【正文】 ................................................................................37 IAR集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 ...........................................................................37 AVR_fighter編程下載軟件和下載器的制作.................................41 Protenus單片機(jī)仿真軟件................................................................42 調(diào)試步驟.........................................................................................................44 Proteus硬件電路圖繪制..................................................................44 IAR avr程序設(shè)計(jì)流程......................................................................45 觀察仿真結(jié)果.....................................................................................45第6章 PCB設(shè)計(jì).............................................................................................................49 6. 1 Protel99 設(shè)計(jì)PCB的一般流程.................................................................49 6. 2 PCB相關(guān)設(shè)計(jì)圖..........................................................................................49 6. 2. 1 PCB原理圖......................................................................................50 6. 2. 2 PCB圖..............................................................................................51 6. 2. 3 PCB 3D圖........................................................................................52 小結(jié)...................................................................................................................................53致謝...................................................................................................................................54參考文獻(xiàn)............................................................................................................................55III 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 引 言 LED點(diǎn)陣顯示屏作為信息傳播的一種重要手段，具有亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長(zhǎng)、耐沖擊和性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。再加上集成電路的使用，LED點(diǎn)陣顯示屏的外圍電路變得越來(lái)越簡(jiǎn)單，性?xún)r(jià)比不斷攀升，使得LED點(diǎn)陣顯示屏廣泛運(yùn)用于各行各業(yè)及公共場(chǎng)所，成為了信息化時(shí)代不可缺少的信息發(fā)布工具。例如戶(hù)內(nèi)外公共場(chǎng)所廣告宣傳、機(jī)場(chǎng)車(chē)站旅客引導(dǎo)信息、公交車(chē)輛報(bào)站系統(tǒng)、證券與銀行信息顯示、餐館報(bào)價(jià)信息顯示、高速公路可變情報(bào)板、體育場(chǎng)館比賽轉(zhuǎn)播、樓宇燈飾等。日前LED點(diǎn)陣顯示屏正向著高亮度、全彩化、標(biāo)準(zhǔn)化的方向不斷發(fā)展。