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1、毕 业 设 计类别： 专 业： 班 级: 姓 名： 毕业设计题目： 单片机自动控制滚动广告屏 指导教师姓名： 2010年 4月 1摘 要我国开始使用单片机是在1982年，20世纪90年代中期单片机技术和市场发展非常迅速。近年来，单片机已经成为科技领域的有力工具，人类社会生活的得力助手。它的广泛应用，不仅仅体现在工业控制、机电应用、智能仪表、实时控制、航空航天、尖端武器等行业和领域的智能化、高精度化，而且在人类日常生活中也随处可见它的身影。洗衣机、电冰箱、电子玩具、收录机等家用电器配上单片机后，不仅提高了智能化程度，增强了功能，也使人类生活更加方便、舒适、丰富多彩。20世纪90年代后，嵌入式系统
2、设计由以嵌入式微处理器为核心的“集成电路”级设计，逐渐转向“集成系统”级设计，在MCU提出了系统芯片SoC（System on a Chip）的基本概念，例如，ARM公司的ARM、HP公司的PARISC及Sun公司的Sparc等等，它们为高性能嵌入式系统开发提供了功能丰富的硬件平台，也为实时嵌入式操作系统的广泛应用奠定了基础。这些高性能微处理器的推广应用是否就意味着单片机即将退出嵌入式微处理器的舞台呢？目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，其趋势将进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展，其功能也将越来越丰富，速度也越来越快，甚至有些方面并
3、不逊于ARM或DSP。还有最为重要的是生产成本问题，普通ARM或DSP的价格是一般单片机的几倍甚至数10倍，因此在大批量工业生产时，这也成为了厂商选择的重要因素。据相关部门统计，我国的单片机年容量已达1亿-3亿片，且每年以大约16%的速度增长，所以综合单片机技术和市场需求等多方面情况来看，它仍然有自己广阔的应用前景。随着LED显示屏在广告传媒领域逐渐崭露头角，其控制系统也如雨后春笋，层出不穷。由于它的控制系统均是基于嵌入式微处理器开发，所以单片机在其中也占有一席之地。但是，由于LED显示屏控制较复杂，特别是对于显示特殊效果，如循环移动、覆盖、霓虹灯效果，要求处理器运算速度快、执行效率高，所以很
4、多控制卡生产厂家采用高端嵌入式系统进行设计。这样做虽然能在一定程度上提高数据处理速度，但是并不能完全满足所有显示效果要求，而且开发和产品成本也会随之成倍增加，甚至由于其设计不当可能在显示时出现抖动、闪烁、重影等现象。归根结底，LED显示屏控制卡的设计中硬件是一方面因素，同时还要考虑到显示数据组织方式，通过软硬结合的方法才能设计出一款性价比较高的控制卡。无线发射机硬件控制模块无线接收机硬件控制模块RS-232串口通信发射信息PC机控制系统单片机系统LED点阵显示屏行列扫描驱动单片机控制的循环移动（滚动）广告屏也就应运而生，他不仅制作简单，而且美观大方是企事业单位等宣传其产品的一种高效而具体化的工
5、具。相信在不久的未来其应用前景会更加广阔！目 录第一章 概 述111 单片机概述11.1.1 汇编语言及其优点21.2 LED点阵数码显示屏概述31.2.1 LED的简介31.2.2 点阵的概述31.2.3 LED电子屏参数与术语41.3 LED点阵数码显示屏的前景和发展6第2章 硬件介绍72.1 MSC-51系列AT89S51单片机72.1.1 AT89S51单片机的内部结构82.1.2 MCS-51的引脚说明112.2 带锁存器输出的8位移位寄存器74HC595132.2.1输出能力142.2.2引脚说明142.2.3功能表142.38*8的LED-1588点阵模块152.3.1产品内部电
6、路图162.3.2 PIN连接说明162.3.3 产品描述17第3章 硬件设计223.1硬件设计主框图223.2 LED显示屏的驱动原理233.3 8*8 LED点阵连接成显示屏的硬件连接2334单片机与74HC595的硬件连接243.5 89S51单片机、显示模块及驱动模块的连接26第4章 软件设计2641显示原理264.1.1LED的显示原理264.1.2点阵的显示原理284.2设计思路294.3 16*16点阵字库字模的提取304.5主程序流程图3246汇编程序33参考文献36感 谢 辞37第一章 概 述 11 单片机概述 单片微型计算机（single chip microcompute
7、r）简称单片机，它是为各类专用控制器而设计的通用或专用微型计算机系统，高密度集成了普通计算机微处理器，一定容量的RAM和ROM以及输入/输出接口，定时器等电路于一块芯片上构成的。1976年Intel公司推出的MCS48系列8位单片机，以其体积小，功能全，价格低等特点赢得了广泛的应用。MCS48为单片机的发展奠定了基础，成为单片机发展过程中的一个重要阶段。在MCS48成功的激励下，许多半导体公司和计算机公司竞相研制和开发自己的单片机系列。其中包括MOTOROLA,Zilog,Philips,Atmel等公司的产品。尽管目前单片机品种繁多，但其中最具有典型性的当数Intel公司的MCS51系列。M
8、CS51系列是在MCS48系列的基础上于80年代发展起来的，虽然它仍然是8位单片机，但其功能较MCS48有很大的增强。此外，它还具有品种全，兼容性强，软硬件资源丰富的特点，因此应用较为广泛，成为继MCS48之后最重要的单片机品种。直到现在，MCS51仍不失为一种单片机是主流芯片。在8位单片机之后，16位的单片机也有很大的发展。例如，1983年Intel公司的MCS96系列单片机就是其中的典型代表。与MCS51相比，MCS96不但字长增加了一倍，而且还具有4路或8路的10位的A/D转换功能。此外，在其他性能方面也有一定的提高。在单片机的基础上发展起来的嵌入式系统已成功进入商业市场。嵌入式计算机系
