基于89C51的公交车汉字条屏设计资料.docx

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基于89C51的公交车汉字条屏设计资料

单片机系统

课程设计

成绩评定表

设计课题：

基于89C51的公交车汉字条屏设计

学院名称：

电气工程学院

专业班级：

自动1302

学生姓名：

张鹏涛

学号：

201323020219

指导教师：

王黎

设计地点：

31-505

设计时间：

2015-12-28～2016-01-08

指导教师意见：

成绩:

签名：

年月日

单片机系统

课程设计

课程设计名称：

基于89C51的公交车汉字条屏设计

专业班级：

自动1302

学生姓名：

张鹏涛

学号：

201323020219

指导教师：

王黎

课程设计地点：

31-505

课程设计时间：

2015-12-28～2016-01-08

单片机系统课程设计任务书

学生姓名

张鹏涛

专业班级

自动1302

学号

201323020219

题目

基于51单片机的公交车汉字条屏设计

课题性质

工程设计

课题来源

自拟

指导教师

王黎

主要内容

（参数）

1、利用89C51单片机设计一个公交车条屏汉字显示，实现功能如下：

2、通过单片机的I/O口来驱动74HC595点亮16*16LED灯。

3、能够动态向左移动显示。

4、具备复位功能。

任务要求

（进度）

第1-2天：

熟悉课程设计任务及要求，查阅技术资料，确定设计方案。

第3-4天：

按照确定的方案设计单元电路。

要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。

第5-6天：

软件设计，编写程序。

第7-8天：

实验室调试。

第9-10天：

撰写课程设计报告。

要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确，篇幅合理。

主要参考

资料

[1]张迎新．单片微型计算机原理、应用及接口技术（第2版）[M]．北京：

国防工业出版社，2004

[2]伟福LAB6000系列单片机仿真实验系统使用说明书

[3]阎石．数字电路技术基础（第五版）．北京：

高等教育出版社，2006

审查意见

系（教研室）主任签字：

年月日

摘要：

单片微型计算机简称单片机。

1971年Intel公司的霍夫研制成功，世界上第一块4位微处理芯片Intel4004。

标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。

单片机一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。

LED发光二极管是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理而采用电场发光。

本设计给出了一基于MCS-51系列单片机的16×16点阵LED显示屏的设计方案。

包括系统具体的硬件设计方案，软件流程图和部分C语言程序等方面。

在负载范围内,只需通过简单的级联就可以对显示屏进行扩展，是一种成本低廉的图文显示方案。

本设计主要以AT89C51单片机为核心采用串行传输、动态扫描技术来制作的一款拥有多功能的模块化16×16LED点阵的多功能显示屏。

关键词：

C51单片机LED点阵驱动电路

第一章绪论…………………………………………………………………………..6

第二章8051单片机的体系结构…………………………...……………………….7

第三章LED电路…………………………………………………………………...12

第四章总体方案…………………………………………………………………....20

第五章仿真和调试……..…………………………………………………………..21

第一章绪论

1.1单片机的发展史

单片机诞生于20世纪70年代末，历了SCM、MCU、SOC三大阶段。

第一个阶段是SCM，单片微型计算机（ingleChipMicrocomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。

创新模式获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。

在开创嵌入式系统独立发展道路上Intel公司功不可没。

第二个阶段是MCU，即微控制器（MicroControllerUnit）阶段，主要的技术发展方向是：

不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。

它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。

从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。

在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。

Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势。

将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。

因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Philips的历史功绩。

第三个阶段是SOC，即单片机嵌入式系统。

单片机的嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决。

因此，专用单片机的发展自然形成了SOC化趋势。

随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SOC的单片机应用系统设计会有较大的发展。

因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。

1.2单片机的发展趋势

CMOS化。

近年由于CHMOS技术的进步，大大地促进了单片机的CMOS化。

CMOS芯片除了低功耗特性之外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态。

这也是今后以80C51取代8051为标准MCU芯片的原因。

因为单片机芯片多数是采用CMOS（金属栅氧化物）半导体工艺生产。

CMOS电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。

采用双极型半导体工艺的TTL电路速度快，但功耗和芯片面积较大。

随着技术和工艺水平的提高，又出现了HMOS高密度、高速度MOS和CHMOS工艺。

CHMOS和HMOS工艺的结合。

目前生产的CHMOS电路已达到LSTTL的速度，传输延迟时间小于2ns。

它的综合优势已在于TTL电路。

因而，在单片机领域CMOS正在逐渐取代TTL电路。

低功耗化单片机的功耗已从毫瓦级，甚至1uA以下，使用电压在3~6V之间，完全适应电池工作。

低功耗化的效应不仅是功耗低，而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。

低电压化几乎所有的单片机都有WAIT、STOP等省电运行方式。

允许使用的电压范围越来越宽，一般在3~6V范围内工作。

低电压供电的单片机电源下限已可达1~2V。

目前0.8V供电的单片机已经问世。

低噪声与高可靠性为提高单片机的抗电磁干扰能力使产品能适应恶劣的工作环境满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片厂家在单片机内部电路中都采用了新的技术措施。

