《基于單片機和藍牙技術的的智能掛鐘設計》10000字（論文）

基于單片機和藍牙技術的的智能掛鐘設計目錄TOC\o"1-2"\h\u26744摘要 410551緒論 5127481.1研究的目的和意義 5276921.2研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 5268841.3研究的內容及目標 7194572系統(tǒng)的整體設計 9159122.1系統(tǒng)的設計思路 9243952.2系統(tǒng)的方案選擇 9321432.3系統(tǒng)的功能介紹 13230143系統(tǒng)的硬件設計 14162193.1單片機模塊設計 14293723.2電源模塊的設計 15296463.3V穩(wěn)壓電路 1629893.3.藍牙通信模塊 16278373.4.LDE點陣顯示屏模塊 17173653.5存儲模塊 18207604系統(tǒng)的軟件設計 20295084.1主程序設計 20133374.2初始化子程序設計 21234844.2初始化子程序 22178864.3時鐘顯示子程序 22179234.4動畫顯示更新子程序 23229015系統(tǒng)調試過程 25149895.1硬件調試 259415.2軟件調試 25268826總結 26 摘要在半導體迅速發(fā)展的時代里，發(fā)光二極管得到了很大的發(fā)展，由之前的帶來光明至傳遞信息、顯示信息，形成了LED點陣顯示屏。LED點陣顯示屏隨之而來的許多問題也展現(xiàn)在人們面前，對點陣屏顯示內容的更新就是其中之一。本次設計是一種基于藍牙通信技術的LED點陣屏顯示更新方案，首先根據(jù)需求確定智能動畫掛鐘的整體設計方案，之后進行硬件焊接搭建。經(jīng)過實踐確定以stm32單片機為控制中心與藍牙hc-05透傳模塊、LED點陣屏驅動電路構成藍牙控制系統(tǒng)，當手機將所需顯示內容通過藍牙通信傳送至stm32后經(jīng)stm32單片機處理，由驅動電路輸出實現(xiàn)顯示內容的更新。最后，對系統(tǒng)功能進行測試，確保各項功能可以正常使用。由結果表明此次設計可以通過手機藍牙通信更新LDE點陣屏的顯示內容，更新方便快捷。關鍵詞：LED點陣屏；單片機技術；控制；藍牙1緒論1.1研究的目的和意義隨著科技的發(fā)展，材料的更新使得LED點陣屏的成本降低，點陣顯示屏得到了普及漸漸充滿了日常生活的個個角落。LED點陣顯示屏因為燈光色彩豐富，造價低廉控制簡便從而被廣泛的應用于證券交易、金融信息的顯示至機場、車站、旅游景點等各種場所為人們提供引導信息的顯示，從道路交通信息紅綠燈、信號燈的顯示至郵局信息公示、商場購物廣告、景區(qū)景觀引導，這些地方都需要LED點陣顯示屏向人們傳達信息。隨著制造工藝不斷提高材料的更新?lián)Q代以及LED顯示技術的不斷發(fā)展，使得LED顯示屏制造的成本快速降低，LED點陣顯示器在廣告戶外媒體中逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)燈箱、霓虹燈等產(chǎn)品。在現(xiàn)代信息社會之中，LED點陣顯示器作為平板顯示的主要產(chǎn)品一定具有更加廣闊的發(fā)展前景，但在實際應用時也存在一些問題，如果要更新LED顯示屏的顯示內容大多都是利用單片機鏈接上位機，然后在軟件中更改屏幕顯示內容，整個過程不但非常復雜而且使用難度較大。