【正文】 .......................................................................54 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................55 附錄 1 程序源代碼 ........................................................................................................56 附 錄 主程序 ............................................................................................56 附錄 時(shí)間處理相關(guān)程序 ........................................................................59 附錄 顯示處理相關(guān)程序 ..............................................................62 附錄 中斷處理相關(guān)程序 .............................................................73 附錄 按鍵處理相關(guān)程序 ..........................................................................76 附錄 自定 義頭文件 ............................................................................................81 附錄 2 點(diǎn)陣式漢字電子顯示屏 Proteus 仿真圖 .........................................................84 附錄 3 8*8點(diǎn)陣 SZ411288K構(gòu)成 16*16共陰極點(diǎn)陣的連接圖 ...................................85 附錄 4 實(shí)物圖 .................................................................................................................87 附錄 5 元器件清單 .........................................................................................................88 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 IV 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)。 例如戶內(nèi)外公共場(chǎng)所廣告宣傳、機(jī)場(chǎng)車站旅客引導(dǎo)信息、公交車輛報(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。 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，為用戶提供了靈活的人機(jī)交互界面。 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)越來越廣 。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。 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 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 3 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。在這次設(shè)計(jì)中，首先自己選則了 51 單片機(jī)來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(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)的軟件編寫過于復(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)問題。 Mega8 只有 28 個(gè)引腳，由于 16*64 點(diǎn)陣需要 16 根行線和 64 根列線，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 根行線的控制僅用了四個(gè) I/O 端口，而對(duì) 64 根列線的控制，則采用了 8 塊串入并出（帶鎖存功能）的 74HC595 串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)，這樣 ，點(diǎn)陣顯示的數(shù)據(jù)傳輸線一共才占用單片機(jī)的 5 個(gè) I/0 端口資源。為了保證點(diǎn)陣亮度均勻，每根行線的需加一個(gè) PNP 三極管做驅(qū)動(dòng)。電子鐘具有暫停、開始計(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)。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。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。 第一階段 (19761978 年 )：初級(jí)單片機(jī)階段。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，無串行接口。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。一 些單片機(jī)片內(nèi)還集成了 A/D 轉(zhuǎn)換接口。 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。這個(gè)階段的代表為 8051 系列。其主要技術(shù)發(fā)展如下： 1 外圍功能集成。 2 出現(xiàn)了為滿足串行外圍擴(kuò)展要求的串行擴(kuò)展總線和接口，如 SPI、 I2C 總線、單總線 (1Wire)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 等各種類型的單片機(jī)，以滿足不同產(chǎn)品開發(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)?，F(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，以滿足日益增長(zhǎng)的廣泛需要。 2 大力發(fā)展專用型單片機(jī)。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，如家電類產(chǎn)品的巨大市場(chǎng)需求能為，推動(dòng)了專用型單片機(jī)的發(fā)展。因此，專用單片機(jī)也是單片機(jī)發(fā)展的一個(gè)主要方向。采用先進(jìn)的技術(shù)來提高單片機(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。其進(jìn)一步的發(fā)展趨勢(shì)是多方面的。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。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。在這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，很容易實(shí)現(xiàn)并行流水線的操作，大大提高了指令的運(yùn)行速度。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。 