基于AT89C52单片机的点阵设计.doc

2013届本科毕业设计（一号黑体居中）基于AT89C52单片机的点阵设计（二号黑体居中)院 （系） 名 称物理与电子信息学院（小三号黑体）专 业 名 称电子信息科学与技术（小三号黑体）学 生 姓 名张三丰（小三号黑体）学 号090524111（小三号Times New Roman）指 导 教 师何大壮教授（小三号黑体）完 成 时 间2013年5月8日（小三号黑体）目 录摘 要IAbstractII第1章 引言11.1单片微型计算机11.1.1 单片机的特点11.1.2 单片机的起源及发展过程与趋势21.1.3 单片机的应用21.2 LED电子显示屏概述31.2.1 显示技术31.2.2 LED的简介和显示应用31.2.3 LED电子显示屏4第2章 方案论证62.1功能概述62.2方案实现62.2.1显示屏控制部分的选择62.2.2 显示方式的选择72.2.3电源模块82.3.4单片机芯片的选择8第3章 点阵屏的硬件设计93.1点阵显示器的设计93.1.1 AT89C52单片机的性能及功能93.2单片机各组成电路123.2.1各个电路的介绍123.2.2具体电路及功能分析143.3点阵电路原理图16第4章 点阵屏的软件设计174.1 软件总体设计及功能描述174.1.1 系统主要程序的设计174.2 单片机系统资源的分配194.3源程序20第5章 软硬件的调试275.1单片机的测试275.2软硬件的调试27（1）硬件的调试27（2）软件的调试285.3整机的调试285.4印刷电路板的制作29第6章 结 论30致 谢31参考文献32摘 要由于单片机技术的不断发展和高亮度LED发光管的出现使得大屏幕高亮度LED电子广告屏成为可能，与传统的霓虹灯广告在显示效果以及可修改性上都有着无法比拟哦优势，为了能简单的实现基于单片机的LED显示系统控制，本次设计主要应用了AT89C52单片机来控制点阵屏对数字、字符的显示，设计使用的是8*8点阵LED单色图文显示屏，一般来说，点阵屏的显示方式多种多样，大体上可以分为动态显示和静态显示，本次设计能在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀，充足，可显示字符和数字等，显示的字符和数字稳定、清晰无串扰，显示有逐字显示和滚动显示等显示方式。关键字：单片机 LED显示屏 显示方式AbstractAs MCU continuing development of technology and high intensity of light appeared that led to the high intensity led electronic ads screen, and the tradition of advertising is displayed, and may fix on has incomparable advantages in order to be simple, the led display revivification of the system of control, the design of the main application for AT89C52 monolithic integrated circuits to control the screen to numbers, character design and the 8*8 led display a script，In general, the screen display of various forms and can be roughly divided into dynamic display and static, you can get the design of the conditions led display at the brightness, but that is uniform and adequate character and numeric, the character and numeric stability and clear of trouble, without a word displays and the display . the led display have Word displays , current displays and so on.Keyword：MCU LCD display Videomode第1章 引言1.1单片微型计算机随着大规模集成电路技术的发展可以将中央处理器(CPU)、存储器(ROM、RAM)、I/O接口电路、定时器/计数器等，制作在一块集成电路芯片中，这样所组成的芯片级的微型计算机称为单片微型计算机(Single Chip Mirco-computer)，直译为单片微机或单片机。由于单片机从功能和形态来说都是为满足控制领域应用的要求，在过程控制、智能仪表、机电一体化和家用电器等领域中发挥着重要的控制作用。因此，单片机也称微控制器(Micro-Controller),或称为嵌入式微控制器的(Embedded-Microcontroller)。单片机自问世以来，应用日趋广泛，性能不断提高和完善，能在很多使用场台取代现有的多片微处理机系统，而其性能价格比更为优越，体积、重量大为减小。尤其是MCS-51系列尤为智能仪表和控制器中的理想部件.单片机的潜在能力也越来越为人们所注意用CMOS工艺制成的各型单片机由于功耗低，使用温度范围大，能满足一些特殊的应用要求。