藍牙無線通信技術是一種中短距離的無線通信技術，相對于常見的有線電纜連接具有移植性強，對比WiFi無線通信技術又具有輻射范圍小、低功耗的優(yōu)勢，適用范圍廣、穩(wěn)定性好。針對點陣顯示屏更新顯示十分復雜難用的缺點，可以采用藍牙技術與點陣屏技術結合，設計一種可以簡單方便的更新顯示內容，低價格的點陣LED顯示屏，采用藍牙無線通信對LED顯示內容進行更新，不用高成本的處理點陣屏的專業(yè)上位機軟件和控制卡，操作更加簡單，提出的設計方案具有有實際推廣價值。本次設計是設計一款通過手機藍牙通信更新LED點陣屏的顯示內容的相關產(chǎn)品，深入了解點陣屏與藍牙的工作原理。1.2研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢LED顯示屏是上世紀八十年代后期在全球范圍內快速發(fā)展起來的一種進行信息顯示的新型顯示媒體，它是一種通過控制半導體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像和動畫等多種信息的顯示屏幕。是利用發(fā)光二極管構成的點陣模塊或像素單元組成大面積顯示屏幕，有穩(wěn)定性高、使用壽命長、環(huán)境適應能力強、價格低功能強大等優(yōu)點，LED電子顯示屏是通過一定的控制方式來進行文字、圖形、圖片和動畫顯示等各種信息以及電視、錄像信號并由LED器件陣列組成的顯示屏幕。作為新一代的顯示媒體，LED電子顯示屏按使用環(huán)境分為室內LED顯示屏、半室外LED顯示屏、室外LED顯示屏。1990年以前LED顯示屏的成長形成時期。首先，由于受LED材料器件的限制，沒有合適的材料來進行LED器件的制造，LED顯示屏的應用領域沒有基礎器件的支持無法廣泛展開，另一方面，顯示屏控制技術基本上是通訊控制方式，在客觀上對顯示效果造成了一定的影響。這一時期的LED顯示屏在國外應用比較廣，國內很少，產(chǎn)品以紅、綠雙基色為主，控制方式為通訊控制，灰度等級為單點4級調灰，產(chǎn)品的成本比較高。1990-1995年，這一階段是LED顯示屏迅速發(fā)展的時期。進入九十年代，全球信息產(chǎn)業(yè)高速增長，信息技術各個領域不斷突破，LED顯示屏在LED材料和控制技術方面也不斷出現(xiàn)新的成果。藍色LED晶片研制成功，全彩色LED顯示屏進入市場；電子計算機及微電子領域的技術發(fā)展，在顯示屏控制技術領域出現(xiàn)了視頻控制技術，顯示屏灰度等級實現(xiàn)16級灰度和64級灰度調灰，顯示屏的動態(tài)顯示效果大大提高。這一階段，LED顯示屏在我國發(fā)展速度非常迅速，從初期的幾空企業(yè)、年產(chǎn)值幾千萬元發(fā)展到幾十家企業(yè)、年產(chǎn)值幾億元，產(chǎn)品應用領域涉及金融證券、體育、機場、鐵路、車站、公路交通、商業(yè)廣告、郵電電信等諸多領域，特別是1993年證券股票業(yè)的發(fā)展更引發(fā)了LED顯示屏市場的大幅增長。LED顯示屏在平板顯示領域的主流產(chǎn)品局面基本形成，LED顯示屏產(chǎn)業(yè)成為新興的高科技產(chǎn)業(yè)。1995年以來，LED顯示屏的發(fā)展進入一個總體穩(wěn)步提高產(chǎn)業(yè)格局調整完善的時期。