【正文】 ........................................ 23 仿真結果附圖（五） ....................................................................................................... 24 1 第 1 章 緒論 單片機概述 單片微型計算機（ single chip microputer）簡稱單片機，它是為各類專用控制器而設計的通用或?qū)Ｓ梦⑿陀嬎銠C系統(tǒng)，高密度集成了普通計算機 微處理器，一定容量的 RAM 和 ROM 以及輸入 /輸出接口，定時器等電路于一塊芯片上構成的。 1976 年 Intel 公司推出的 MCS— 48 系列 8 位單片機，以其體積小，功能全，價格低等特點贏得了廣泛的應用。 MCS— 48 為單片機的發(fā)展奠定了基礎，成為單片機發(fā)展過程中的一個重要階段 [1]。 在 MCS— 48 成功的激勵下，許多半導體公司和計算機公司競相研制和開發(fā)自己的單片機系列。其中包括摩托羅拉、飛利浦等公司的產(chǎn)品。盡管目前單片機品種繁多，但其中最具有典型性的當數(shù) Intel 公司的 MCS— 51 系列。 MCS— 51 系列是在 MCS— 48 系列的基礎上于 80 年代發(fā)展起來的，雖然它仍然是 8 位單片機，但其功能較 MCS— 48 有很大的增強 [2]。此外，它還具有品種全，兼容性強，軟硬件資源豐富的特點，因此應用較為廣泛，成為繼 MCS— 48 之后最重要的單片機品種。直到現(xiàn)在， MCS— 51 仍不失為一種單片機是主流芯片。 在 8 位單片機之后， 16 位的單片機也有很大的發(fā)展。例如， 1983 年 Intel 公司的 MCS— 96系列單片機就是其中的典型代表。與 MCS— 51 相比， MCS— 96 不但字長增加了一倍，而且還具有 4 路或 8 路的 10 位的 A/D 轉(zhuǎn)換功能。此外，在其他性能方面 也有一定的提高。 在單片機的基礎上發(fā)展起來的嵌入式系統(tǒng)已成功進入商業(yè)市場。嵌入式計算機系統(tǒng)是以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟，硬件可裁減，適應應用系統(tǒng)對功能，可靠性，成本，體積，功耗等嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。 1981 年， Ready Systen 開發(fā)出世界上第一個商業(yè)嵌入式實時內(nèi)核，這個實時內(nèi)核包含了許多傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的特征，包括任務間通信，同步與相互排斥，中斷支持，內(nèi)存管理等功能。此后一些公司也紛紛推出了自己的嵌入式操作系統(tǒng)，這些嵌入式操作系統(tǒng)都具有嵌入式的典型特點：它們均采用占先式的調(diào)度，響應時間短， 任務執(zhí)行的時間可以確定；系統(tǒng)內(nèi)核很小，具有可裁減性?？蓴U充性和可移植性，可移植到各種處理器上，較強的實時性和可靠性。適合嵌入式應用。如今，實時內(nèi)核逐漸發(fā)展為多任務操作系統(tǒng)，并作為一種軟件平臺逐步成為目前國際嵌入式系統(tǒng)的主流 [3,4]。 2 嵌入式系統(tǒng)由軟件和硬件兩大部分組成。從硬件方面來講。嵌入式系統(tǒng)的核心部件是嵌入式處理器。據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界嵌入式處理器的品種數(shù)量已經(jīng)超過 1000 多種，其中 8051 體系占大多數(shù)。嵌入式系統(tǒng)的軟件一般由嵌入式操作系統(tǒng)和應用軟件組成。操作系統(tǒng)是連接計算機硬件與應用程序的系統(tǒng)程序。 操作系統(tǒng)有兩個基本功能：使計算機硬件便于使用，高效組織和正確使用計算機系統(tǒng)。 如今，嵌入式系統(tǒng)主要應用于工業(yè)控制，交通管理，信息家電，家庭智能管理系統(tǒng)， POS 網(wǎng)絡及電子商務，環(huán)境監(jiān)測，機器人等領域。 單片機具有以下特點： 1）小巧靈活，成本低，易于產(chǎn)品化。它能方便的組合成各種智能化的控制設備及各種智能儀器與儀表。 2）面向控制，能針對性的解決從簡單到復雜的各類控制任務，因而能獲得最佳的價格性能比。 3）抗干擾能力強，適應溫度范圍寬，在各種惡劣環(huán)境下都能可靠性工作，這是其它機種無法比擬的。 4）可以很方便的實 現(xiàn)多機和分布控制。使整個控制系統(tǒng)的效率和可靠性大幅度提高。 單片機具有體積小、功耗低，價格便宜等優(yōu)點，近年來還還開發(fā)了一些以單片機母片為核（如 80C51），在 片中嵌入更多功能的專用型單片機（或者叫專用微控制器），因此單片機在計算機控制領域中應用越來越廣泛。 8051 是 MCS51 系列單片機的一個產(chǎn)品。 