第七组 闪闪的红星 数字化测量课程设计报告终.docx
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第七组闪闪的红星数字化测量课程设计报告终
河北科技大学
课程设计报告
课设题目：
第七组闪闪的红星
专业班级：
电子信息工程
学年学期：
2012—2013学年第一学期
指导教师：
于国庆睢丙东
2013年1月
小组分工简表
小组设计题目
闪闪的红星
学生姓名
学号
小组长/组员
成绩
小组分工
简明介绍
目录
一、设计题目及要求3
二、硬件电路设计4
1.主控制电路基本工作原理4
2.扫描板基本工作原理5
3.共享RAM电路的工作原理5
4.汉卡电路工作原理6
5.地址分配7
6.显示控制电路的工作原理8
7.键盘9
三、系统的熟悉9
1．BAS功能10
2．PRG功能14
3.屏幕与缓冲区地址对应关系15
四、小组分工16
1.小组成员：
16
2.小组分工：
16
五、程序设计与调试16
1.必做部分代码：
16
2.发挥部分代码：
22
六、心得体会23
一、设计题目及要求
在掌握LED智能显示系统工作原理的基础上，能根据小组必做题目和自选题目，熟练的编写并调试各种程序，完成课题设计任务，提高学生的独立设计水平和实际动手能力，培养学生的创新精神。
（一）全班必做题目
1.熟悉系统，输入：
“KD2000型LED智能显示系统”并存储显示。
2.汇编、输入、运行示例程序，了解系统硬件电路及软件编程特点。
（二）小组必做题目
第七组：
闪闪的红星（能旋转360度），要求做到边旋转，变闪烁。
二、硬件电路设计
KD-2000型LED智能显示屏的设计原理：
系统框图如图1所示。
主要包括四部分：
主控制电路（主CPU、汉卡等），显示控制电路（辅CPU等），列驱动显示电路，开关电源。
1.主控制电路基本工作原理
主控制电路首先从遥控器或键盘接收数据和指令，然后根据显示内容和显示指令的要求在软件控制下完成下述工作：
如果要显示汉字，就从扩展卡27020中提取汉字点阵信息，然后存放在共享RAM6264中。
如果要显示的是8×8点阵的ASCII码或数字，以及16×8点阵的控制字符，就从程序存储器27256的高端提取有关的点阵信息，然后存放于共享RAM中。
最后，主CPU通过地址切换电路①与②及时序控制电路，与辅CPU以应答方式进行联络，对共享RAM进行分时操作，完成显示。
图1系统框图
由专用的日历时钟芯片MC146818，可产生年、月、日、时、分、秒、星期共7个时标信号。
我们可通过软件来获得和修改这些时标，并使之在屏幕上显示出来。
2.扫描板基本工作原理
首先由辅CPU将欲显示的数据由串行口送出，然后经并行／串行转换芯片CD4094转换成并行数据，输出的数据经过MC1413驱动产生列信号；由P1口输出的行数据经CD4515译码生成行信号，再经达林顿管BD682产生行驱动信号。
最后输出行、列选通信号，点亮某一行。
如此循环往复，完成扫描过程。
3.共享RAM电路的工作原理
为了大大减轻主CPU的负担，合理地分配资源，以及便于实现显示电路的高速扫描，该系统设计成双CPU结构，共享一片RAM。
电路如图2所示。
共享RAM电路主要是通过六片74LS245来完成的，74LS245是三态八总线双向收发器。
其中
是控制端，低电平时有效，允许传输；高电平时禁止。
DIR是方向控制端，为低电平时数据由B传到A，呈高电平时，数据由A传到B。
由原理图可以看到：
IC1～IC3的
端不仅接主CPU的T0端，还接74LS74的Q端。
IC4～IC6的
端不仅接显示CPU的INT0端，还接74LS74的
端；这样当主CPU控制公共RAM时，Q端为低，IC1～IC3开启，IC4～IC6关闭。
主CPU对RAM可进行读写操作，而辅CPU则不能。
当主CPU放弃对共享RAM的操作时，通过GAL对74LS74置位，因而
变低，Q变高。
封锁IC1～IC3，从而辅CPU取得控制权，对共享RAM进行操作；当辅CPU放弃对共享RAM的操作时，通过74LS00发出清零信号，使得74LS74的Q端输出低电平，当主CPU检测到T0为低时，可恢复对共享RAM的控制权。
