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1、基于80C51控制的大屏幕显示（32256点阵）系 别：计算机系专 业：计算机科学与技术姓 名： 指导教师：基于80C51控制的大屏幕显示（32256点阵）学生姓名:指导老师: 摘要 单片机主要应用于控制领域，用以实现各种测试和控制功能，因此单片机又常称为微型控制器。现在单片机的应用已经相当广泛，渗透到了社会生活的各个方面。LED显示屏作为新一代的信息传播媒体，已经成为城市信息现代化建设的标志。本次设计的主题是基于单片机控制的LED大屏幕显示，是对单片机应用的又一实践。本文的设计理念是：硬件设计与软件设计独立进行，相互促进。本文将分成以下的几个部分来阐述设计的过程：n 硬件设计部分：首先对整个
2、硬件系统做以说明，然后按照各部分硬件的功能将整个系统分成几个小部分，再对各小部分进行详细解释；n 软件设计部分：主要说明系统软件的设计思想及内容；n 后记及参考文献部分：本文采用或参考的书籍文献。关键字 80c51、单片机、大屏幕显示、字模、LED目录选题背景4一、系统的总体构成51、硬件电路的构成52、硬件电路的工作流程：53、MCS-51微控制器的介绍5二、控制单元模块71、80c51芯片的相关参数72、80C51单片机I/O端口的扩展83、8255A芯片9三、存储器模块111、80c51单片机的扩展能力112、程序储存器扩展113、数据储存器扩展124、字模的制作与保存13四、LED显示
3、模块161、LED的结构及发光原理162、LED光源的特点16五、程序编辑及说明171、程序及说明部分172、程序如何写入单片机18六、参考文献19七 英文翻译20八 后记21选题背景在日常的生活中，大家对计算机也许已经很熟悉了，那么单片机是什么呢？单片机因将计算机的主要部分集成在一个芯片上而出名。单片机结构包括中央处理器、随机存储器、只读存储器、中断系统、定时器/计数器、I/O口电路等。从它的结构上我们可以看出，单片机虽只是一个小小的芯片，但它却具备计算机的属性，因此才称其为单片微型计算机，简称为单片机。Led大屏幕显示的应用单片机主要应用于控制领域，用以实现各种测试和控制功能，因此单片机又
4、常称为微型控制器。现在单片机的应用已经相当广泛，包括下面几个方面：工业自动化、仪器仪表方面、家用电器方面、信息和通信产品方面、军事装备方面等，可谓渗透到了社会生活的各个方面。LED电子显示屏是随着计算机及相关的微电子光电子技术的迅猛发展而形成的一种新型信息显示媒体。它利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成可变面积的显示屏幕，以可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、性能价格比高、使用成本低等特点，迅速成长为平板显示的主流产品，在信息显示领域得到了广泛的应用。目前LED显示屏作为新一代的信息传播媒体，已经成为城市信息现代化建设的标志。LED的应用方面有: 证券交易、金融信息显示；机场航班动态信
5、息显示；港口、车站旅客引导信息显示；体育场馆信息显示；道路交通信息显示；调度指挥中心信息显示；邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示；广告媒体新产品。随着社会经济的不断进步，以及LED显示技术的不断完善，人们对LED显示屏的认识将越来越深入，其应用领域将会越来越广。一、系统的总体构成本章简要介绍硬件电路的构成、硬件电路的工作流程、MCS-51系列产品的性能参数等。1、硬件电路的构成在介绍电路设计图前，先介绍一下系统的功能模块图：本次设计将整个系统划分成三个功能模块： 控制控制模块：程序存储及数据交换与运算； 存储器模块：程序、字库等数据的存储； 显示模块：用于输出字符等。下面是
6、本次设计的电路图：2、硬件电路的工作流程：系统通电后，复位80c51芯片，开始运行片内及片外的程序，用以复位几同步各芯片及锁存器、计数器/计时器。然后系统开始正常工作：80c51作为数据交换和预算的中心负责从数据存储器中读出字模数据，并将数据送到8255a，再由8255A将数据做16位输出到各个锁存器，由P1口控制的行刷新电路在定时器的作用下控制每行的刷新。这样字符便在LED屏幕上显现出来了。3、MCS-51微控制器的介绍MCS-51单片机是美国INTE公司于1980年推出的产品，与MCS-48单片机相比，它的结构更先进，功能更强。一直到现在，MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品
7、。通过下页的MCS-51 单片机的内部结构逻辑图，我们可以看出MCS-51的部分优势：MCS-51具有比较大的寻址空间，地址线宽16条，即外部数据存储器和程序存储器的寻址范围是216=64kB，这作为单片机控制来说已是比较大的，这同时具备对I/O口的访问能力。MCS-51集成了几乎完善的8位中央处理单元，处理功能强，中央处理单元中集成了方便灵活的专用寄存器，硬件的加、减、乘、除法器和布尔处理机及各种逻辑运算和转移指令，这给应用提供了极大的便利。MCS-51的指令系统近乎完善，指令系统中包含了全面的数据传送指令、完善的算术和逻辑运算指令、方便的逻辑操作和控制指令、对于编程来说，是相当灵活和方便的