在本次設(shè)計(jì)中，LED點(diǎn)陣作為電子時(shí)鐘的顯示屏，最大的優(yōu)點(diǎn)在于其顯示內(nèi)容的多樣性，為用戶(hù)提供了靈活的人機(jī)交互界面。同時(shí)由于在這里采用帶晶振的單片機(jī)，使得電子時(shí)鐘不僅走準(zhǔn)確，而且可以利用單片機(jī)的高度靈活性，為電子時(shí)鐘擴(kuò)充許多顯來(lái)諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開(kāi)關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等。我們可以看到，著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及LED顯示技術(shù)的不斷完善，LED點(diǎn)陣顯示屏的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)越來(lái)越廣。第1章 設(shè)計(jì)要求與總體方案 設(shè)計(jì)要求1 利用單片機(jī)設(shè)計(jì)一16*16點(diǎn)陣式時(shí)鐘顯示屏。滾動(dòng)顯示現(xiàn)在的時(shí)間，顯示字 符：“現(xiàn)在時(shí)間：**小時(shí)：**分：**秒”； 2 電子鐘有暫停、開(kāi)始計(jì)時(shí)、“小時(shí)”調(diào)整、“分鐘”調(diào)整功能(小時(shí)、分鐘調(diào)整以1為步進(jìn))； 3 提交開(kāi)題報(bào)告、畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告、繪出電路原理圖、電路印制版圖、電路仿真和調(diào)試、軟件流程圖、完成設(shè)計(jì)論文。 設(shè)計(jì)目的1 鞏固、加深和擴(kuò)大單片機(jī)應(yīng)用的知識(shí)面，提高綜合及靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決一般控制的能力；2 培養(yǎng)針對(duì)課題需要、選擇和查閱有關(guān)手冊(cè)、圖表及文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力、提高組成系統(tǒng)、編程、調(diào)試的動(dòng)手能力；3 通過(guò)對(duì)課題設(shè)計(jì)方案的分析、選擇、比較、熟悉單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、研制的過(guò)程、軟硬件設(shè)計(jì)的方法、內(nèi)容及步驟；4 掌握KEIL C，Proteus，Protel等相關(guān)軟件的應(yīng)用。 總體思路本次設(shè)計(jì)以單片機(jī)AVR Mega8為核心，利用4—16譯碼器74HC154和串入并出芯片（帶鎖存功能）74HC59516對(duì)單片機(jī)進(jìn)行I/O擴(kuò)展，去分別控制16*64點(diǎn)陣電子顯示屏中每一個(gè)發(fā)光二極管的亮滅,從而在顯示屏上組合出所需要的圖像，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)所需要的功能。 方案在方案的選取上，主要考慮了以下幾個(gè)方面：　　1 單片機(jī)型號(hào)的選則。在這次設(shè)計(jì)中，首先自己選則了51單片機(jī)來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，并在Protenus中進(jìn)行模擬仿真，在進(jìn)行了一周的編程驗(yàn)證后，發(fā)現(xiàn)51單片機(jī)128字節(jié)的RAM成為了軟件編程的一個(gè)瓶頸，它會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的軟件編寫(xiě)過(guò)于復(fù)雜也及系統(tǒng)可擴(kuò)充性能較差，為了解決這個(gè)問(wèn)題，故選用了AVR系列單片機(jī)的Mega8，它具有1K的RAM，較好地解決了這個(gè)問(wèn)題?！　? 單片機(jī)外圍器件的選取。 Mega8只有28個(gè)引腳，由于16*64點(diǎn)陣需要16根行線(xiàn)和64根列線(xiàn)，用單片機(jī)的I/O端口去真接控制顯然不可能，在這里，采用了4—16譯碼器74HC154，對(duì)16根行線(xiàn)的控制僅用了四個(gè)I/O端口，而對(duì)64根列線(xiàn)的控制，則采用了8塊串入并出（帶鎖存功能）的74HC595串聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣，點(diǎn)陣顯示的數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)一共才占用單片機(jī)的5個(gè)I/0端口資源。 另外，這樣做還有一個(gè)好處是，在我們要對(duì)加大點(diǎn)陣屏顯示的漢字個(gè)數(shù)時(shí)，在硬件上只需向后串聯(lián)74HC595和點(diǎn)陣屏即可以了。為了保證點(diǎn)陣亮度均勻，每根行線(xiàn)的需加一個(gè)PNP三極管做驅(qū)動(dòng)。