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目 录第1节 引 言3 1.1 概述31.2 设计任务3第2节 系统的硬件构成及功能42.1 MCS-51系列单片机42.2 MCS-51系列单片机引脚62.3系列单片机最小系统最低配置72.4点阵知识8第3节 LED 点阵显示数据编码10 3.1 5X7点阵显示数据编码103.2 16X16点阵显示数据编码12第4节 串行接口芯片134.1 串行接口芯片74HC595134.2 硬件电路图15第5节 源程序16结束语20参考文献 21第1节 引 言1.1概述随着人们生活环境的不断改善和美化, 在许多场合能够见到彩色霓虹灯。L ED 彩灯由于其低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用, 用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但目前市场上式样的L ED 彩灯控制器大多数用全硬件电路实现, 电路结构复杂、功能单一, 这样一旦制作成品只能按照固定的模式闪亮, 不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。这种彩灯控制器结构往往有芯片过多,电路复杂,功率损耗大而且样式单调,缺乏用户可操作性。影响亮灯效果。因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。1.2 本设计任务本文提出了一种基于A T 89C51 单片机的彩灯控制方案, 实现对L ED 彩灯的控制。本方案以A T 89C51 单片机作为主控核心, 和键盘、显示、驱动等模块组成核心主控制模块。在主控模块上设有8 个按键和5 位七段码LED 显示器, 根据用户需要能够编写若干种亮灯模式,利用其内部定时器T0 实现一个基本单位时间为5m s 的定时中断, 根据各种亮灯时间的不同需要,在不同时刻输出灯亮或灯灭的控制信号,然后驱动各种颜色的灯亮或灭。随着大规模集成电路的出现和发展,芯片生产厂家把中央处理器CPU(Central Processing Unit),随机存取内存RAM(Random Access Memory),只读存储器ROM(Read Only Memory),定时器/计数器以及I/O(Input/Output)接口电路等主要计算机部件,集成在一块集成电路芯片(硅片)上,形成芯片级计算机,称为单片微型计算机(single chip microcomputer),直译为单片机。虽然单片机只是一个芯片,但从组成和功能上见,它已具有了微机系统的含义,又称微型处理部件MCU(Micro Controller Unit),单片机商品名称为微控制器单元。单片机具有优异的性能价格比、体积小、可靠性高、控制功能强,广泛应用在智能仪表、机电一体化、实时过程控制、机器人、家用电器、模糊控制、通信系统等领域。本文详细介绍了基于AT89S51单片微型计算机电子显示屏的硬件设计和软件编程。第2节 系统的硬件构成及功能2.1 MCS-51系列单片机:根据单片机能够一次处理的数据的宽度(二进制位数),单片机分为1位机、4位机、8位机、16位机、32位机。目前,应用最广的产品是8位单片机,其中又属Intel公司出品的MCS-51系列单片机应用最广。MCS-51系列单片机已经成为事实上的工业标准,其内部包含如下功能部件:(1) 一个 8位的中央处理器CPU,完成运算和控制功能;(2) 一个片内振荡器及时钟电路,外接石英晶体和微调电容需外接,为单片机产生时钟脉冲序列,系统允许的晶振频率033MHz;(3) 256B RAM数据存储器,前128单元作内部数据存储器,可擦写的数据,后128单元为专用寄存器。(4) 俩个16位定时器/计数器,以实现定时或计数功能,且以其定时或计数结果对计算机进行控制。(5) 可寻址的64KB外部数据存储器以及控制电路。(6) 可寻址的64KB外部程序存储器以及控制电路。(7) 21个特殊功能寄存器(8) 32条可编程的I/O线(四个8位I/O且行端口)(9) 一个可编程全双工串行口,可作全双工异步通信收发器使用,实现单片机和其它设备之的串行资料传送;也可作为同步移位器使用(10) 五个中断源,外中断2个,定时/计数中断2个,串行中断1个;俩个优先级,全部中断分为高级和低级共俩个优先级。