这样就通过数据、地址切换的反复动作，完成了对共享RAM的分时操作。
图2共享RAM电路
4.汉卡电路工作原理
汉卡电路工作原理图见图3。
在扩展电路中，用了373、374、27020和6264各一片。
373和374的区别是：
373为八D锁存器，当控制端G为低电平时锁存；374则是八D触发器，在系统时钟下降沿时可以对数据锁存。
本系统所用的字库芯片是27020，它是256Kbit的CMOS超大规模集成电路只读存储器，共有18根地址线，而8031只有16根地址线。
为读取27020内的数据，使用一片374，利用其下降沿锁存的特点来对27020进行分页处理，因为374的时钟端接片选信号CS1，而CS1平时为高电平，有效时为低电平，所以其有效的过程对374来说相当于是一个下降沿，当向4000H单元送数（即片选信号CS1有效）时，由GAL地址分配所决定的写入4000H单元中的数据的高5位，同时被锁入374中，形成27020的页面地址。
因而从27020中读数时只需加片选信号CS2即可。
需要指出，6264和27020的
端选通信号不同，前者接PSEN信号，后者接读信号。
因此把27020作为一个数据存储器，而把6264当作一个程序存储器，充当本系统的仿真RAM。
这样可避免27020和6264的地址发生冲突。
5.地址分配
地址分配实际上是由GAL来完成的。
它是一种电擦写、可反复编程、随时修改并且能加密的可编程逻辑器件（PLD）。
它既不同于PAL，也不同于EPROM。
目前常用的有GAL16V8和GAL20V8。
它们具有以下特点：
（1）由于GAL采用的是一种高速的电可擦写（E2CMOS）工艺制造，因而比TTL构造的PAL功耗低，速度快；
（2）GAL有8个逻辑宏单元（OLMC），使输出任意变化，又很强的带负载能力，驱动电流可达24mA；（3）采用高速编程算法，按行进行编程，整个芯片的写入可在1秒钟内完成。
此外，还采取了加密措施。
图3汉卡电路
各芯片的地址分配详见附表。
附表
名称
IC型号
片选信号
地址
备注
程序存储器
27256
＝A15＝0
0000H－7FFFH
数据存储器
62256
＝
＝0
8000H－FFFFH
共享RAM
6264
＝A15+A14+A13＝0
0000H－1FFFH
主CPU读RAM
＝
+PSEN
8000H－9FFFH
辅CPU读RAM
辅CPU
2764
＝A15＝0
0000H－1FFFH
数据存储器
6264
A15＝1，A14＝0
8000H－9FFFH
汉卡ROM
27020
CS2＝A15+A14+
+RD
2000H－3FFFH
仿真RAM
6264
＝
+A14+A13+PSEN
8000H－9FFFH
读操作
＝
+A14+
+WR
2000H－3FFFH
写操作
对于主CPU，其程序存储器27256的片选信号为
＝A15，仅当A15＝0时选通，其地址分配为0000H～7FFFH。
数据存储器62256采用A15做片选信号，
＝
，仅当A15＝1时选通，其地址分配为8000H～FFFFH。
对于公共RAM6264而言，当CPU取得控制权时用A15＋A14＋A13做片选信号，其地址分配为0000H～1FFFH。
对于辅CPU，其程序存储器2764的片选信号为
＝A15，仅当A15＝0时选通，其地址分配为0000H～1FFFH，数据存储器6264采用A15和A14做片选信号，仅当A15＝1且A14＝0时选通，其地址分配为8000H～9FFFH。
对于共享RAM的选通比较复杂，它取决于数据传输转换器IC9的允许端
，而
＝（
）＝PSEN＋
所以仅当辅CPU的PSEN为低，且A15为高时，选通共享RAM，这表明共享RAM对辅CPU而言，相当于是一个程序存储器，其地址分配为8000H～9FFFH。
汉卡上的27020先由CS1选通页面地址，再由片选信号CS2决定页内地址。
而CS2＝A15＋A14＋