3 多功能集成化 單片機(jī)在內(nèi)部已集成了越來越多的部件，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，以方便地構(gòu)成一個(gè)控制成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)。有的單片機(jī)內(nèi)部清空設(shè)置了 專門用于變頻控制的脈寬調(diào)制電路 PWM。片內(nèi)存儲(chǔ)器的改進(jìn)與發(fā)展方向是擴(kuò)大容量，以及提高 ROM 數(shù)據(jù)的易寫和保密性等。新型單片機(jī)一般在片內(nèi)集成的 SRAM 128 字節(jié) ~1KB，ROM 的容量一般為 4~8KB。例如 ATMEL 公司的 ATmega16片內(nèi)的 SRAM 為 1KB， Flash ROM 為 16KB。 2) 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器由 EPROM 型向 Flash ROM 發(fā)展。將程序存儲(chǔ)器集成在單片機(jī)內(nèi)，可以大大提高單片機(jī)的抗干擾能力，提高程序的保密性，減少硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 7 性和空間等許多優(yōu)點(diǎn)，因此片內(nèi)集成程序存 儲(chǔ)器已成為新型單片機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)方式，但EPROM 具有須用 12V 高壓編程寫入。新型單片機(jī)則采用 Flash ROM、 Mask ROM、 OTP ROM 作為片內(nèi)程序存儲(chǔ)器， Flash ROM 在通常 (如 5V/3V)下就可以實(shí)現(xiàn)程序的寫入和擦除操作，重寫次數(shù)在 10 000 次以上，并可實(shí)現(xiàn)在線編程寫入的 ISP 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，為使用帶來了極大的方便。采用 OTP ROM 的微控 制器，其芯片出廠時(shí)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器是 “ 空的 ” ，它允許用戶將自己編寫好的程序一次性地編程寫入，之后再已無法更改了。 3) 程序保密化。為了防止片內(nèi)程序被非法讀出復(fù)制，新型單片機(jī)往往對(duì)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器進(jìn)行加鎖加密。加鎖加密后，從芯片外部則無法讀 取片內(nèi)系統(tǒng)程序代碼。 5 ISP、 IAP 及 ISP、 IAP 技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用 ISP(In System Programmable)稱為在線系統(tǒng)可編程技術(shù)。在 ISP 技術(shù)的基礎(chǔ)上立首先實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)程序的串行編程寫入，使得不必將焊在 PCB 印刷電路板上的芯片取下，就可直接將程序下載到單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器中，淘汰了專用程序下載寫入設(shè)備。在單時(shí)鐘、單指令運(yùn)行的 RSIC 結(jié)構(gòu)的單片機(jī)中，可實(shí)現(xiàn) PC 機(jī)通過串行電纜對(duì)目標(biāo)板系統(tǒng)的在線仿真調(diào)試。利用 IAP 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了用戶可隨時(shí)根據(jù)需要對(duì)原有系統(tǒng)方便地在線更新軟件、修改軟件，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)軟件的遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程調(diào)試和遠(yuǎn)程更新。雙時(shí)鐘技術(shù)。當(dāng)不需要高速運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)入子時(shí)鐘控制下，以降低功耗。對(duì)集成在片內(nèi)的外圍接口電路實(shí)行供電管理，當(dāng)外圍電路不再運(yùn)行時(shí)，關(guān)閉其供電。 CMOS 電路的功耗與電源電壓有關(guān)，降低系統(tǒng)的供電電壓，能大幅降低器件的功耗。 7 以串行總線方式為主的外圍發(fā)展 目前，單片機(jī)與外圍器件接口技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向是由并行外圍總線接口向串行外圍總線接口的發(fā)展。采用串行總線雖然比采用并行接口數(shù)據(jù)傳輸慢， 但隨著半導(dǎo)體電路技術(shù)的發(fā)展，大批采用標(biāo)準(zhǔn)串行總線通信協(xié)議 (如 SPI、 I2C、 1 Wire 等 )的外圍芯片器件的出現(xiàn)，使傳輸速度不斷提高 (可達(dá)到 1~10Mb/s)。 8 單片機(jī)向片上系統(tǒng) SOC 發(fā)展 SOC(System On Chip)是一種高度集成化、固化的芯片級(jí)集成技術(shù)，其核心思想是把除了無法集成的某些外部電路和機(jī)械部分之外所有外圍電路全部集成在一片芯片之中。其優(yōu)點(diǎn)不僅減少了系統(tǒng)的體積，降低了成本，而且也大大提高了系統(tǒng)硬件的可靠性和穩(wěn)定性。由于單片機(jī)主要面向工業(yè)控制，工作環(huán)境比較惡劣， 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 9 如高溫，強(qiáng)電磁干擾，甚至含有腐蝕性的氣體，因而單片機(jī)控制系統(tǒng)還必須具有抗輻射能力。通用微機(jī) CPU 一般要求在室溫下工作，抗干擾能力較低。在工業(yè)控制中，任何差錯(cuò)都有可能造成極其嚴(yán)重的后果。而通用微機(jī) CPU 具有很強(qiáng)的數(shù)值運(yùn)算能力，但是控制能力相對(duì)較弱，將通用微機(jī)用于工業(yè)控制時(shí)，一般需要增加一些專用的接口電路。 5 更新?lián)Q代速度比通用微機(jī)處理器慢得多， Intel公司 1980 年推出標(biāo)準(zhǔn) MCS51內(nèi)核 8051， 80C51 單片機(jī)芯片后，持 續(xù)生產(chǎn)，使用 10 年，直到 1996 年 3 月才被增強(qiáng)型 MCS51 內(nèi)核 8XC5X 系列取代。其主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1 單片機(jī)在智能儀表中的應(yīng)用 單片機(jī)廣泛地應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室，交通運(yùn)輸工具，計(jì)量等各種儀器儀表中，可使用儀器儀表智能化，提高了它們的測(cè)量精度，加強(qiáng)了它們的功能，簡(jiǎn)化了它們的結(jié)構(gòu)，便于使用，維護(hù)和改進(jìn)。單片機(jī)在智能儀表中的應(yīng)用，不僅使傳統(tǒng)的儀器儀表發(fā)生了根本性的變化，也促進(jìn)儀器儀表行業(yè)的發(fā)展。機(jī)電一體化產(chǎn)品是指集機(jī)械技術(shù)，微電子技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，具有智能化特征的機(jī)電產(chǎn)品。單片機(jī)的出現(xiàn)促進(jìn)了機(jī)電一體化的進(jìn)程，它作為機(jī)電產(chǎn)品中的控制器，能充分發(fā)揮它的體積小，可靠性高，控制功能強(qiáng)，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)， 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 10 大大提高了機(jī)器的功能，提高了機(jī)器的自動(dòng)化，智能化程度。在航空航