基于单片机电子显示屏

目录第1节引言………………………………………………………………………31.1概述……………………………………………………………………………………31.2设计任务………………………………………………………………………………3第2节系统的硬件构成及功能………………………………………………………42.1MCS-51系列单片机……………………………………………………………………42.2MCS-51系列单片机引脚……………………………………………………………62.3系列单片机最小系统最低配置………………………………………………………72.4点阵知识…………………………………………………………………………………8第3节LED点阵显示数据编码………………………………………………103.15X7点阵显示数据编码……………………………………………………………103.216X16点阵显示数据编码………………………………………………………………12第4节串行接口芯片…………………………………………………………………134.1串行接口芯片74HC595………………………………………………………………134.2硬件电路图……………………………………………………………………………15第5节源程序……………………………………………………………………16结束语………………………………………………………………………………20参考文献………………………………………………………………………21第1节引言1.1概述随着人们生活环境的不断改善和美化,在许多场合可以看到彩色霓虹灯。LED彩灯由于其低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用,用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但目前市场上式样的LED彩灯控制器大多数用全硬件电路实现,电路结构复杂、功能单一,这样一旦制作成品只能按照固定的模式闪亮,不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。这种彩灯控制器结构往往有芯片过多，电路复杂，功率损耗大而且样式单调，缺乏用户可操作性。影响亮灯效果。因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。1.2本设计任务本文提出了一种基于AT89C51单片机的彩灯控制方案,实现对LED彩灯的控制。本方案以AT89C51单片机作为主控核心,与键盘、显示、驱动等模块组成核心主控制模块。在主控模块上设有8个按键和5位七段码LED显示器,根据用户需要可以编写若干种亮灯模式,利用其内部定时器T0实现一个基本单位时间为5ms的定时中断,根据各种亮灯时间的不同需要，在不同时刻输出灯亮或灯灭的控制信号，然后驱动各种颜色的灯亮或灭。随着大规模集成电路的出现和发展，芯片生产厂家把中央处理器CPU（CentralProcessingUnit），随机存取内存RAM（RandomAccessMemory），只读存储器ROM（ReadOnlyMemory），定时器/计数器以及I/O（Input/Output）接口电路等主要计算机部件，集成在一块集成电路芯片（硅片）上，形成芯片级计算机，称为单片微型计算机（singlechipmicrocomputer），直译为单片机。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上看，它已具有了微机系统的含义，又称微型处理部件MCU（MicroControllerUnit）,单片机商品名称为微控制器单元。单片机具有优异的性能价格比、体积小、可靠性高、控制功能强，广泛应用在智能仪表、机电一体化、实时过程控制、机器人、家用电器、模糊控制、通信系统等领域。本文详细介绍了基于AT89S51单片微型计算机电子显示屏的硬件设计与软件编程。第2节系统的硬件构成及功能2.1MCS-51系列单片机:根据单片机能够一次处理的数据的宽度（二进制位数），单片机分为1位机、4位机、8位机、16位机、32位机。目前，应用最广的产品是8位单片机，其中又属Intel公司出品的MCS-51系列单片机应用最广。MCS-51系列单片机已经成为事实上的工业标准，其内部包含如下功能部件：（1）一个8位的中央处理器CPU，完成运算和控制功能；（2）一个片内振荡器及时钟电路，外接石英晶体和微调电容需外接，为单片机产生时钟脉冲序列，系统允许的晶振频率0～33MHz；（3）256BRAM数据存储器，前128单元作内部数据存储器，可擦写的数据，后128单元为专用寄存器。（4）两个16位定时器/计数器，以实现定时或计数功能，并以其定时或计数结果对计算机进行控制。（5）可寻址的64KB外部数据存储器以及控制电路。（6）可寻址的64KB外部程序存储器以及控制电路。（7）21个特殊功能寄存器（8）32条可编程的I/O线(四个8位I/O并行端口)（9）一个可编程全双工串行口，可作全双工异步通信收发器使用,实现单片机和其它设备之的串行资料传送；也可作为同步移位器使用（10）五个中断源,外中断2个,定时/计数中断2个,串行中断1个；两个优先级，全部中断分为高级和低级共两个优先级。（11）根据内部程序存储器ROM多少，MCS-51系列主要芯片与差异8031片内无ROM8051片内4K掩膜ROM8751片内4K紫外线可擦除可编程程序存储器，EPROM89C51片内4K电可擦除可编程程序存储器，FLASHEEPROM89S51片内4K电可擦除可编程程序存储器，FLASHEEPROM，支持ISP89S52片内8K电可擦除可编程程序存储器，FLASHEEPROM，支持ISP2.2MCS-51系列单片机引脚:MCS-51系列单片机是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，如下图。a.外形图b.引脚图图1MCS-51系列单片机图2.3MCS-51系列单片机最小系统最低配置:MCS-51系列单片机最小系统是指单片机要工作所必须保证的最低配置，如图：2.4点阵知识:采用8*8点阵显示汉字：如果亮用1表示、暗用0表示，共8*8=64个LED，用64个二进制表示，64/8=8个字节，即每个字需要8个字节记录。采用16*16点阵显示汉字：如果亮用1表示、暗用0表示，共16*16=256个LED，用256个二进制表示，256/8=32个字节，即每个字需要32个字节记录。LED点阵显示器结构第3节LED点阵显示数据编码3.15X7点阵显示数据编码3.216X16点阵显示数据编码第4节串行接口芯片单片机应用系统中除了CPU、内存，外部设备也是必不可少的。外部设备与外部设备之间、外部设备与CPU之间的工作电压和工作速度并不一定相同。