＋RD，因而其地址分配为2000H到3FFFH。
6264在读、写操作时，地址分配是不同的。
当进行读操作时，用CS2做片选信号，而CS2＝
＋A14＋A13＋PSEN，因而地址分配为8000H～9FFFH。
进行写操作时，CS2＝A15＋A14＋
＋WR，因而地址分配为2000H～3FFFH。
6.显示控制电路的工作原理
电路如图4所示。
显示控制电路主要完成扫描显示功能。
它采用逐行扫描、列驱动方式。
其主控制器为CPU2，简称辅CPU。
当主CPU接收到从遥控器或者从键盘传来的数据和指令后，就将显示内容从汉卡的汉字库中取出并转化成点阵信息，存放在共享RAM中。
主CPU根据显示指令，对共享RAM中的数据进行操作。
操作完毕后，即向辅CPU发出应答信号。
辅CPU接到应答信号后，就从共享RAM中取出显示数据，从串行口输出的数据经级联的八位串入／并出移位寄存器CD4094，转换成并行数据，再经过七达林顿驱动器MC1413获得列驱动信号。
行码则由P1口输出，经4线／16线译码器CD4515译码后，产生16路行输出信号。
通过达林顿功率管BD682，获得列驱动信号。
行信号送至显示行驱动端，经显示后消隐，然后输出下一行数据并显示下一行内容。
7.键盘
键盘布置如图5所示，共有30个键。
其中，9个双功能键被定义为：
在BAS状态下为上挡键，在PRG状态下为下挡键。
数字键（0~F）。
0区表示前128个ASCII码；1区表示后128个ASCII码。
HOM／连续：
光标移到文件头／连续执行程序。
END／单步：
光标移到文件尾／单步执行程序。
ASC／调出：
当前输入状态切换为ASCII码输入／将程序从备份RAM调到仿真 RAM中。
汉字／存入：
将当前输入状态切换为汉字输入／将程序从仿真 RAM中存储到备份RAM。
PUP／XRA：
向上翻页／检查或修改外部数据存储器。
PDN／MEM：
向下翻页／检查或修改程序存储器内容。
DEL／REG：
删除／检查或修改寄存器的内容。
HLP／SCR：
提示帮助信息／用户屏幕。
ESC：
退出。
INS／回车：
输入状态（插入和替换）的切换／回车。
↑：
向上移动光标。
↓：
向下移动光标。
图5键盘布置图
三、系统的熟悉
程序流程图如图6所示。
上电后，屏上出现主菜单光标在B上闪烁，按↑、↓键移动光标，可选择不同的菜单项。
图6程序流程图
BASPRG
SETOTH
例如：
当光标在S上闪烁时，按回车键便会进入系统设置（SET）菜单项。
1．BAS功能
进入BAS功能后，屏上出现BAS菜单：
RUNNEW
EDIESC
光标在R上闪动，用↑、↓键移动光标，按回车键进入该菜单功能。
此部分包括四个功能：
运行BAS文件（RUN）、清除BAS文件（NEW）、编辑BAS文件（EDI）和退出BAS功能（ESC）。
在内存可存储16个BAS文件，文件号分别为0～F，BAS文件就是将要显示的文件，并以一定的格式存储起来。
在文件中，除了包含要显示的字符和汉字，还有一些控制信息（包括控制码和控制参数），它们动态的存储在内存中的A000H～CFFFH共12K的空间内。
当系统掉电后，改由备用电源供电，所以存储在内存中的文件不会丢失。
（1）清除（新建）BAS文件（NEW）
当光标在NEW上闪烁时，按回车键进入该功能，屏幕上提示：
文件号×。
该功能用来清除在内存中已有的文件。
假如内存中已有16个文件，如果要建立第17个文件，则需将原来文件中的某一个覆盖。
键入文件号，或键入回车使用缺省文件号。
屏上提示：
文件的所有数据要丢失！
屏上提示：
确信？
按回车键确认，按其他键退出。
另外，0号文件保留给系统使用，不能清除。
如清除0号文件，屏上会
提示：
0号文件为系统使用，不能清除。
（2）编辑BAS文件（EDI）
该功能用来编辑BAS文件。
当光标在EDI上闪烁时，键入回车键进入该功能。
屏上提示：
文件号×
键入文件号或回车使用缺省文件号。
此时分两种情况：
屏上提示：
空间××××
然后进入编辑屏幕，此文件中的第一字显示在屏上。
0001I
如：