1995年以來，LED顯示屏產(chǎn)業(yè)內部競爭加劇，形成了許多中小企業(yè)，產(chǎn)品價格大幅回落，應用領域更為廣闊，產(chǎn)品在質量、標準化等方面出現(xiàn)了一系列新的問題，有關部門對LED顯示屏的發(fā)展予以重視并進行了適當?shù)囊?guī)范和引導。目前這方面的工作正在逐步深化。在1995年以前，LED顯示屏的生產(chǎn)無行業(yè)規(guī)范。1996年原電子部委托藍通公司制定LED顯示屏通用規(guī)范》，1998年1月正式作為電子行業(yè)標準發(fā)布實施，使LED顯示屏產(chǎn)業(yè)標準化工作開始走向規(guī)范。1998年初，中國光協(xié)光電器件分會加強了LED顯示屏行業(yè)的管理和業(yè)務，在引導規(guī)范行業(yè)發(fā)展、開展光電器件與LED顯示屏產(chǎn)品技術及檢測標準交流協(xié)調等方面積極開展工作。隨著產(chǎn)品標準體系的形成和一系列標準的實施，LED顯示屏產(chǎn)業(yè)正在向健康有序的方向發(fā)展。LED點陣顯示器的應用領域十分廣泛，從證券交易、金融信息的顯示至機場、車站、港口旅客引導信息的顯示，道路交通信息的顯示至郵政、電信、商場購物、景區(qū)景觀，這些地方都需要LED點陣顯示器向人們傳達信息。隨著制造工藝不斷提高，同時制造成本的快速降低，LED點陣顯示器在廣告戶外媒體中會逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)燈箱、霓虹燈等產(chǎn)品。在現(xiàn)代的信息社會中，材料產(chǎn)品快速的發(fā)展，技術水平的更新以及集成電路的小型化。LED點陣顯示器作為平板顯示的主要產(chǎn)品必然可以迎來更大的發(fā)展。信息化社會的形成，信息領域愈加廣泛，LED顯示屏的應用前景更為廣闊。預計大型或超大型LED顯示屏的主流產(chǎn)品局面將會發(fā)生改變，類似于霓虹燈這樣的適合于服務行業(yè)特點和專業(yè)性要求的小型LED顯示屏將會有較大提高，面向信息服務領域的LED顯示屏的產(chǎn)品門類和品種體系將更加豐富，部分潛在市場需求和應用領域將會有所突破，如公共交通、停車場、餐飲、醫(yī)院等綜合服務方面的信息顯示屏需求量將有更大的提高，大批量、小型化的標準系統(tǒng)LED顯示屏在LED顯示屏市場總量中將會占有多數(shù)份額。1.3研究的內容及目標本課題集中于用藍牙控制點陣顯示器完成顯示更新研究并設計一個基于手機藍牙控制的LED點陣屏動畫掛鐘，設計與之對應的LED點陣控制電路。以藍牙信號接收模塊，完成手機和單片機之間的相互通信，實現(xiàn)手機控制LED點陣顯示屏的顯示信息更新。手機作為上位機，可以編輯發(fā)送顯示內容更新指令來更新點陣屏的信息顯示；用藍牙通信的方式將顯示內容和控制指令由藍牙通信模塊傳輸?shù)絾纹瑱C系統(tǒng)，單片機系統(tǒng)保存并根據(jù)上位機傳輸來的內容和指令驅動點陣模塊構成的LED點陣顯示屏實現(xiàn)動畫，圖片等內容的播放。同時作為一個掛鐘還要具有時鐘顯示的功能。通過此次設計來了解LED點陣屏的工作原理，明白如何改裝點陣屏，掌握關于STM32的開發(fā)工具以及開發(fā)方法。提高學生的實踐能力。2系統(tǒng)的整體設計2.1系統(tǒng)的設計思路基于藍牙的智能動畫掛鐘的設計整體結構圖如下是基于藍牙的LED點陣顯示系統(tǒng)，可以方便快捷的更新顯示內容，包括微處理器、儲存模塊、按鍵模塊、時鐘模塊、藍牙模塊、驅動電路、和LED點陣屏。