于是出现了CPU与外部设备连接、匹配问题，不同的外部设备硬件接口电路、涉及到的软件程序都相应改变。计算机接口技术就是研究CPU与外部设备、外部设备与外部设备之间最佳匹配的一门学科。MCS51单片机共有32个I/O口，都是双向口，可以作输入口也可以作输出口使用。32个I/O口划分为4个8位的并行I/O口，从0开始编码，分别称为P0、P1、P2、P3，在单片机内部数据存储器中的地址分别为0x80、0x90、0xA0、0xB0，具有字节寻址和位寻址功能。作为字节寻址时，一次性可以输出或输入8个二进制数据——并行口。作为位寻址时，一次性只能输出或输入1个二进制位信息——串行口。当外部设备比较多时，引脚不够用，需要用接口芯片进行扩展。4.1串行接口芯片74HC595:引脚图内部结构图真值表输入引脚功能备注GSCLRSISCKRCK*G=1,输出禁止；G=0,输出允许一般使用时G接地线SCLR接电源*为0清除所有移位寄存器中数据*二进制数据输入引脚0-1SI数据进入第一个移位寄存器0-1移位寄存器数据进入输出寄存器4.2硬件电路图:本电路采取6个74HC595，两个控制行，4个控制列。74HC595OE13RCK12SDI14RST10SCK11QA15QB1QC2QD3QE4QF5QG6QH7SDO9VDD16GND8U274HC595OE13RCK12SDI14RST10SCK11QA15QB1QC2QD3QE4QF5QG6QH7SDO9VDD16GND8U374HC595OE13RCK12SDI14RST10SCK11QA15QB1QC2QD3QE4QF5QG6QH7SDO9VDD16GND8U474HC595OE13RCK12SDI14RST10SCK11QA15QB1QC2QD3QE4QF5QG6QH7SDO9VDD16GND8U5VCCGND74HC595OE13RCK12SDI14RST10SCK11QA15QB1QC2QD3QE4QF5QG6QH7SDO9VDD16GND8U674HC595OE13RCK12SDI14RST10SCK11QA15QB1QC2QD3QE4QF5QG6QH7SDO9VDD16GND8U7SCKRCKSDIL24L25L26L27L28L29L30L31L16L17L18L19L20L21L22L23L8L9L10L11L12L13L14L15L0L1L2L3L4L5L6L7VCCGNDSCKRCKVCCGNDSCKRCKVCCGNDSCKRCKVCCGNDSCKRCKVCCGNDSCKRCKH1H2H3H4H5H6H7H0SDO12345JP2H8H9H10H11H12H13H14H15L0L31L7L8L15L16L23L24第4节源程序ORG0000HLJMPMAINORG0100HMAIN:MOVR0,#00HLOOP1:MOVR1,#00HLOOP2:MOVA,R0MOVB,#6MULABADDA,R1MOVDPTR,#TAB00MOVCA,@A+DPTRCALLDISPLAYINCR1CJNER1,#06H,LOOP2;每行数据的个数CLRP1.1SETBP1.1;0--1时，输出并行数据CALLDELAYINCR0CJNER0,#14H,LOOP1;共有几行数据JMPMAIN;输出一个字节的程序DISPLAY:MOVR2,#00HDISLOOP:RLCAMOVP1.0,CCLRP1.2SETBP1.2;0--1时，数据串行移位INCR2CJNER2,#08H,DISLOOP;1个字节等于8个二进制RET;延时程序DELAY:MOVR5,#3DEL01:MOVR6,#200DEL02:MOVR7,#250DEL03:DJNZR7,DEL03DJNZR6,DEL02DJNZR5,DEL01RETTAB00:DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,00H,00H;全亮DB00H,00H,00H,00H,00H,00H;全暗DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,00H,00H;全亮DB00H,00H,00H,00H,00H,00H;全暗TAB01:DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0ffH,0feH;第0行亮DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0ffH,0fdH;第1行亮DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0ffH,0fbH;第2行亮DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0ffH,0f7H;第3行亮DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0ffH,0efH;第4行亮DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0ffH,0dfH;第5行亮DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0ffH,0bfH;第6行亮DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0ffH,07fH;第7行亮DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0feH,0ffH;第8行亮DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0fdH,0ffH;第9行亮DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0fbH,0ffH;第A行亮DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0f7H,0ffH;第B行亮DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0efH,0ffH;第C行亮DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0dfH,0ffH;第D行亮DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0bfH,0ffH;第E行亮DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,07f