热0440H
其中（如右图）12345678
161514131211109
1、2、3、4区为当前编辑汉字位置，它表明将来显示此汉字时所在的位置，亦即光标。
5区为插入开关状态I—插入开，否则覆盖
6区表示当前的ASCII码区0－0区1－1区
7、8、9、10区用来显示调出的汉字或字符。
11区表示输入状态：
C控制码H汉字A字符
12区未用。
13、14、15、16区表示输入代码区。
即可进入编辑。
在编辑时各键的功能如下:
0～F键：
数字键，用来输入数据。
在输入汉字是用来输入汉字的区位码（如4040代表第40区、第40位的汉字，即“热”字）。
在输入字符时，用来输入十六进制的ASCII码，（如ASCII码值为41H的字符“A”）
↑、↓键：
用来寻找前一个或后一个汉字
HELP键：
按此键，在屏幕上出现有关编辑时的一些帮助信息。
DEL键：
如果已经开始输入，此键用来删除错误的数字，否则删除当前的汉字或字符。
ESC键：
用来退出编辑。
按此键后
屏上提示：
确信：
回车确认。
如果修改文件，就在
屏上提示：
存储吗？
回车确认。
然后
屏上提示：
正在存储
存储完毕后退回BAS菜单。
INS：
是INS和回车键的组合，此键用来进行插入开、关的转换（INS）。
或进行确认（回车）
0区、1区：
用来进行0区、1区的转换。
为0区时输入前128个（第1页）ASCII码字符；1区时输入后128个（第2页）ASCII码字符。
PUP、PDN：
PUP向上翻页。
PDN向下翻页。
ASC／汉字：
用来改变输入状态：
按下ASC键，屏幕上出现“A”，接收十六进制ASCII码；
按下汉字键，屏幕上出现“H”，接收汉字区位码。
HOM、END：
HOM键到文件头，END键到文件尾。
BAS文件使用仿WPS式文件格式。
可以在字符或汉字前边加上控制字符和参数，以达到预期效果，系统给出了以下几个控制字符以及它们所需带的参数（有待扩充）：
控制码所需参数功能举例
①②③
80H移动光标把光标移动到参数要8002代表光标到
求处第二个汉字
81H显示时间在当前光标处固定显示8102固定显示汉字2秒
82H出屏方式显示时间清屏方式以参数要求的出屏方82000103以
式，显示时间及清屏方式正常方式出屏显示
固定显示1秒，然后，逐行清屏
83H出屏方式移动速度清屏方式以参数要求的出屏方83020104以
式，移动速度及清屏跳字方式出屏每次移
方式移动显示动一点后，逐列清屏
出屏方式清屏方式
参数方式参数方式
00正常出屏00正常清屏
01逐字出屏01从左向右逐字清屏
02跳字出屏02从右向左逐字清屏
03逐行出屏03逐行清屏
04逐列出屏04逐列清屏
05旋转出屏……
06外扩出屏……
…………
…………
2．PRG功能
在系统中有8K的仿真RAM，同学们可在RAM中运行自己的程序。
此功能主要是帮助同学们输入程序、运行程序和调试程序。
进入PRG功能后，系统进入仿真调试状态，此时它的作用就相当于功能齐全的51单片机开发系统。
屏上提示：
P.
此时数字键的功能不变，其他键的第二功能起作用，分别为：
↑：
上一单元
↓：
下一单元
USE：
用户屏幕，按此键可观察输出
REG：
用直接寻址方式，检查内部RAM的和寄存器的内容。
例如键入E0后，按REG即可查看、修改累加器A的内容。
回车：
返回监控，即P.状态
BRK：
设置断点，用断点运行方式执行程序。
EXE：
全速执行程序
XRA：
外部数据存储器检查修改处理
MEM：
程序存储器检查、修改键
STP：
单步执行程序
SAV：
将程序存入具有掉电保护功能的RAM中
LOD：
从掉电保护RAM中读出程序。
要注意：
仿真RAM的地址为8000H～9FFFH。
其他单元只能读出，不能修改。
即同学们自编的程序首地址都应在8000H～9FFFH之间。
例如：
在8000H开始的程序单元中存入10H，20H操作如下
P.
键入80008000
键入MEM800000
键入10800010
按键↓800100
键入20800120
键入回车P.
