機(jī)電一體化畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于單片機(jī)的LED點(diǎn)陣顯示設(shè)計(jì).doc

永城職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：基于單片機(jī)的LED點(diǎn)陣顯示專業(yè)：機(jī)電一體化班級(jí)：學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：2011年09月20日摘要單片機(jī)自70年代問(wèn)世以來(lái)得到蓬勃發(fā)展，目前單片機(jī)功能正日漸完善:單片機(jī)集成越來(lái)越多資源，內(nèi)部存儲(chǔ)資源日益豐富，用戶不需要擴(kuò)充資源就可以完成項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，不僅是開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，產(chǎn)品小巧美觀，同時(shí)抗干擾能力加強(qiáng),系統(tǒng)也更加穩(wěn)定，使得它更加適合工業(yè)控制領(lǐng)域，具有更加廣闊的市場(chǎng)前景；提供在線編程能力，加速了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)進(jìn)程，為企業(yè)產(chǎn)品上市贏得寶貴時(shí)間。此外單片機(jī)具有性能高、速度快、體積小、價(jià)格低、穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣泛、通用性強(qiáng)等突出優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo)主要是增強(qiáng)“控制”能力，滿足實(shí)時(shí)控制的需要。本文的主要內(nèi)容是掌握各種單片機(jī)的結(jié)構(gòu)、接口、片上外設(shè)的特點(diǎn)，并用STC12C5410AD單片機(jī)的片上資源設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)淖钚∠到y(tǒng)；并利用自行制作的單片機(jī)最小系統(tǒng)，完成一個(gè)簡(jiǎn)單應(yīng)用（量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換的電壓表）的設(shè)計(jì)與軟件及硬件設(shè)計(jì)制作，讓讀者掌握數(shù)字單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及單片機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用方法。關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)仿真器LED點(diǎn)陣顯示屏目錄第一章系統(tǒng)概述.11.1單片機(jī)的發(fā)展.11.2MCS-51系列單片機(jī)介紹.2第二章單片機(jī)的配置及簡(jiǎn)介.42.1單片機(jī)介紹.42.2MCS-51系列單片機(jī)的引腳功能.52.3單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì).6第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與分析.9第四章硬件及仿真.104.1硬件設(shè)計(jì).104.1.1主控制單片機(jī).104.1.2LED顯示模塊.104.2計(jì)算機(jī)仿真.114.2.1電路圖.114.3總體設(shè)計(jì)電路圖.124.3.1外部電路連接圖.124.4流程圖.164.5程序源.17總結(jié)與體會(huì).19參考文獻(xiàn).20第1頁(yè)共21頁(yè)第一章系統(tǒng)概述1.1單片機(jī)的發(fā)展單片機(jī)也被稱為微控制器（Microcontroller），是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來(lái)。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲(chǔ)器件，不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電腦弱很多，不過(guò)價(jià)錢也是低的，一般不超過(guò)10元即可.用它來(lái)做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)、排煙罩、VCD等等的家電里面都可以看到它的身影！.它主要是作為控制部分的核心部件。它是一種在線式實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)，在線式就是現(xiàn)場(chǎng)控制，需要的是有較強(qiáng)的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計(jì)算機(jī)的（比如家用PC）的主要區(qū)別。單片機(jī)是靠程序運(yùn)行的，并且可以修改。通過(guò)不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個(gè)不是很復(fù)雜的功能要是用美國(guó)50年代開(kāi)發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來(lái)搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國(guó)70年代成功投放市場(chǎng)的系列單片機(jī)，結(jié)果就會(huì)有天壤之別！