儲存模塊、按鍵模塊、時鐘模塊、藍牙模塊等組成。由于設計的重點是通過手機藍牙進行點陣屏顯示內容的更新和點陣屏動畫，圖片的顯示，最后決定以單片機作為控制中心通過藍牙模塊接受手機藍牙發(fā)送的藍牙信號單片機處理后將通過驅動電路來進行內容顯示或更新顯示內容。單片機通過驅動電路和LED點陣屏相連，微處理器通過藍牙模塊和手機無線通信進行信息的傳遞。單片機選用stm32單片機或51單片機，藍牙模塊選用HC-05/JDY-31儲存模塊W25Q16/32/64。圖2.1系統(tǒng)整體框圖2.2系統(tǒng)的方案選擇基于藍牙的智能藍牙畫鐘的設計重點是通過手機藍牙通信對畫鐘進行顯示內容的更新，以及通過單片機以類似放電影的那種切換圖片的方式實現(xiàn)LED點陣屏動畫效果的顯示。(1)單片機的選擇基于藍牙的智能動畫掛鐘是以單片機為控制核心，所以選擇合適的單片機是最為關鍵的一步。但要在型號十分繁雜的單片機之中，選擇滿足設計需要的單片機是件很困難的事情。因此，選擇單片機要有方法，每一種單片機型號在投入生產(chǎn)之后，都會推出本型號的使用說明書。我們可以根據(jù)說明書來判斷該單片機所具有的功能是否滿足此次設計的要求，然后再根據(jù)單片機運行速度、引腳數(shù)量、引腳功能等基本參數(shù)，進行進一步的縮小選擇范圍。當根據(jù)上述兩個步驟進行初步的選擇之后，在這些備選單片機之中進行分析查看是否有自己比較熟悉的或是使用過的單片機型號。如果發(fā)現(xiàn)有熟悉的單片機型號，優(yōu)先考慮選擇自己熟悉的單片機，我們選取結構相同指令系統(tǒng)相似的單片機可以縮短開發(fā)時間充分利用掌握的軟硬件知識使設計更加優(yōu)化。最后需考慮單片機有沒有自主開發(fā)能力，所以在選擇單片機之后還要考慮現(xiàn)有的開發(fā)工具。將所選的單片機與其進行比較，驗證所選的單片機是否滿足設計要求。第一個方案：STC89C52是一種帶有8K字節(jié)閃爍可編程以及擦除的只讀存儲器的低電壓，高性能微處理器即稱作單片機。STC89C52單片機功耗低，具有較高的兼容性，待機時間較長，基本能滿足設計要求，且價格低廉可以降低設計成本，指定編程、最小系統(tǒng)和外圍電路構造相對簡單，對IO口的操作和程序也比較方便。因為STC89C52單片機具有系統(tǒng)可編程的特點，用戶可以通過數(shù)據(jù)連接線將程序代碼燒錄到單片機中不必再特地購買編碼器。第二個方案：以STM32F103C8T6單片機作為主控芯片。STM32F103C8T6單片機執(zhí)行速率約為51單片機的數(shù)十倍，內部集成的復位電路可靠性更高。該單片機有64K或128K字節(jié)的閃存程序存儲器、2.0-3.6伏供電和I/O引腳的驅動電壓、定時器、高精度R/C振蕩時鐘和復位等功能。通過研究了解第一個方案中的STC89C52單片機比較普通，編程和下載比較簡單而且在校園使用較多也屬于較為熟悉的一種單片機型號。但相對于其他單片機來說它的運行速度較STM32F103C8T6單片機無法相比后者不論是性能還是可利用的資源都比STC89C52更加出色，更符合要求，所以直接放棄了第一個方案以第二個方案STM32F103C8T6作為主控芯片。顯示屏的選擇第一個方案：采用4.0寸SPI觸摸彩色液晶顯示屏，主要的構成包括熒光管、導光板、偏光板、濾光版、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄膜式晶體管等。