9、统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软，硬件可裁减，适应应用系统对功能，可靠性，成本，体积，功耗等严格要求的专用计算机系统。1981年，Ready Systen开发出世界上第一个商业嵌入式实时内核，这个实时内核包含了许多传统操作系统的特征，包括任务间通信，同步与相互排斥，中断支持，内存管理等功能。此后一些公司也纷纷推出了自己的嵌入式操作系统，这些嵌入式操作系统都具有嵌入式的典型特点：它们均采用占先式的调度，响应时间短，任务执行的时间可以确定；系统内核很小，具有可裁减性。可扩充性和可移植性，可移植到各种处理器上，较强的实时性和可靠性。适合嵌入式应用。如今，实时内核逐渐发展为多任务操作系统，并作
10、为一种软件平台逐步成为目前国际嵌入式系统的主流。嵌入式系统由软件和硬件两大部分组成。从硬件方面来讲。嵌入式系统的核心部件是嵌入式处理器。据不完全统计，全世界嵌入式处理器的品种数量已经超过1000多种，其中8051体系占大多数。嵌入式系统的软件一般由嵌入式操作系统和应用软件组成。操作系统是连接计算机硬件与应用程序的系统程序。操作系统有两个基本功能：使计算机硬件便于使用，高效组织和正确使用计算机系统。如今，嵌入式系统主要应用于工业控制，交通管理，信息家电，家庭智能管理系统，POS网络及电子商务，环境监测，机器人等领域。单片机具有以下特点：1）小巧灵活，成本低，易于产品化。它能方便的组合成各种智能化
11、的控制设备及各种智能仪器与仪表。2）面向控制，能针对性的解决从简单到复杂的各类控制任务，因而能获得最佳的价格性能比。3）抗干扰能力强，适应温度范围宽，在各种恶劣环境下都能可靠性工作，这是其它机种无法比拟的。4）可以很方便的实现多机和分布控制。使整个控制系统的效率和可靠性大幅度提高。 单片机具有体积小、功耗低，价格便宜等优点，近年来还还开发了一些以单片机母片为核（如80C51），在 片中嵌入更多功能的专用型单片机（或者叫专用微控制器），因此单片机在计算机控制领域中应用越来越广泛。8051是MCS51系列单片机的一个产品。MCS51系列单片机是Intel公司推出的通用型单片机，在本设计中我选用的是
12、89S51。1.1.1 汇编语言及其优点 本设计采用的是汇编语言编程，所以下面我们对汇编语言及其优点做一些简介。汇编语言(Assembly Language)是面向机器的程序设计语言。在汇编语句中，用助记符(Memoni)代替操作码，用地址符号(Symbol)或标号(Label)代替地址码。这样符号代替机器语言的用二进制码，就把机器语言变成了汇编语言。于是汇编语言亦称为符号语言。使用汇编语言编写的程序，机器不能直接识别，要由一种程序将汇编语言翻译成机器语言，这种起翻译作用的程序叫汇编程序。汇编程序是系统软件中语言处理系统软件。汇编语言把汇编程序翻译成机器语言的过程称为f汇编。作为最基本的编程语
13、言之一，汇编语言虽然应用的范围不算很广，但重要性却勿庸置疑，因为它能够完成许多其它语言所无法完成的功能。汇编语言的主要优点有：1）速度快，可以直接对硬件进行操作（这对诸如图形处理等关键应用是非常重要的）2）能够直接访问与硬件相关的存储器或 I/O 端口3）能够不受编译器的限制，对生成的二进制代码进行完全的控制4）能够对关键代码进行更准确的控制，避免因线程共同访问或者硬件设备共享引起的死锁5）能够根据特定的应用对代码做最佳的优化，提高运行速度6）能够最大限度地发挥硬件的功能。 1.2 LED点阵数码显示屏概述1.2.1 LED的简介 LED是英文light emitting diode（发光二极
14、管）的缩写，发光二极管的核心部分是由p型半导体和 n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过度层p-n结，注入的少数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。 LED在我们日常生活的电器中随处可见，极为普通也广为人知。LED具有效率高、光线质量高、能耗小、寿命长等特点，主要可用于平面显示领域、便携设备显示屏、照明以及红外线LED领域等下游应用产品市场。 与传统的照明工具相比，LED照明产品，尤其是氮化镓基（GaN）白光LED照明光源体积小、重量轻、方向性好并可耐各种恶劣条件，在功耗、寿命以及环保等方面均有不可比拟的优越性。1.2.2 点阵的概述LE
15、D点阵显示器，以发光二极管为像素，它用高亮度发光二极管芯阵列组合后，环氧树脂和塑模封装而成。具有高亮度、功耗低、引脚少、视角大、寿命长、耐湿、耐冷热、耐腐蚀等特点。点阵显示器有单色和双色两类，可显示红，黄，绿，橙等。LED点阵有44、48、57、58、88、1616、2424、4040等多种；根据像素的数目分为等，双基色、三基色等，根据像素颜色的不同所显示的文字、图象等内容的颜色也不同，单基色点阵只能显示固定色彩如红、绿、黄等单色，双基色和三基色点阵显示内容的颜色由像素内不同颜色发光二极管点亮组合方式决定，如红绿都亮时可显示黄色，如果按照脉冲方式控制二极管的点亮时间，则可实现256或更高级灰度显示，即可实现真彩色显示。LED点阵显示器单块使用时，既可代替数码管显示数字，也可显示各种中西文字及符号如5 x 7点阵显示器用于显示西文字母58点阵显示器用于显示中西文，8