3 按鍵的人機(jī)交互。電子鐘具有暫停、開(kāi)始計(jì)時(shí)、“小時(shí)”調(diào)整、“分鐘”調(diào)整，“移速”調(diào)整顯示切換功能，這里使用了6個(gè)按鍵，它們分別是：SET、UP、DOWN、ENTER、CANCLE/DP_MODE、PAUSE/START 采用了每隔10ms定時(shí)掃描按鍵的方式實(shí)現(xiàn)了上面所述的人機(jī)交互，10ms定時(shí)掃描的另一個(gè)重要功能是去掉按鍵抖動(dòng)。第2章 單片機(jī)的相關(guān)介紹 單片機(jī)的發(fā)展歷史1970年微型計(jì)算機(jī)研制成功后，隨著就出現(xiàn)了單片機(jī)。美國(guó)Intel公司在1971推出了4位單片機(jī)4004；1972年推出雛形8位單片機(jī)8008。特別是在1976年推出MCS48單片機(jī)以后的30年中，單片機(jī)及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了數(shù)次的更新?lián)Q代。其發(fā)展大約每三、四年要更新一代，集成度增加一倍，功能翻番。 盡管單片機(jī)出現(xiàn)的歷史并不長(zhǎng)，但以8位單片機(jī)的推出為起點(diǎn)，單片機(jī)的發(fā)展已經(jīng)歷了4個(gè)階段。 第一階段(19761978年)：初級(jí)單片機(jī)階段。這個(gè)階段的單片機(jī)以Intel公司的MC48為代表。這個(gè)系列的單片機(jī)內(nèi)集成有8位CPU、I/O接口、8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，尋址范圍不大于4KB，具有簡(jiǎn)單的中斷功能，無(wú)串行接口。第二階段(19781982年)：?jiǎn)纹瑱C(jī)完善階段。在這一階段推出的單片機(jī)其功能有較大的增強(qiáng)，能夠應(yīng)用于更多的場(chǎng)合。這個(gè)階段的單片機(jī)普遍帶有串行I/O口，多級(jí)中斷處理系統(tǒng)，16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，片內(nèi)集成的RAM、ROM容量加大，尋址范圍可達(dá)64KB。一些單片機(jī)片內(nèi)還集成了A/D轉(zhuǎn)換接口。這類(lèi)單片機(jī)的典型代表有Intel公司的MCS5Motorola公司的6081和Zilog公司的Z8等。 第三階段(19821992)：8位單片機(jī)鞏固發(fā)展及16位高級(jí)單片機(jī)發(fā)展階段。在此階段，盡管8位單片機(jī)的應(yīng)用已廣泛普及，但為了更好地滿(mǎn)足測(cè)控系統(tǒng)嵌入式應(yīng)用的要求，單片機(jī)集成的外圍接口電路有了更大的擴(kuò)充。這個(gè)階段的代表為8051系列。許多半導(dǎo)體公司和生產(chǎn)廠以MCS51的8051內(nèi)核，推出了滿(mǎn)足各種嵌入式應(yīng)用的多種類(lèi)型和型號(hào)的單片機(jī)。其主要技術(shù)發(fā)展如下： 1 外圍功能集成。滿(mǎn)足模擬量直接輸入的ADC接口；滿(mǎn)足伺服驅(qū)動(dòng)的PWM；保證程序可靠運(yùn)行的程序監(jiān)控定時(shí)器WDT(俗稱(chēng)看門(mén)狗)。 2 出現(xiàn)了為滿(mǎn)足串行外圍擴(kuò)展要求的串行擴(kuò)展總線(xiàn)和接口，如SPI、I2C總線(xiàn)、單總線(xiàn)(1Wire)等。 3 出現(xiàn)了滿(mǎn)足分布系統(tǒng)并突出控制功能的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)接口，如CAN等。 4 在程序存儲(chǔ)器方面廣泛使用了片內(nèi)程序存儲(chǔ)器技術(shù)，出現(xiàn)了片內(nèi)集成EPROM、EEPROM、Flash ROM、Mask ROM、OTP ROM等各種類(lèi)型的單片機(jī)，以滿(mǎn)足不同產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的需要，也為最終取消外部?jī)?chǔ)存器擴(kuò)展奠定了良好的基礎(chǔ)。 與此同時(shí)，一些面向更高層次的應(yīng)用，推出了16位單片機(jī)，典型代表有Intel公司的MCS96系列單片機(jī) 第四階段(1993現(xiàn)在)：百花齊放階段。現(xiàn)階段單片機(jī)發(fā)展的顯著特點(diǎn)是百花齊放和技術(shù)創(chuàng)新，以滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的廣泛需要。其主要方面如下： 1 單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)是面對(duì)最底層的電子技術(shù)應(yīng)用，從簡(jiǎn)單的玩具、小家電到復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)、智能儀表、電器控制，以及發(fā)展到機(jī)器人、個(gè)人信息終端、機(jī)頂盒等，因此，面對(duì)不同的應(yīng)用對(duì)像，不斷推出適用于不同領(lǐng)域要求的、從簡(jiǎn)易性能到多功能的單片機(jī)系列。 