采用主動式矩陣的方式來驅動，有效顯示區(qū)域為55.6mm*83.5mm分辨率為480*320（Pixel）具有極好的成像效果且分辨率很高,驅動IC為ST7796S,是一款比較優(yōu)秀且具有較多功能的液晶顯示屏。第二個方案：使用LDE顯示屏單元板，顯示屏有單色、雙色等多種類此次選用32*32單色LED點陣顯示屏大小為304mm-152mm。采用SMD封裝即表面貼裝器件，是目前LED室內顯示屏的主流產(chǎn)品。它具有較高刷新率且采取了分組集群的顯示管理為此款LED點陣屏非常契合本次設計的要求，工作電壓為5V。對以上兩種方案進行對比液晶顯示雖然顯示效果好但掛鐘需要屏幕大，視角廣闊，大規(guī)格液晶屏價格較高且視角狹小，經(jīng)過研究采用方案二選用LED點陣屏。藍牙模塊的選擇第一個方案：HC-05藍牙模塊，HC-05藍牙模塊是專為智能無線數(shù)據(jù)傳輸而打造，遵循V20+EDR藍牙規(guī)范，模塊本身可以在主模式和從模式下運行。本模塊支持UARTUSBSPIPCMSPDI等接口，并支持SPP藍牙串口協(xié)議，具有成本低、體積小、功耗低、收發(fā)靈敏性高等優(yōu)點，只需配備少許的外圍元件就能實現(xiàn)其強大功能。該模塊主要用于短距離的數(shù)據(jù)無線傳輸領域.可以方便的和PC機的藍牙設備相連，也可以兩個模塊之間的數(shù)據(jù)互通。避免繁瑣的線纜連接，能直接替代串口線。但距離較短約為10米。第二個方案：JDY-31藍牙模塊其特點是數(shù)據(jù)傳輸速度較快可達到8K每秒以上的速率。此模塊支持藍牙SPP串口協(xié)議，支持與SPP主藍牙模塊連接通信也具有UART接口。工作電壓為3.3-6V，功耗19毫安。方便快捷使用靈活主要用于智能家居控制、藍牙玩具、藍牙高速數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)品的應用。本設計為基于藍牙的智能動畫掛鐘屬于生活用品一般使用場所為室內，考慮到方案一的通信距離太短即便在房間十米仍然太短，且方案二藍牙成本低、體積小、收發(fā)靈敏性高，只需配備少許的外圍元件就能實現(xiàn)大功能。出于對便捷性與實用性考慮方案二明顯優(yōu)于方案一。電源模塊選擇第一個方案：是可以直接貼裝在電路板的電源供應器，一路輸入直流6V--11V，三路輸出為3.3V，5.0V，11V可為專用集成電路、數(shù)字信號處理器、微處理器、儲存器以及其他數(shù)字或模擬負載提供供電。特別設計了2個排針固定孔，可直接固定在洞洞板上進行擴展實驗。DC-DC變換是將可變的直流電壓變換成固定的直流電壓成為直流斬波其工作方式可分為脈寬調制和頻率調制。第二個方案：采用的是鋰電池+太陽能供電，太陽能供電是通過光電效應或光化學效應把光能轉化成電能的裝置。太陽能供電的工作原理：當太陽光照在晶體管半導體PN結上時,形成空穴和電子，在PN結電場的作用下，空穴由N區(qū)流向P區(qū)，電子由P區(qū)流向N區(qū)，接通負載形成回路后就形成電流。太陽能發(fā)電有兩種方式，一種是光-熱-電轉換方式，另一種是光-電直接轉換方式。該設計中使用的是光-電直接轉換方式，輸出的5V電壓非常穩(wěn)定。第三個方案：采用USB接口為設備提供電源此方案只需將USB接口連接到電路中，再搭建3.3V穩(wěn)壓電路即可實現(xiàn)對整個設備進行供電的功能本次設計為室內物品，不會接觸到太陽光，方案二與本次設計的實際情況不符。