8、。另外，MCS-51单片机的工作频率为2-12MHz，当振荡频率为12MHz时，一个机器周期为1us,这个速度应该说是比较快的。MCS51系列单片机特性表型号性能805180C518751803180C3180528032程序存储器4KB ROM4KB ROM4KB EPROM8KB ROM数据存储器128B128B128B128B128B256B256B程序存储器扩展64KB64KB64KB64KB64KB64KB64KB数据存储器扩展64KB64KB64KB64KB64KB64KB64KB最高时钟频率12MHZ12MHZ12MHZ12MHZ12MHZ12MHZ12MHZ16位定时计数器22
9、22233并行I/O线32323232323232串行I/O线同步方式或异步方式中断线5555566本设计使用的是MCS-51系列中的80C51。其特性将在下一章中详细介绍。二、控制单元模块本章主要介绍80c51芯片的相关参数及其端口功能，另外还将简单介绍对单片机I/O端口的扩展和8255A芯片。1、80c51芯片的相关参数I、有MCS-51系列产品的共性可知，80C51单片机内部有以下一些功能部件：一个8位CPU，用来运算、控制；片内数据存储器RAM；片内程序存储器ROM；4个8位的并行I/O口；2个16位定时/计数器；中断结构；一个可编程全双工通用异步接收发送器UART；一个片内振荡器用于
10、时钟的产生；可寻址64KB外部程序存储器和外部数据存储器的总线扩展结构。II、80C51基本特性及引脚定义80C51是8位（数据线是8位）单片机，片内有256B RAM及4KB ROM。中央处理器单元实现运算和控制功能。内部数据存储器共256个单元，访问它们的地址是00HFFH，其中用户使用前128个单元（00H7FH），后128个单元被特殊功能寄存器占用。内部的2个16位定时/计数器用作定时或计数。并可用定时或计数的结果实现控制功能。80C51有4个8位并行口（P0、P1、P2、P3），用以实现地址输出及数据输入/输出。片内还有一个时钟振荡器，外部只需接入石英晶体即可振荡。 80C51采用4
11、0引脚双列直插式封装（DIP）方式。主电源引脚VCC和VSSVCC：电源端。工作电源和编程校验（+5V）。VSS：接地端。时钟振荡电路引脚XTAL1和XTAL2XTAL1和XTAL2分别用作晶体振荡器电路的反相器输入和输出端。在使用内部振荡电路时，这两个端子用来外接石英晶体，振荡频率为晶振频率，振荡信号送至内部时钟电路产生时钟脉冲信号。若采用外部振荡电路，则XTAL2用于输入外部振荡脉冲，该信号直接送至内部时钟电路，而XTAL1必须接地。控制信号引脚RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPPRST/VPD：为复位信号输入端。当RST端保持2个机器周期（24个时钟周期）以上的高电平
12、时，使单片机完成了复位操作。第二功能VPD为内部RAM的备用电源输入端。主电源一旦发生断电，降到一定低电压值时，可通过VPD为单片机内部RAM提供电源，以保护片内RAM中的信息不丢失，使上电后能继续正常运行。 ALE/PROG：ALE为地址锁存允许信号。在访问外部存储器时，ALE用来锁存P0扩展地址低8位的地址信号；在不访问外部存储器时，ALE也以时钟振荡频率的1/6的固定速率输出，因而它又可用作外部定时或其它需要。但是，在遇到访问外部数据存储器时，会丢失一个ALE脉冲。ALE能驱动8个LSTTL门输入。第2功能 PROG是内部ROM编程时的编程脉冲输入端。 PSEN：外部程序存储器ROM的读
13、选通信号。当访问外部ROM时，PSEN产生负脉冲作为外部ROM的选通信号；而在访问外部数据RAM或片内ROM时，不会产生有效的PSEN信号。PSEN可驱动8个LSTTL门输入端。 EA/VPP：访问外部程序存储器控制信号。对80C51而言，它们的片内有4KB的程序存储器，当EA为高电平时，CPU访问片内程序存储器有两种情况：第1种是，访问地址空间在04KB范围内，CPU访问片内程序存储器；第2种是，访问的地址超出4KB时，CPU将自动执行外部程序存储器的程序，即访问外部ROM。当EA接地时，只能访问外部ROM。第2种功能VPP为编程电源输入。4个8位I/O端口P0、P1、P2和P3P0口（P0
14、.0P0.7）是一个8位漏极开路型的双向I/O口。第2功能是在访问外部存储器时，分别提供低8位地址线和8位双向数据总线。在对片内ROM进行编程和校验时，P0口用于数据的输入和输出。P3口的各引脚第2功能P3.0RXD（串行口输入）P3.1TXD（串行口输出）P3.2INT0（外部中断0输入）P3.3INT1（外部中断1输入）P3.4T0（定时/计数器的外部输入）P3.5T1（定时/计数器的外部输入）P3.6WR（片外数据存储器写选通控制输出）P3.7RD（片外数据存储器读选通控制输出）P1口（P1.0P1.7）：是一个内部带提升电阻的准双向I/O口。在对片内ROM编程校验时，P1口用于接收低8位地址信号。P2口（P2.0P2.7）：是一个内部带提升电阻的8位准双向I/O口。第2功能是在访问外部存储器时，输出高8位地址信号。在对片内ROM进行编程和校验时，P2口用作接收高8位地址和控制信号。P3口（P3.0P3.7）：是一个内部带提升电阻的8位准双向I/O口。在系统中，这8个引脚都有各自的第2功能。见表。III、80C51的存储器和寄存器程序存储器程序存储器用于存放编写好的程序或常数。读取程序存储器中的常数表格用MOVC指令，访问外部扩展ROM，用MOVX指令。程序存储器的寻址空间为64KB，其中有7个单元具有特殊功能（中断入口地址），见下表中断入口地址事件名称
