定时器、同步串行接口
在Freescale SPI模式下,SSI处于空闲周期时,
(SSI)、UART、ADC、模拟比较器、PWM、GPIO等产 SSICLK强制为低电平,SSIFss强制为高电平,发送
BI

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图1动态显示驱动电路图
万方数据
基于同步串行接口(SSI)的LED显示器设计
一51一
LED显示要求N条I/0端口线,需占用较多的主控 断,调试测试。
器件端13。使得端口使用率降低;软件方面:为实现
SSI对外设器件接收到的数据进行串行到并行
串行移位及锁存输出功能,需编写专门的源程序产 的转换。CPU访问数据、控制和状态信息。发送和接
一50一
《国外电子元器件>2007-q-g 12期 2007年12月
●主题论文
基于同步串行接口(SSI)的LED显示器设计
何朝阳,吴立琴,朱忠伟 (江苏银佳企业集团有限公司,江苏扬中212200)
摘要:利用Luminary Micro Stellaris系列LM3S301微控制器的同步串行接口(SSI)技g。LED数码 管显示器段选码与位选码全部由74HC595串行输入移位寄存器控制。设计了一种只需3根信号线
16位值。 根据74HC595工作时序的要求,选用主控器件
LM3S301同步串行接口技术中的Freescale SPI模
件都采用小型封装。SteHafis系列的LM3S301微控 式.根据所设置的数据大小。每个数据帧的长度均
制器拥有ARM微控制器所具有的众多优点,具有 在4~16位之间.并且从最高有效位(MSB)开始发
数据帧大小可编程,范围为4~16位;
的段选码与位选码由2片74HC595移位寄存器控
内部回送测试(100pback test)模式,可以进行诊 制:移位寄存器的控制信号由主控器件LM3S301产
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4显示驱动电路
独立的发送和接收FIFO,16位宽,8个单元深;
74HC595是美国国家半导体公司生产的通用
Freescale SPI、Micmwire或Texas Instruments同
移位寄存器.并行输出端具有输出锁存功能。如图3
步串行接口的可编程操作;
所示,显示器由4个LED数码管构成,LED数码管
2 74HC595动态显示驱动电路
常见的多位数码管显示器驱动电路是将所有 的N位段选码并联.由一片74HC595控制,其电路 图如图1所示。由于所有LED的段选码是由一个 74HC595并行输出端口控制,因此,每一时刻,N位 LED显示相同字符。若每位显示不同字符。就必须 采用扫描的方法,即在每一时刻只使用一位显示字
Q1 8550
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图 3 显示驱动电路
喀仆。一
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o,一仆
生,通过SQH引脚和SER引脚级联2片74HC595, 将74HC595的移位时钟信号(SCK)、锁存时钟信号 (RCK)、串行数据信号(SI)分别接控制器LM3S301 的SSICLK、SSIFss、SSITx引脚。
符。此时,74HC595并行输出端口输出响应字符段 选码.而位选则控制I/O端口在该显示位送人的选 通电平。以保证该位显示响应字符。如此轮流,使每 位分时显示该位字符。由于74HC595具有锁存功 能。而且串行输入段选码需要一定时间,因此,无需 延时即可获得视觉暂留效果。
但是,此种方法有两个缺点。硬件方面:N位
1 引言
LED显示器应用广泛.是显示信息的有效仪 器。在仪器仪表中。LED常用于显示压力、流量、温 度、电压、电流等物理量,本文介绍的蓄电池容量监 测系统中选用了Luminary Micro Stellaris系列的 LM3S301微控制器作为MCU。根据应用要求,监测 系统的显示部分采用4位LED数码管实时显示监 测数据。针对系统外设较多、端口资源紧张等问题, 开发出一种3线驱动的显示器电路设计方案。
本设计中,将4个LED数码管的段选码并联。 由U2控制;U1的低4位用作位选码,高4位用于 控制发光二极管。根据实际需要.数据帧大小为16 位。其中第0位.第7位为段选码,第8位.第11位 用于位选码。第12位~第15位用于发光二极管的 显示。结合图2,由Freescale SPI(单次传输)模式下 的时序图可知,SSIFss(锁存时钟信号)低电平有效 时,SSICLK(移位时钟信号)第1个周期将最高位数 据MSB移位到8位移位寄存器U2的第O位,第2 个周期将次高位移人到移位寄存器U1的第0位,原 第0位数据移人到8位移位寄存器U2的第2位.如 此到第8个周期将第8位数据移入到U2第0位。而 U2原第7位数据移入到级联74HC595移位寄存器 U1的第0位,直至16位帧数据发送完毕;当SSIFss (锁存时钟信号)变高电平时,移位寄存器的数据被 锁定;输出使能一直为有效电平,输出锁存器中的 数据,数码管显示器显示相应数据。
如果SSI使能并且在发送FIFO中含有有效数
的同步串行接口(SSI)技术,LED数码管显示器段选 码与位选码全部由74HC595串低电平,表示发送开始。 这样从机数据能够存放在主机的SSI风输入线上。
控制.这样形成了一种只需3条信号线的多位LED 主机SSITx输出端口使能。
HE Chao-yang,WU Li—qin,ZHU Zhong—wei 仿佣庐ⅡYinjia corporation Group lnc.,Yangzhong 212200,m讥矽
Abstract:Using the technology of SSI(synchronous serial interface)of the microcontroller LM3S301, which is a member of luminary micro stellaris family,light—emitting—diode digital display’8 segment- selected-code and channel-selected—-code are all controlled by serial-in shift registers--74HC595.A type of circuit driving multi-channel digital display is designed that need only three signal wires,and some of the source code are given in this article. Key words:ARM;LM3S301;GHO;SSI;74HC595
生74HC595所需的标准工作时序.代码冗长,且调 收路径利用内部FIFO存储单元进行缓冲,该FIFO
试升级繁琐。
能够在发送模式和接收模式下独立存储多达8个
Luminary Micro Stellaris系列微控制器是首款 基于ARM Codex—M3的控制器。它将高性能的32 位计算引入到嵌入式微控制器应用中,并且所有器
图2 Freescale SPI模式传输信号时序图
万方数据
一52一
《国外电子元器gt)2007年第12期 2007年12月
SSICLK SSIFss
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V1+ V2+ V3+ V4+
Microwire或Texas Instruments同步串行接口的外设 SSICLK的下降沿传输数据。在传输完成数据字的所
器件进行同步串行通信的主机或从机接口。
有位后,SSIFss在捕获最后一位数据后的一个SSI.
Stellaris SSI具有以下特性:
CLK周期内返回其空闲状态。
主机或从机操作: 时钟位速率和预分频可编程;
5 LED数码管显示器的软件设计
MCU LM3S301的软件编程以Cross Wroks的
集成开发环境作为开发平台,采用C语言编写。 Cross Wroks是一套完善的专门针对ARM7微处理 器的C语言开发系统。它包括ARM GCC C语言编 译器、Cross Wroks C函数库和Cross Studio集成开
万方数据
基于同步串行接口(SSI)的LED显示器设计
一53一
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