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机电一体化毕业设计(论文)-基于单片机的LED点阵显示设计.doc

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机电一体化毕业设计(论文)-基于单片机的LED点阵显示设计.doc

永城职业学院毕业设计设计题目基于单片机的LED点阵显示专业机电一体化班级学号学生姓名指导教师2011年09月20日摘要单片机自70年代问世以来得到蓬勃发展,目前单片机功能正日渐完善单片机集成越来越多资源,内部存储资源日益丰富,用户不需要扩充资源就可以完成项目开发,不仅是开发简单,产品小巧美观,同时抗干扰能力加强,系统也更加稳定,使得它更加适合工业控制领域,具有更加广阔的市场前景提供在线编程能力,加速了产品的开发进程,为企业产品上市赢得宝贵时间。此外单片机具有性能高、速度快、体积小、价格低、稳定可靠、应用广泛、通用性强等突出优点。单片机的设计目标主要是增强控制能力,满足实时控制的需要。本文的主要内容是掌握各种单片机的结构、接口、片上外设的特点,并用STC12C5410AD单片机的片上资源设计出适当的最小系统并利用自行制作的单片机最小系统,完成一个简单应用(量程自动转换的电压表)的设计与软件及硬件设计制作,让读者掌握数字单片机最小系统的设计及单片机系统的应用方法。关键字单片机仿真器LED点阵显示屏目录第一章系统概述........................................11.1单片机的发展....................................11.2MCS51系列单片机介绍............................2第二章单片机的配置及简介..............................42.1单片机介绍......................................42.2MCS51系列单片机的引脚功能......................52.3单片机系统设计..................................6第三章系统硬件设计与分析..............................9第四章硬件及仿真.....................................104.1硬件设计.......................................104.1.1主控制单片机...............................104.1.2LED显示模块...............................104.2计算机仿真.....................................114.2.1电路图....................................114.3总体设计电路图.................................124.3.1外部电路连接图.............................124.4流程图.........................................164.5程序源.........................................17总结与体会...........................................19参考文献.............................................20第1页共21页第一章系统概述1.1单片机的发展单片机也被称为微控制器(Microcontroller),是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中,使计算机系统更小,更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器,从此以后,单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机,和计算机相比,单片机只缺少了I/O设备。概括的讲一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。单片机内部也用和电脑功能类似的模块,比如CPU,内存,并行总线,还有和硬盘作用相同的存储器件,不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多,不过价钱也是低的,一般不超过10元即可......用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影......它主要是作为控制部分的核心部件。它是一种在线式实时控制计算机,在线式就是现场控制,需要的是有较强的抗干扰能力,较低的成本,这也是和离线式计算机的(比如家用PC)的主要区别。单片机是靠程序运行的,并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能,尤其是特殊的独特的一些功能,这是别的器件需要费很大力气才能做到的,有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列,或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话,电路一定是一块大PCB板但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机,结果就会有天壤之别只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能,高效率,以及高可靠性第2页共21页LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境,具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展,是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED的发展前景极为广阔,目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性,可靠性、全色化方向发展。1.2MCS51系列单片机介绍单片机的全称是单片微型计算机(SingleChipMicrocomputer)。为了使用方便,它把组成计算机的主要功能部件中央处理器(CPU)、数据存储器(RAM)、程序存储器(ROM、EPROM、E2PROM或FLASH)、定时/计数器和各种输入/输出接口电路等都集成在一块半导体芯片上,构成了一个完整的计算机系统。与通用的计算机不同,单片机的指令功能是按照工业控制的要求设计,因此它又被称为微控制器(Microcontroller)。MCS51系列单片机是美国Intel公司于1980年推出的一种8位单片机系列。该系列的基本型产品是8051、8031和8751。这3种产品之间的区别只是在片内程序存储器方面。8051的片内程序存储器(ROM)是掩膜型的,即在制造芯片时已将应用程序固化进去8031片内没有程序存储器8751内部包含有用作程序存储器的4KB的EPROM。由于8051的编程需要制造商的支持,8751的价格昂贵,因此8031获得了更为广泛的使用。MCS51系列单片机优异的性能/价格比使得它从面世以来就获得用户的认可。Intel公司把这种单片机的内核,即8051内核,以出售或互换专利的方式授权给一些公司,如Atmel、Philips、ADI等。这些公司的这类产品也被称为8051兼容芯片,这些8051兼容芯片在原来的基础上增加了许多特性。本书应用电路中采用了Atmel公司的AT89S51芯片,它与MCS51单片机指令集兼容,同时它的内部包含用作程序存储器的4KB的基于FLASH第3页共21页技术的只读存储器。采用这款芯片既克服了采用8031需要添加外部程序存储器导致电路复杂的缺点,又克服了采用8751导致电路制作成本高的缺点LED点阵显示系统中各模块的显示方式有静态和动态显示两种。静态显示原理简单、控制方便,但硬件接线复杂,在实际应用中一般采用动态显示方式,动态显示采用扫描的方式工作,由峰值较大的窄脉冲驱动,从上到下逐次不断地对显示屏的各行进行选通,同时又向各列送出表示图形或文字信息的脉冲信号,反复循环以上操作,就可显示各种图形或文字信息。本文将介绍一种采用单片机AT89S51进行控制的88LED点阵。该点阵可实现显示汉字的功能。第4页共21页第二章单片机的配置及简介2.1单片机介绍所谓单片机,就是将CPU,RAM,ROM,定时/计数器和多种I/O接口电路都集成在一块集成芯片上的微型计算机。MCS51系列单片机是美国Intel公司在1980年推出的8位单片微型计算机,包含51和52两个子系列。51子系列的典型产品有8031,8051和8751三种机型52子系列包括8032,8052二种主要机型。51子系列的配置如下(1)8位CPU(2)振荡频率1.2~12MHZ(3)128个字节的片内数据存储器(片内RAM)(4)21个专用寄存器(5)4KB的片内程序存储器(8031无)(6)8位并行I/O口P0,P1,P2,P3(7)一个全双工串行I/O口(8)2个16位定时器/计数器(9)5个中断源,分为2个优先级本系统选用ATMEL89S51系列单片机,由于它的模块化设计为适应具体的应用提供了极大的灵活性,便于扩展功能,有效的提高了系统的经济性。AT89S51是一种低工耗、高性能的片内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储器的八位CMOS微控制器,使用高密度、非易失存储编程器对程序存储器重复编程。

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