方案一選用3.3V、5V-10V電源模塊，多路輸出DC-DC電壓轉換，LED點陣屏的額定工作電壓為DC-5V，藍牙模塊額定工作電壓為3.3V.可以較好的完成供電任務但對此模塊的供電又需要找電源，只有第三個方案不僅可以很好的完成了供電任務而且自身僅需與普通的手機充電器相連就可以明顯最為合適因此則第三方案USB接口供電。(5)最終設計方案基于以上方案的選擇與分析采用STM32F103C8T6單片機作為主控芯片用電源模塊多路輸出5V，3.3V進行供電。通過JDY-31藍牙模塊接收手機藍牙信號將指令傳輸?shù)絾纹瑱C由單片機處理后向驅動電路發(fā)送信號并向藍牙模塊傳遞信息，藍牙模塊通過藍牙信號將信息發(fā)送到手機。作為上位機手機通過手機app與單片機進行藍牙通信，由單片機處理信號后通過驅動電路點亮點陣屏實現(xiàn)圖片與動畫的顯示。由時鐘模塊連接單片機系統(tǒng)通過驅動電路在LDE點陣屏上顯示時間。2.3系統(tǒng)的功能介紹此次設計完成了基本的藍牙通信、時鐘顯示、LED動畫和圖片顯示功能。當智能動畫掛鐘的電源開啟后LED屏顯示時間，用戶通過手機藍牙連接掛鐘發(fā)出指令，藍牙模塊接收向單片機發(fā)送單片機進行處理若為圖畫更新通過驅動電路對LED顯示屏進行顯示更新，若為時間校準則對時鐘進行修改，修改后再進行顯示通過藍牙向手機反饋信息。3系統(tǒng)的硬件設計3.1單片機模塊設計STM32系列處理器是意法半導體ST公司生產(chǎn)的一種基于ARM7架構的32位、支持實時仿真和跟蹤的微控制器。選擇此款控制芯片是因為本此系統(tǒng)設計并非追求成本的最低或更小的功耗，而是在滿足基本的設計功能后能夠提供許多的接口和功能，讓我們可以更加方便地設計實驗系統(tǒng)各實驗項目所需的外圍擴展電路。STM32系列的單片機是一種基于ARM7架構的32位且支持實時仿真跟蹤的微控制器，它是使用ARM先進架構的Cortex-M3內核，既有優(yōu)異的實時性能又有十分出色的功耗控制，最大程度的集成整合使其更加易于開發(fā)。STM32F103C8T6作為智能藍牙動畫掛鐘的控制核心，在整個系統(tǒng)中具有至關重要的地位。STM32F103C8T6單片機通過接受藍牙模塊的電信號，處理后經(jīng)由驅動電路驅動LED點陣屏，從而實現(xiàn)點陣屏顯示內容的更新。單片機系統(tǒng)和藍牙模塊是通過串口進行連接的。藍牙模塊與單片機相連通過串口來達到藍牙通信的發(fā)送與接收信號。39、38、37、36則與FLSH閃存器W25Q64進行連接遵循SPI協(xié)議。STM32F103C8T6單片機原理圖3.2電源模塊的設計本次設計采取USB供電方式為系統(tǒng)進行供電在供電方面準備采用鋰電池作為電源，鋰電池主要是依靠鋰離子在正極和負極間來回移動來工作，采用金屬鋰作為電池的負電極。優(yōu)點：能量密度大、使用壽命長可以快速充放電而且電池內不含有毒物質。鋰電池只需要很少的維護，使用鋰電池供電可以降低設計成本。像手機充電寶一樣由通過USB連接這樣可以節(jié)約成本。對于3.3V穩(wěn)壓電路只是調節(jié)電壓將5V降至3.3V。此次穩(wěn)壓電路所選用的AMS1117-3.3是輸出3.3V電壓的低壓降穩(wěn)壓器一般情況下適用于小型的系統(tǒng)接口的電源管理電池供電的情況。USB電源接口3.3V穩(wěn)壓電路3.3.