【正文】 第1章 概述 單片微型計(jì)算機(jī)簡介隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展．可以將中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)器(ROM、RAM)、I/O接口電路、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等，制作在一塊集成電路芯片中，這樣所組成的芯片級(jí)的微型計(jì)算機(jī)稱為單片微型計(jì)算機(jī)(Single Chip Mircoputer)，直譯為單片微機(jī)或單片機(jī)。由于單片機(jī)從功能和形態(tài)來說都是為滿足控制領(lǐng)域應(yīng)用的要求，在過程控制、智能儀表、機(jī)電一體化和家用電器等領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的控制作用。單片機(jī)自問世以來，應(yīng)用日趨廣泛，性能不斷提高和完善，能在很多使用場(chǎng)臺(tái)取代現(xiàn)有的多片微處理機(jī)系統(tǒng)，而其性能價(jià)格比更為優(yōu)越，體積、重量大為減小。正因?yàn)閱纹瑱C(jī)具有一系列的優(yōu)越條件，目前國內(nèi)外單片機(jī)的應(yīng)用正在飛速發(fā)展。MCS51系列單片機(jī)內(nèi)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器為16位，而Z80微型計(jì)算機(jī)只有8位：MCS51系列單片機(jī)中不但有4個(gè)并行I/O接口，而且還有串行接口，且時(shí)鐘頻率可達(dá)12Mz。即是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器相互獨(dú)立的一種結(jié)構(gòu)。此外還有內(nèi)部RAM和內(nèi)部ROM。(4)指令豐富單片機(jī)一般都有傳送指令，邏輯運(yùn)算指令，轉(zhuǎn)移指令，加、減法運(yùn)算指令等，有些單片機(jī)還具有乘法及除法運(yùn)算指令，特別是位操作指令十分豐富。 單片機(jī)的起源及發(fā)展過程與趨勢(shì)自從1974年12月美國仙童(Fairchild)公司第一個(gè)推出8位單片機(jī)F8以來以驚人的速度發(fā)展：從最初的1位機(jī)，4位機(jī)階段發(fā)展到低、中檔8位機(jī)階段(1976—1978年，此階段8位機(jī)一股不帶有I/O接口，尋址范圍通常為4K代表作如Intel公司的MCS—48系列單片機(jī)，Mostek公司的3870)；再到高檔8位機(jī)階段（1978—1982年這一類單片機(jī)常有串行I/O接口，有多級(jí)中斷處理，定時(shí)/計(jì)數(shù)器為16位，片內(nèi)的RAM和ROM的容量相對(duì)增大，且尋址范圍可達(dá)64KB，有的片內(nèi)還帶有A/D轉(zhuǎn)換接口。16位單片機(jī)除了CPU為16位外，片內(nèi)RAM和ROM的容量也進(jìn)一步增大，片內(nèi)RAM為232字節(jié)，ROM為8KB，片內(nèi)帶有高速輸入輸出部件，多通道10位A/D轉(zhuǎn)換部件，中斷處理為8級(jí)，其實(shí)時(shí)處理能力更強(qiáng)）集成度越來越高，功能越來越強(qiáng)。 單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)的應(yīng)用，打破了人們的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思想，原來很多用模擬電路、脈沖數(shù)字電路、邏輯部件來實(shí)現(xiàn)的功能，現(xiàn)在無需增加硬件設(shè)備，可通過軟件來完成。(1)工業(yè)過程控制中的應(yīng)用由于單片機(jī)的I/O接口線多，位操作指令豐富，邏輯操作功能強(qiáng)，因此，特別適用于工業(yè)過程控制。如：洗衣機(jī)、電冰箱、電子玩具、立體聲音響、家用防盜系統(tǒng)等。