MCS51 系列單片機是 Intel 公司推出的通用型單片機，在本設計中我選用的是 89C51。 選題背景和意義 LED 顯示屏是利用發(fā)光二極管點陣模塊或像素單元組成的平面式顯示屏幕。由于它具有發(fā)光率高 、使用壽命長、組態(tài)靈活、色彩豐富以及對室內(nèi)外環(huán)境適應能力強等優(yōu)點 。 隨著 LED 制造技術的不斷完善，在國外得到了廣泛的應用。在我國改革開放之后，特別是進入 90 年代國民經(jīng)濟高速增長，對公眾場合發(fā)布信息的需求日益強烈， LED 顯示屏的出現(xiàn)正好適應了這一市場形勢，因而在 LED 顯示屏的設計制造技術與應用水平上都得到了迅速的提高 [57]。 一般的實驗室里面都有各式各樣的規(guī)章制度、注意事項、實驗要求或操作流程等說明性的文字，把它們貼在墻上，通常都起不到醒目的效果，如果將實驗操作流程提示文字送到本系統(tǒng)中進3 行顯示，然后把本系統(tǒng) 掛在墻上醒目的地方，則會容易引起實驗者的注意，方便實驗者的觀看這些提示文字，以避免實驗過程中不應該發(fā)生的錯誤和不必要的損失，最大效率地完成實驗。所以研究 LED 顯示屏的最終意義就在于方便顯示便于大家觀察 [8]。顯然， LED 顯示已成為城市亮化 、現(xiàn)代化和信息化社會的一個重要標志。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 單片機自 20 世紀 70 年代問世以來，以極其高的性價比受到人們的重視和關注，所以應用很廣，發(fā)展很快。單片機的優(yōu)點是體積小、重量輕、抗干擾能力強，對環(huán)境要求不高，價格低廉，可靠性高，開發(fā)較為容易。廣大工程技術人員通過 學習有關單片機的知識后，也能依靠自己的力量來開發(fā)所希望的單片機系統(tǒng)，并可獲得較高的經(jīng)濟效益 [9]。正因為如此，在我國，單片機已被廣泛地應用在工業(yè)自動化控制、自動檢測、智能儀表、家用電器等各個方面。在現(xiàn)代工業(yè)控制和一些智能化儀器儀表中。越來越多的場所需要用點陣圖形顯示器顯示漢字。漢字顯示方式是先根據(jù)所需要的漢字提取漢字點陣（如 1616 點陣），將點陣文件存入 ROM，形成新的漢字編碼；而在使用時則需要先根據(jù)新的漢字編碼組成語句，再由 MCU 根據(jù)新編碼提取相應的點陣進行漢字顯示。 LED 顯示屏經(jīng)歷了從單色、雙色圖文 顯示屏，到圖象顯示屏，一直到今天的全彩色視頻顯示屏的發(fā)展過程。無論在期間的性能和系統(tǒng)的組成等方面都取得了長足的進步。目前已經(jīng)達到的超高亮度全彩色視頻顯示的水平，可以說能夠滿足各種應用條件的要求。其應用領域已經(jīng)遍及交通、電信、廣告、宣傳等各個方面。我國 LED 顯示屏的發(fā)展可以說基本上與世界水平同步，至今已經(jīng)形成了一個具有相當發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)業(yè) [10]。應該指出的是，我國 LED 產(chǎn)業(yè)不但在應用技術上取得了巨大的成功，而且在創(chuàng)新能力上有出色的表現(xiàn)，例如北京數(shù)據(jù)設備公司研制的超大規(guī)模芯片，就代表了當前 LED 顯示屏控制電路的 國際水平。 與國內(nèi) LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展相比，由于 LED 顯示屏是多種綜合應用的產(chǎn)品，涉及光電子學、半導體器件、數(shù)字電子電路、大規(guī)模集成電路、單片機及微機等各個方路及方法還要花較大篇幅進行介紹，容易沖淡主題。反過來采用集成電路和單片機等簡單 方法顯示 LED 既有 硬件又有軟件 。 4 第 2 章 設計目標及采取方案 設計目標 畢業(yè)設計是學生完成本專業(yè)教學計劃達到培養(yǎng)目標的重要的教學環(huán)節(jié)，是教學計劃中綜合性最強的實踐性教學環(huán)節(jié)，它對于培養(yǎng)學生正確的思想和工作作風，提高學生綜合運用專業(yè)知識分析和解決問題的能力 ，達到工程技術人員所具備的基本素質(zhì)等方面具有重要的意義。 本設計的理論基礎是單片機技術基礎，微機原理，模擬和數(shù)字電路。通過本設計不僅把以前學過的知識重新溫習，而且在查閱課外資料時還有好多芯片都是以學過的芯片為基礎并且在基礎上改進和完善的。通過這次畢業(yè)設計使我在學校學習理論知識和實際應用有機結合起來，同時也能培養(yǎng)我獨立思考 、 勇于創(chuàng)新的科學態(tài)度和鉆研精神，為我將要踏上工作崗位做一次提前的鍛煉。 設計采取的方案 1） 用單片機控制技術控制 LED 的顯示，再結合單片機的程序做線路圖布置及在在 Proteus軟件 中做出電路。 2） 行列電路設計，分析電路圖確定整個系統(tǒng)大概的模塊。 3） 進行系統(tǒng)分析，通過系統(tǒng)分析確定該系統(tǒng)該具有哪些功能，有哪些模塊，各個模塊之間是怎么聯(lián)系的，以及怎樣組合的。 4） 確定所需的元器件，然后通過電路圖進行連接。