藍牙通信模塊藍牙是采用無線電波連接手機或電腦的設備。藍牙技術若想在一對設備之間通訊時這對設備需要確定主從關系，本次設計需要實現(xiàn)手機藍牙控制點陣因此手機藍牙為藍牙通訊的主角色，藍牙模塊為從角色。在通訊時由手機藍牙進行查找、發(fā)起配對、連接成功后即可收發(fā)數(shù)據(jù)。點陣屏藍牙模塊是集成藍牙功能的芯片基本電路集合的簡稱，用來進行無線網(wǎng)絡通訊。在通信時主要作為一個中轉站來傳遞信息，在串口的基礎上通過TXD、RXD藍牙模塊可以和STM32F103C8T6單片機相連接。上位機手機也通過藍牙和藍牙模塊相連。這樣就架起了一座可以是上位機手機和STM32F103C8T6單片機通信的橋梁，兩者均可以相互通信傳遞數(shù)據(jù)。藍牙通信模塊3.4.LDE點陣顯示屏模塊LED點陣屏是一種利用LED半導體發(fā)光二極管點陣模塊或者像素單元組成的平面式顯示屏幕。因為LED燈對比其他的霓虹燈等具有更高的發(fā)光效率和使用壽命更長，不論在室內和室外對環(huán)境的適應能力都很強，還可以進行靈活的組合連接具有較強的操作性。由于它具有較多的燈珠，屬于大屏幕顯示系統(tǒng)是由多個較小的單元模塊集合拼接組成只需控制每個單元的顯示內容而不會去控制每個燈珠，大大減輕了編程及系統(tǒng)運行的負擔。同時在顯示方式上也有靜態(tài)與動態(tài)兩種方式，現(xiàn)在實際應中都用的為動態(tài)顯示即采取掃描的方式工作。用較大峰值的窄脈沖進行驅動一方面對顯示屏進行洗通另一方面則發(fā)出表達圖形或文字信息的脈沖信號，對以上操作進行循環(huán)，就達成了顯示各類圖形及文字等信息的目的。點陣屏模塊所采取的是動態(tài)顯示，所采用的掃描方式為1/16掃這就需要一個定時器來為其提供時序，本次設計中CLK與單片機的37號引腳相連為其提供時序功能，因為電源采用USB接口因此可以直接為其供電。時鐘點陣接口圖像點陣接口3.5存儲模塊W25Q64是華邦公司推出的SPIFLSH產(chǎn)品,其容量為64Mb存儲在本設計中，通過W25Q64芯片來存儲點陣屏的自模文件。普通的串行閃存器件在靈活性和性能方面遠遠不如該25Q系列的閃存器。W25Q64不僅支持標準的SPI還支持雙輸出/四輸出的SPI，最大的SPI時鐘可達80Mhz。W25Q64存儲器4系統(tǒng)的軟件設計為了使所設計的智能動畫掛鐘達到到預期的功能除了要有正確、完整的硬件電路設計外，還需要進行系統(tǒng)的軟件設計。如果要整個單片機系統(tǒng)成功運行，離不開軟件設計和硬件設計的相互配合。當我們在設計程序時必須要具有一定編程基礎才能進行系統(tǒng)軟件設計。鑒于匯編語言的可讀性較差，C語言不論在功能上、還是在結構上都更具優(yōu)勢，所以選擇C語言來作為這次程序設計的編程語言。就像硬件設計一樣，軟件設計也需要有大概的流程圖，這樣可以有利于用嚴密的思維邏輯來進行程序的編寫，并有利于保持思路清晰不會輕易出錯。設計時采用KeiluVision5編程軟件來編寫程序，該編寫軟件具有很強的在線編輯和調試功能，可以完全滿足該設計編寫程序的要求4.1主程序設計主程序的設計對整個系統(tǒng)來說至關重要，它支配著整個系統(tǒng)，在系統(tǒng)開始運行之后所有子程序都需要通過主程序的調用來進行工作運行。當所有子程序全部循環(huán)運行完了之后，系統(tǒng)才開始正式工作。