(4)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)中的應(yīng)用單片機(jī)中集成了通信接口，因而使其在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信設(shè)備中得以廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)在所謂的顯示技術(shù)，可以稱作電子信息顯示技術(shù)，它是建立在光學(xué)、化學(xué)、電子學(xué)、機(jī)械學(xué)、聲學(xué)、信息學(xué)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)等科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上的具有某種程度綜合性的技術(shù)。人們生活在信息社會(huì)中，每時(shí)每刻都在獲得信息。而顯示技術(shù)，正是為人們提供各種各樣重要信息的一個(gè)窗口 ，可以想象，顯示技術(shù)有極其廣闊的發(fā)展天地。顯示技術(shù)還可以廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、軍事、醫(yī)療單位、公安系統(tǒng)乃至宇航事業(yè)等國民經(jīng)濟(jì)，社會(huì)生活和軍事領(lǐng)域中，并起著重要作用 LED的簡介和顯示應(yīng)用1923年，羅塞夫（）發(fā)現(xiàn)了半導(dǎo)體炭化硅(Sic)PN結(jié)的整流與發(fā)光現(xiàn)象，研究出發(fā)光二極管（Light Emitting Diode）此后，對(duì)注入形發(fā)光現(xiàn)象、機(jī)理和化合物半導(dǎo)體如GaP、GaAs等半導(dǎo)體發(fā)光材料與PN結(jié)形成技術(shù)進(jìn)行了深入研究，特別是80年代以來隨著社會(huì)高度信息化進(jìn)程加快，光通訊、光信息處理急速發(fā)展，使LED應(yīng)用研究迅速發(fā)展并走上了實(shí)用化階段。 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)分不開的。LED主要有以下幾種應(yīng)用：（1）單色LED照明做指示燈做指示燈與局部照明是LED最早的應(yīng)用。（2）LED的字符與數(shù)字顯示在一塊基片上做多個(gè)LED或?qū)⒍鄠€(gè)LED芯片組裝成數(shù)字、字母、符號(hào)、或簡單的圖形，可以用于電子手表、儀器數(shù)字串、交通指揮牌、機(jī)場(chǎng)車站內(nèi)信息牌等，其中最用的最多就是7段LED數(shù)碼管顯示器?？捎糜陲@示文字、文本、圖形、圖像、動(dòng)畫、行情等各種信息。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。但是若用分立的發(fā)光二極管構(gòu)成大屏幕顯示屏，就需要成千上萬只LED，其接線和焊接工作將不勝其繁，而且顯示屏的可靠性較差，近年來，隨著LED點(diǎn)陣顯示屏的問世，上述問題可迎刃而解。它具有發(fā)光亮度高、參數(shù)一致性好、可靠性高、接線簡單、拼裝方便等優(yōu)點(diǎn)，能構(gòu)成各種尺寸的大屏幕顯示屏。LED顯示屏以其亮度高、動(dòng)態(tài)影像顯示效果好、故障低、能耗少、使用壽命長、顯示內(nèi)容多樣、顯示方式豐富、性能價(jià)格比高等優(yōu)勢(shì)，作為新一代的顯示媒體，已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)?，F(xiàn)代信息社會(huì)中，作為人一機(jī)信息視覺傳播媒體的顯示產(chǎn)品和技術(shù)得到迅速發(fā)展，進(jìn)入二十一世紀(jì)的顯示技術(shù)將是平板顯示的時(shí)代，LED顯示屏作為平板顯示的主導(dǎo)產(chǎn)品之一無疑會(huì)有更大的發(fā)展，并有可能成為二十一世紀(jì)平板顯示的代表性主流產(chǎn)品?！　〉?章 硬件的分析本系統(tǒng)利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的DICE5103H增強(qiáng)型單片機(jī)開發(fā)實(shí)驗(yàn)儀及所帶擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)卡MC1( LED16*16點(diǎn)陣塊顯示實(shí)驗(yàn)板)來實(shí)現(xiàn)對(duì)LED點(diǎn)陣顯示的分析研究。