2 大力發(fā)展專(zhuān)用型單片機(jī)。早期的單片機(jī)以通用型為主。由于單片機(jī)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)技術(shù)的提高，周期的縮短，成本的下降，以及許多特定的電子產(chǎn)品，如家電類(lèi)產(chǎn)品的巨大市場(chǎng)需求能為，推動(dòng)了專(zhuān)用型單片機(jī)的發(fā)展。在這類(lèi)產(chǎn)品中采用專(zhuān)用型單片機(jī)，具有成本低、資源利用率高、系統(tǒng)外圍電路少、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。因此，專(zhuān)用單片機(jī)也是單片機(jī)發(fā)展的一個(gè)主要方向。 3 致力于提高單片機(jī)的綜合品質(zhì)。采用先進(jìn)的技術(shù)來(lái)提高單片機(jī)的綜合品質(zhì)，如提高I/O口的驅(qū)動(dòng)能力，增強(qiáng)抗靜電和抗干擾措施，加寬(降低)工作電壓，降低功耗。 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 綜觀30多年的發(fā)展過(guò)程，作為嵌入式系統(tǒng)的核心單片機(jī)，正在朝著多功能、多選則、高速度、低功耗、低價(jià)格、大容量及加強(qiáng)I/O功能等方向發(fā)展。其進(jìn)一步的發(fā)展趨勢(shì)是多方面的。 1 全盤(pán)CMOS化 COMS電路具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如極寬的工作范圍、極佳的低功耗管理特性等。CMOS化已經(jīng)成為目前單片機(jī)及其外圍器件及其外圍器件流行的半導(dǎo)體工藝。 2 采用RISC體系結(jié)構(gòu) 早期的單片機(jī)大多采用CISC體系結(jié)構(gòu)，指令復(fù)雜，指令代碼、周期數(shù)不統(tǒng)一；指令運(yùn)行很難實(shí)現(xiàn)流水線(xiàn)操作，大大阻礙了運(yùn)行速度的提高。例如，MCS51系列單片機(jī)，當(dāng)外部時(shí)鐘為12MHz,其單周期指令運(yùn)行速度僅為1MIPS。采用RISC體系結(jié)構(gòu)和精簡(jiǎn)指令后，單片機(jī)的指令絕大部分成為單周期指令，而且通過(guò)增加程序儲(chǔ)存器的寬度(8位增加到16位)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)地址單元存儲(chǔ)一條指令。在這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，很容易實(shí)現(xiàn)并行流水線(xiàn)的操作，大大提高了指令的運(yùn)行速度。目前一些RISC體系結(jié)構(gòu)的單片機(jī)，如美國(guó)ATMEL公司AVR系列單片機(jī)已實(shí)現(xiàn)了一個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行一條指令。與MCS51相比，在相同的12MHz外部時(shí)鐘下，單周期指令運(yùn)行的速度可達(dá)12MIPS。這樣，一方面可以獲得指令的高速運(yùn)行，另一方面，在相同的運(yùn)行速度下，可大大降低時(shí)鐘的頻率，有利于獲得良好的電磁兼容效果。 3 多功能集成化 單片機(jī)在內(nèi)部已集成了越來(lái)越多的部件，這些部件不僅包括一般常用的電路，例如定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、模擬比較器、A/D轉(zhuǎn)換器、串行通信接口、WDT電路、LCD控制器等，有的單片機(jī)為了構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)或形成局部網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)部含有局部網(wǎng)絡(luò)控制模塊CAN總線(xiàn)，以方便地構(gòu)成一個(gè)控制成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)。為了能在變頻控制中方便地使用單片機(jī)，形成最具有經(jīng)濟(jì)效益的嵌入式控制系統(tǒng)。有的單片機(jī)內(nèi)部清空設(shè)置了專(zhuān)門(mén)用于變頻控制的脈寬調(diào)制電路PWM。 4 片內(nèi)存儲(chǔ)器的改進(jìn)與發(fā)展 目前新型單片機(jī)一般在片內(nèi)集成了兩種類(lèi)型的存儲(chǔ)器：隨機(jī)讀/寫(xiě)存儲(chǔ)器SRAM，作為臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于存放工作數(shù)據(jù)；只讀ROM，作為程序存儲(chǔ)器用于存放系統(tǒng)控制程序和固定不變的數(shù)據(jù)。片內(nèi)存儲(chǔ)器的改進(jìn)