因此，此功能可以象开发系统一样，输入汇编目标程序及一些数据。
用ESC退出EDI功能返回PRG菜单。
例如在仿真RAM中有了51程序，便可运行它。
按EXE键
进入RUN后
屏上提示：
首地址
键入首地址，程序控制由系统内部转移到仿真RAM中，从首地址开始执行用户程序。
用户的程序一定要正确，而且要求在程序的最后加一条LJMPRETURN指令，以便于让控制转回到系统内部。
3.屏幕与缓冲区地址对应关系
由硬件部分可知，本系统采用双CPU工作，主CPU负责处理通信，人机对话及实时显示等任务。
辅CPU则专门负责扫描显示。
主、辅CPU共享一片作为显示缓冲区的6264（RAM）。
在主CPU处理好共享RAM的数据后，便将RAM出让给辅CPU，辅CPU将共享RAM的内容原封不动地映像到显示屏，内存单元与显示屏点阵对应关系如下（对主CPU而言）
内00000001000200030004000500060007
存01000101010201030104010501060107
单……………………
元……………………
地08000801080208030804080508060807
址……………………
（H）……………………
0F000F010F020F030F040F050F060F07
第一个汉字第二个汉字第三个汉字第四个汉字
四、小组分工
1.小组成员：
周士超、赵炎、范雅茹、王亚丽、渠响、赵明来
2.小组分工：
姓名
任务
赵炎、赵明来
LED点阵设计闪闪的红星图案及相应的机器码编译
周士超、范雅茹、王亚丽、渠响
主程序架构及扩展程序编写
五、程序设计与调试
1.必做部分代码：
（1）NEW1号文件输入如下代码：
【83030104】【4B4432303030】【4845】【4C4544】【543936604751423147214159】
【】用于将ASCII、控制码和区位码分开，代码中不不输入，保存后，运行结果如下：
移动显示：
KD2000型LED智能显示系统，完成要求。
（2）小组必做程序代码如下：
主程序
ORG8000H
909000XIANSHI1:
MOVDPTR,#9000H;将点阵表首地址送DPTR
128100LCALLXIANSHI
909100XIANSHI2:
MOVDPTR,#9100H
128100LCALLXIANSHI
909200XIANSHI3:
MOVDPTR,#9200H
128100LCALLXIANSHI
909300XIANSHI4:
MOVDPTR,#9300H
128100LCALLXIANSHI
028000LJMPXIANSHI
显示子程序
ORG8100H
XIANSHI:
81007900MOVR1,#0;存储相对于表首的偏量
81027800MOVR0,#0;做间址寄存器，由P2,R显缓区
81047C00MOVR4,#0;映像P2
81067D10MOVR5,#16;计数器
81088CA0MOVP2,R4
810AE9LOOP1:
MOVA,R1
810B93MOVCA,@A＋DPTR
810CF2MOVX@R0,A;取出点阵
810D08INCR0
810E09INCR1
810FE8MOVA,R0
8110B408F7CJNEA,#8,LOOP1
81137800MOVR0,#0
81150CINCR4
81168CA0MOVP2,R4
8118DDF0DJNZR5,LOOP1
811A129F42LCALLCOUMUN
811D128200LCALLdelay1s
812022RET
延时100ms子程序
ORG8160H
7864DELAY100MS:
MOVRO,#100
79FAMOVR1,#250
DBFEDJNZR3,$
DCFADJNZR4,#FAH
22RET
延时1s子程序
ORG8200H
7D0ADELAY1S:
MOVR5,#10
128160LCALLDELAY100MS
DDFBDJNZR5,#FBH
22RET
第一幅图代码
ORG9000H
01
00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H
;02:
DB00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H
;03:
DB00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,03H
;043:
DB00H,00H,01H,81H,43H,03H,3FH,9FH
;05:
DB00H,00H,00H,02H,84H,80H,0F8H,0F3H
;06:
DB00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,80H
;07
DB00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H
08
DB00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H
09
DB00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H;
10
DB00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H
11:
DB00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H
12:
DB0FH,07H,47H,8FH,0CH,10H,00H,00H
13:
DBE0H,C0H,C4H,E2H,60H,10H,00H,00H
14:
DB00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H
15:
DB00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H
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