大容量化以往单片机内的ROM为1KB~4KBRAM为64~128B。

但在需要复杂控制的场合该存储容量是不够的，必须进行外接扩充。

为了适应这种领域的要求，须运用新的工艺，使片内存储器大容量化。

目前，单片机内ROM最大可达64KB，RAM最大为2KB。

第二章8051单片机的体系结构

51单片机系统内部结构由8位中央处理器、时钟模块、I/O端口、内部程序存储器、内部数据存储器、2个16为定时计数器、中断系统和一个串行通信模块组成。

如图2.1所示。

图2.1单片机内部结构图

51系列单片机内部模块的功能将要说明如下：

（1）中央处理器：

单片机的核心部件，执行预先设置好的程序代码

负责数据的计算和逻辑的控制。

（2）程序存储器：

存放程序代码。

（3）数据存储器：

存放程序执行过程中的数据。

（4）中断系统：

根据设置接收单片机的各中断事件，提交到处理器。

（5）时钟模块：

提供整个单片机所需要各个时钟信号。

（6）可编程串行口：

根据设置进行串行数据通信。

（7）16位定时计数器：

根据设置进行定时或计数工作。

（8）I/O端口：

与外部接口部件通信，进行数据交换。

2.1单片机基本内部资源

1.单片机内部资源基于51核的单片机的内部资源如下:

（1）32个I/O端口,4组8位,可以位寻址。

（2）2-3个16位定时计数器。

（3）两个外部中断。

（4）5个中断源,2个中断优先级。

（5）一个全双工的异步串行口。

（6）128Byte以上的RAM。

（7）独立的,可扩展至64KB的ROM。

8051单片机引脚图，如图2.2所示。

图2.2单片机引脚图

2.并行I/O口引脚（复用）

并行I/O口引脚（复用）如下：

（1）P0口——8位双向三态I/O口：

使用外存时，分时复用地址线（低8位）/

数据总线。

（2）P1口——8位（带上拉电阻）准双向I/O口。

（3）P2口——8位准双向I/O口：

访问外存时只输出地址高8位。

（4）P3口——8位准双向I/O口：

每个脚还具有第二功能，如表2.1所示。

表2.1单片机引脚控制功能表

3.控制引脚

控制引脚如下：

（1）RST：

复位信号，晶振工作后2个机器周期的高电平复位CPU。

（2）ALE：

地址锁存信号，用于访问外存时锁存低8位址，ALE为晶振6分频。

（3）PSEN：

外部程序存储器，从程序存储器中取指令或读取数据时，该信号有效。

（4）EA：

允许访问片内外程序的存储器控制端。

当EA=1从内部开始执行程序，当EA=0只访问外程序存储器。

4.电源及时钟引脚

电源及时钟引脚如下：

（1）X1：

接外部晶体此引脚接地，又是内部振荡器的输入端。

（2）X2：

接外部晶体的另一端，又是内部振荡器输出端。

（3）VCC，VSS：

电源和地。

+5V电源供电，使用TTL电平。

2.2存储组织

1.算术逻辑单元ALU

算术逻辑单元是8位，主要功能是完成算术/逻辑运算。

2.寄存器

（1）通用寄存器（8位）：

4组，8个寄存器R0—R7，R0和R1可用于间接寻址。

（2）特殊功能寄存器（SFR）：

共有21个。

①累加器A（Acc）：

8051是累加器结构，所有的运算都是以累加器为一个源操作数和目的操作数。

②累加器B：

乘、除指令中的一个操作数，可以作为一般变量使用。

③程序状态字PSW：

8位寄存器，保存指令执行状态，其状态表如表2.2所示。

表2.28位寄存器执行状态表

Cy：

进（借）位标志，保存算术运算的进或借位，位操作的累加器。

AC：

辅助进位标志，运算结果从D3产生进位或借位时AC=1，主要用于BCD码调整。

F0：

用户标志，可以使用的位变量，可以随PSW被保存。

RS1，RS0：

寄存器组选择如表2.3所示。

表2.3寄存器组选择表

OV：

溢出标志位，有符号数运算结果超出允许范围OV=1，否则OV=0。

（双符

号位00+无溢；01+溢；10-溢；11-无溢。

）

P（奇偶标志位）每个机器周期根据累加器A中的内容的奇偶性由硬件置1复位，A中1的个数为奇P=1，否则P=0。

④堆栈及堆栈指针SP：

堆栈（存储区）按先进后出的原则读写数据，堆栈空间

用内部RAM（256），用于保护现场和恢复现场。

堆栈指针SP为8位寄存器，指示栈顶位置。

进栈：

SP+1，再压栈；出栈：

先出栈，再SP-1。

⑤数据指针寄存器DPTR：

16位寄存器，可以寻址64K地址空间。

⑥程序计数器PC（16位）：

不属于SFR，但有联系，用于存放下一条的指令地址。

2.3单片机系统外围电路

单片机外围电路一般有两块：

时钟电路（如图2.3所示）和复位电路（如图2.4

所示）。