(11) 根据内部程序存储器ROM多少,MCS-51系列主要芯片和差异8031 片内无ROM8051 片内4K掩膜ROM8751 片内4K紫外线可擦除可编程程序存储器,EPROM89C51 片内4K电可擦除可编程程序存储器,FLASH EEPROM89S51 片内4K电可擦除可编程程序存储器,FLASH EEPROM,支持ISP89S52 片内8K电可擦除可编程程序存储器,FLASH EEPROM,支持ISP2.2 MCS-51系列单片机引脚:MCS-51系列单片机是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片,如下图。 a.外形图 b.引脚图图1 MCS-51系列单片机图2.3 MCS-51系列单片机最小系统最低配置:MCS-51系列单片机最小系统是指单片机要工作所必须保证的最低配置,如图:2.4 点阵知识:采用8*8点阵显示汉字:如果亮用1表示、暗用0表示,共8*8=64个LED,用64个二进制表示,64/8=8个字节,即每个字需要8个字节记录。采用16*16点阵显示汉字:如果亮用1表示、暗用0表示,共16*16=256个LED,用256个二进制表示,256/8=32个字节,即每个字需要32个字节记录。LED 点阵显示器结构第3节LED 点阵显示数据编码3.1 5X7点阵显示数据编码3.2 16X16点阵显示数据编码第4节 串行接口芯片单片机应用系统中除了CPU、内存,外部设备也是必不可少的。外部设备和外部设备之间、外部设备和CPU之间的工作电压和工作速度且不一定相同。于是出现了CPU和外部设备连接、匹配问题,不同的外部设备硬件接口电路、涉及到的软件程序都相应改变。计算机接口技术就是研究CPU和外部设备、外部设备和外部设备之间最佳匹配的一门学科。MCS51单片机共有32个I/O口,都是双向口,能够作输入口也能够作输出口使用。32个I/O口划分为4个8位的且行I/O口,从0开始编码,分别称为P0、P1、P2、P3,在单片机内部数据存储器中的地址分别为 0x80、0x90、0xA0、0xB0,具有字节寻址和位寻址功能。作为字节寻址时,一次性能够输出或输入8个二进制数据且行口。作为位寻址时,一次性只能输出或输入1个二进制位信息串行口。当外部设备比较多时,引脚不够用,需要用接口芯片进行扩展。 4.1 串行接口芯片74HC595: 引脚图内部结构图真值表输入引脚功能备注GSCLRSISCKRCK*G=1, 输出禁止;G=0,输出允许一般使用时G接地线SCLR接电源*为0清除所有移位寄存器中数据*二进制数据输入引脚0-1SI数据进入第一个移位寄存器0-1移位寄存器数据进入输出寄存器4.2硬件电路图:本电路采取6个74HC595,俩个控制行,4个控制列。第4节 源程序 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0100HMAIN: MOV R0,#00HLOOP1: MOV R1,#00HLOOP2: MOV A, R0 MOV B, #6 MUL AB ADD A,R1 MOV DPTR,#TAB00 MOVC A,A+DPTR CALL DISPLAY INC R1 CJNE R1,#06H,LOOP2 ;每行数据的个数 CLR P1.1 SETB P1.1 ;0-1时,输出且行数据 CALL DELAY INC R0 CJNE R0,#14H,LOOP1 ;共有几行数据 JMP MAIN;输出一个字节的程序DISPLAY: MOV R2,#00HDISLOOP: RLC A MOV P1.0,C CLR P1.2 SETB P1.2 ;0-1时,数据串行移位 INC R2 CJNE R2,#08H,DISLOOP ;1个字节等于8个二进制 RET;延时程序DELAY: MOV R5,#3DEL01: MOV R6,#200DEL02: MOV R7,#250DEL03: DJNZ R7,DEL03 DJNZ R6,DEL02 DJNZ R5,DEL01 RETTAB00: DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH, 00H, 00H ;全亮 DB 00H, 00H, 00H, 00H, 00H, 00H ;全暗 DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH, 00H, 00H ;全亮 DB 00H, 00H, 00H, 00H, 00H, 00H ;全暗TAB01: DB
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