主程序的設計過程中，先對各模塊和端口進行初始化處理的子程序設計，然后根據(jù)各模塊的功能要求對程序進行設計，系統(tǒng)程序在完成初始化后再循環(huán)，成功識別出驅動硬件電路。如圖4-1所示在接通電源后線先進行硬件初始化之后中斷，讀取時鐘模塊時間并顯示，確認藍牙的連接狀態(tài)進行判斷看是否連接，若連接則向手機發(fā)送當前的顯示內容與手機app進行同步，當手機app向掛鐘發(fā)送指令后由藍牙作為橋梁發(fā)送到單片機進行子程序的調用執(zhí)行。4.1主程序流程圖4.2初始化子程序設計程序設計中主程序占主導地位，可合理設計子程序也是關鍵。初始化系統(tǒng)能夠對一些異常程序和單片機引腳進行初始化，而初始化各個模塊是實現(xiàn)程序正常運行的基礎。首先定義端口、變量的程序設計，以及與串口相關的程序設計。運行時，首先調用一個系統(tǒng)初始化的子程序，在這個子程序中，首先調用設計的變量和端口定義程序，然后在完成各模塊的初始化。初始化子程序的設計，顯示開始端口和串口的初始化然后是定時器的初始化最后才是藍牙通信的初始化。其初始化子程序流程圖如圖4.2所示：4.2初始化子程序4.3時鐘顯示子程序時鐘顯示對于LDE屏來說是一件相當簡單的事情。當打開電源后單片機進行初始化之后調用時鐘子程序，時鐘程序先進行初始化調整好各串口與定時器，然后讀取時鐘模塊的時間信息將其送到單片機處。單片機檢查一下藍牙模塊是否存在時間校準的命令，若存在由手機發(fā)送過來的時間校準信號，則通過單片機對時間進行調整。將調整后的時鐘信息進行顯示，之后再次讀取時鐘信息判斷藍牙是否發(fā)來校準指令，有則執(zhí)行程序處理如果沒有那就直接進行時鐘信息的顯示實現(xiàn)循環(huán)。4.3時鐘顯示子程序4.4動畫顯示更新子程序Stm32不僅需實時驅動屏幕顯示，同時還要接受藍牙無線發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進行解析，經(jīng)過解析后的數(shù)據(jù)識別在Flash數(shù)據(jù)儲存中找到對應的顯示數(shù)據(jù)內容，stm32單片機對其進行處理后經(jīng)由將電信號發(fā)送到LED點陣屏驅動電路，之后在LED屏上進行顯示。之后繼續(xù)檢測藍牙通信的狀態(tài)如果還有發(fā)送的指令則執(zhí)行新指令，進行循環(huán)。4.4圖畫顯示更新子程序流程圖5系統(tǒng)調試過程5.1硬件調試本次設計采用多功能板進行硬件焊接，在進行硬件調試時可以直觀地看出是否有焊接與電路連接問題，并較為方便的進行修改，而硬件調試主要分為幾個重要步驟。首先檢查線路的連接情況，用萬用表對線路的完好情況進行檢測，如果出現(xiàn)阻止過小、短路或開路等錯誤。再用的數(shù)字可調穩(wěn)壓電源對電路進行此整體檢查看是否存在問題。線路完好是系統(tǒng)可以運行的最基礎的保障，同樣只有確保這部分沒有問題才可以進行下一步。在用數(shù)字可調穩(wěn)壓電源對電路檢測完后立刻對電路各元器件進行檢查看是否存在嚴重發(fā)熱的情況如果有嚴重發(fā)熱的情況立刻切斷電源，對相應的元器件進行檢查排除問題。沒問題后則需要接通電源對各模塊的電壓進行檢測看是否達到標準電壓。在電路板沒有問題后再需要向系統(tǒng)下載一段測試程序若無法下載或連接則表明芯片的部分電路出現(xiàn)問題也可能是晶振電路復位電路。若沒有問題則將系統(tǒng)進行復