只因?yàn)閱纹瑱C(jī)的通過(guò)你編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！第2頁(yè)共21頁(yè)LED顯示屏可以顯示變化的數(shù)字、文字、圖形圖像；不僅可以用于室內(nèi)環(huán)境還可以用于室外環(huán)境，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。LED之所以受到廣泛重視而得到迅速發(fā)展，是與它本身所具有的優(yōu)點(diǎn)分不開(kāi)的。這些優(yōu)點(diǎn)概括起來(lái)是：亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長(zhǎng)、耐沖擊和性能穩(wěn)定。LED的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向發(fā)展。1.2MCS-51系列單片機(jī)介紹單片機(jī)的全稱是單片微型計(jì)算機(jī)（SingleChipMicrocomputer）。為了使用方便，它把組成計(jì)算機(jī)的主要功能部件：中央處理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、程序存儲(chǔ)器（ROM、EPROM、E2PROM或FLASH）、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和各種輸入/輸出接口電路等都集成在一塊半導(dǎo)體芯片上，構(gòu)成了一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。與通用的計(jì)算機(jī)不同，單片機(jī)的指令功能是按照工業(yè)控制的要求設(shè)計(jì)，因此它又被稱為微控制器（Microcontroller）。MCS51系列單片機(jī)是美國(guó)Intel公司于1980年推出的一種8位單片機(jī)系列。該系列的基本型產(chǎn)品是8051、8031和8751。這3種產(chǎn)品之間的區(qū)別只是在片內(nèi)程序存儲(chǔ)器方面。8051的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器（ROM）是掩膜型的，即在制造芯片時(shí)已將應(yīng)用程序固化進(jìn)去；8031片內(nèi)沒(méi)有程序存儲(chǔ)器；8751內(nèi)部包含有用作程序存儲(chǔ)器的4KB的EPROM。由于8051的編程需要制造商的支持，8751的價(jià)格昂貴，因此8031獲得了更為廣泛的使用。MCS51系列單片機(jī)優(yōu)異的性能/價(jià)格比使得它從面世以來(lái)就獲得用戶的認(rèn)可。Intel公司把這種單片機(jī)的內(nèi)核，即8051內(nèi)核，以出售或互換專利的方式授權(quán)給一些公司，如Atmel、Philips、ADI等。這些公司的這類產(chǎn)品也被稱為8051兼容芯片，這些8051兼容芯片在原來(lái)的基礎(chǔ)上增加了許多特性。本書(shū)應(yīng)用電路中采用了Atmel公司的AT89S51芯片，它與MCS51單片機(jī)指令集兼容，同時(shí)它的內(nèi)部包含用作程序存儲(chǔ)器的4KB的基于FLASH第3頁(yè)共21頁(yè)技術(shù)的只讀存儲(chǔ)器。采用這款芯片既克服了采用8031需要添加外部程序存儲(chǔ)器導(dǎo)致電路復(fù)雜的缺點(diǎn)，又克服了采用8751導(dǎo)致電路制作成本高的缺點(diǎn)LED點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)中各模塊的顯示方式有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示原理簡(jiǎn)單、控制方便，但硬件接線復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用中一般采用動(dòng)態(tài)顯示方式，動(dòng)態(tài)顯示采用掃描的方式工作，由峰值較大的窄脈沖驅(qū)動(dòng)，從上到下逐次不斷地對(duì)顯示屏的各行進(jìn)行選通，同時(shí)又向各列送出表示圖形或文字信息的脈沖信號(hào)，反復(fù)循環(huán)以上操作，就可顯示各種圖形或文字信息。本文將介紹一種采用單片機(jī)AT89S51進(jìn)行控制的8*8LED點(diǎn)陣。該點(diǎn)陣可實(shí)現(xiàn)顯示漢字的功能。第4頁(yè)共21頁(yè)第二章單片機(jī)的配置及簡(jiǎn)介2.1單片機(jī)介紹所謂單片機(jī)，就是將CPU,RAM,ROM,定時(shí)/計(jì)數(shù)器和多種I/O接口電路都集成在一塊集成芯片上的微型計(jì)算機(jī)。MCS-51系列單片機(jī)是美國(guó)Intel公司在1980年推出的8位單片微型計(jì)算機(jī)，包含51和52兩個(gè)子系列。51子系列的典型產(chǎn)品有8031，8051和8751三種機(jī)型52子系列包括8032，8052二種主要機(jī)型。51子系列的配置如下：（1）8位CPU；（2）振蕩頻率1.212MHZ；（3）128個(gè)字節(jié)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（片內(nèi)RAM）；（4）21個(gè)專用寄存器；（5）4KB的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器（8031無(wú)）；（6）8位并行I/O口P0，P1，P2，P3；（7）一個(gè)全雙工串行I/O口；（8）2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；（