H774077407740774075369835626734333231302928275968132412345678123456781210131142314321403938371819202122232425141516171312111012345678910111213141516171819201234567891011121314151617181920VCCD 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7 R DW RA 0A 1RESETC SVCCGND P B 0P B 1P B 2P B 3P B 4P B 5P B 6P B 7 P C 0P C 1P C 2P C 3P C 4P C 5P C 6P C 7 P A 0P A 1P A 2P A 3P A 4P A 5P A 6P A 7 V C C8000HD 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7A L EW RR DA 2A 1A 0R S TT X DR X D9000H P A 7P A 6P A 5P A 4P A 3P A 3P A1P A 0R:470*16LED 16167407740774077407圖21 MC1與DICE5103H接線及其內(nèi)部接線圖L0L7L7L0H0H7J 18 P I NJX 98 P I NZ 120 P I NCZ 720 P I NU 1 8255A現(xiàn)分析各模塊和芯片功能及彼此連接 1616點(diǎn)陣顯示部分LED點(diǎn)陣顯示屏結(jié)構(gòu)模塊化，整屏尺寸可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。本設(shè)計(jì)中所用的1616點(diǎn)陣顯示部分由4塊88點(diǎn)陣拼接而成。每個(gè)88點(diǎn)陣模塊的外觀與尺寸如圖22所示圖22 88點(diǎn)陣模塊外觀其內(nèi)部LED接線采用行共陽、列共陰的編排方式如下圖（圖23）所示在外部圖中COL（共陽極）接收行數(shù)據(jù)，ROW（共陰極）接收列數(shù)據(jù)，當(dāng)行信號(hào)（陽極）為“1”，列信號(hào)（陰極）為“0”時(shí)，對(duì)應(yīng)當(dāng)LED燈亮。由此構(gòu)成1塊1616點(diǎn)陣顯示屏1432圖24 4塊88點(diǎn)陣模塊拼接圖字形行代碼1由MC1上的8255的PC口輸出到1616點(diǎn)陣顯示屏的上半部，字形行代碼2則由主板的8255PA口輸出到1616點(diǎn)陣的下半部，列掃描信號(hào)1由MC1上的8255的PA口送到1616點(diǎn)陣作為點(diǎn)陣左半邊掃描信號(hào)，列掃描信號(hào)2由MC1上的8255的PB口送到1616點(diǎn)陣作為點(diǎn)陣右半邊掃描信號(hào)。 8255A功能介紹8255A為Intel公司生產(chǎn)，是一塊可編程通用并行接口芯片。例如，選擇芯片中的哪一個(gè)或哪幾個(gè)數(shù)據(jù)端口與外設(shè)連接；選擇端口中的哪一位或哪幾位作輸入，哪一位或哪幾位作輸出；選擇端口與CPU之間采用哪種方式傳送數(shù)據(jù)等，均可由用戶在程序中寫入方式字或控制字來進(jìn)行指定。8255A就是這樣一種可以進(jìn)行編程的芯片，它有三個(gè)8位并行接口，分別是PA口、PB口和PC口，其中PC口又分為高4位口（PC7～PC4）和低4位口（PC3～PC0）,他們都可以通過軟件編程來改變I/O口的工作方式。（2）DO～D7它是 8255A與CPU系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的接口。（3）:片選信號(hào)，低電平有效,A1,A0為內(nèi)部端口地址選擇信號(hào),一般與系統(tǒng)地址總線低位相連，、為8255A的讀寫控制信號(hào)，這些線與MCS51的地址線和讀寫信號(hào)線相連接，實(shí)現(xiàn)CPU對(duì)8255A口選擇和數(shù)據(jù)傳送。8255A有3種基本工作方式：方式0—基本輸入輸出；方式1—選通輸入輸出；方式2—雙向傳送（僅PA口）。這個(gè)控制字的格式如表32所示，它用于選擇端口A和端口B的工作方式，而端口C分成兩部分，上半部分隨端口A，下半部隨端口B。表22 8255A控制字1D6D5D4D3D2D1D0特征位A組方式A口C7～C4B組方式B口C3～C000=方式00＝輸出0＝輸出0＝方式00＝輸出0＝輸出01＝方式11＝輸入1＝輸入1＝方式11＝輸入1＝輸入10