正因为单片机具有一系列的优越条件，目前国内外单片机的应用正在飞速发展。1.1.1 单片机的特点(1)集成度高、功能强与微型计算机进行比较，单片机不仅体积大大减小，而且功能大为增强。MCS-51系列单片机内的定时/计数器为16位，而Z80微型计算机只有8位：MCS-51系列单片机中不但有4个并行I/O接口，而且还有串行接口，且时钟频率可达12Mz。(2)结构合理目前单片机大多采用哈佛(Harvard)结构。即是数据存储器与程序存储器相互独立的一种结构。采用16位地址总线的8位单片机可寻址外部64KBRAM和64KBROM。此外还有内部RAM和内部ROM。(3)抗干扰性强由于单片机的各种功能部件都集成在一个芯片上，特别是存储器也集成在芯片内部，布线短，数据大都在芯片内部传送，不易受到外部的干扰，增强了抗干扰能力，使系统运行更可靠。(4)指令丰富单片机一般都有传送指令，逻辑运算指令，转移指令，加、减法运算指令等，有些单片机还具有乘法及除法运算指令，特别是位操作指令十分丰富。因而单片机能在逻辑控制、开关量控制以及顺序控制中得以广泛应用。1.1.2 单片机的起源及发展过程与趋势自从1974年12月美国仙童(Fairchild)公司第一个推出8位单片机F8以来以惊人的速度发展：从最初的1位机，4位机阶段发展到低、中档8位机阶段(19761978年，此阶段8位机一股不带有I/O接口，寻址范围通常为4K代表作如Intel公司的MCS48系列单片机，Mostek公司的3870)；再到高档8位机阶段（19781982年这一类单片机常有串行I/O接口，有多级中断处理，定时/计数器为16位，片内的RAM和ROM的容量相对增大，且寻址范围可达64KB，有的片内还带有A/D转换接口。其代表作有Intel公司的MCS-51、Motorola公司的6801和Zilog公司的Z8）；到现在的16位单片机和超8位单片机阶段（此阶段的主要特征是，一方面不断完善高档8位机，改善其结构，以满足不同用户的需要；另一方面发展16位单片机及专用单片机。16位单片机除了CPU为16位外，片内RAM和ROM的容量也进一步增大，片内RAM为232字节，ROM为8KB，片内带有高速输入输出部件，多通道10位A/D转换部件，中断处理为8级，其实时处理能力更强）集成度越来越高，功能越来越强。随着技术的发展，单片机的发展趋势将是：向着大容量、高性能化，小容量、低价格化和外围电路内装化等几个方面发展。1.1.3 单片机的应用单片机的应用，打破了人们的传统设计思想，原来很多用模拟电路、脉冲数字电路、逻辑部件来实现的功能，现在无需增加硬件设备，可通过软件来完成。由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前己渗入到人们工作和生活的各个角落，几乎“是无处不在，无所不为”。(1)工业过程控制中的应用由于单片机的I/O接口线多，位操作指令丰富，逻辑操作功能强，因此，特别适用于工业过程控制。 (2)生活中的应用由丁单片机价格低廉、体积小、逻辑判断及控制功能强，因此广泛地应用于人类生活的各个方面。如：洗衣机、电冰箱、电子玩具、立体声音响、家用防盗系统等。(3)智能仪表中的应用单片机广泛地应用于各种仪器仪表中，使仪器仪表智能化，提高测试的自动化程度和精度，简化其硬件结构，提高其性能价格比。(4)计算机网络及通信技术中的应用单片机中集成了通信接口，因而使其在计算机网络及通信设备中得以广泛应用。1.2 LED电子显示屏概述1.2.1 显示技术显示技术是一种反映外界客观事物的信息（光学的、电学的、声学的、化学的等），经过变换处理，以适当的形式（主要有图像、图形、数码、字符）加以显示，供人观看、分析、利用的一种技术。现在所谓的显示技术，可以称作电子信息显示技术，它是建立在光学、化学、电子学、机械学、声学、信息学、网络技术、计算机等科学技术基础上的具有某种程度综合性的技术。随着科学技术、经济、政治、军事、社会的发展 ，信息的种类和数量不断增加。人们生活在信息社会中，每时每刻都在获得信息。研究表明，人获得的信息中有近2/3是通过眼睛的。而显示技术，正是为人们提供各种各样重要信息的一个窗口 ，可以想象，显示技术有极其广阔的发展天地。现在显示技术的应用已经十分广泛，在体育场馆，大屏幕显示系统可以显示比赛实况以及比赛成绩、时间等；在交通运输行业，可以显示运行情况；在金融行业，可以实时显示金融信息，如股票、汇率等；在商业邮电系统，可以向广大顾客显示通知、消息、广告等等。显示技术还可以广泛应用于工农业生产、军事、医疗单位、公安系统乃至宇航事业等国民经济，社会生活和军事领域中，并起着重要作用1.2.2 LED的简介和显示应用1923年，罗塞夫（Lossen.o.w）发现了半导体炭化硅(Sic)PN结的整流与发光现象，研究出发光二极管（Light Emitting Diode）此后，对注入形发光现象、机理和化合物半导体如GaP、GaAs等半导体发光材料与PN结形成技术进行了深入研究，特别是80年代以来随着社会高度信息化进程加快，光通讯、光信息处理急速发展，使LED应用研究迅速发展并走上了实用化阶段。近年来，由于半导体的制作和加工工艺逐步成熟和完善，发光二极管已日趋在固体显示中占主导地位。 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、小型化而易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED主要有以下几种应用：（1）单色LED照明做指示灯做指示灯与局部照明是LED最早的应用。目前在家用电器、音像装置、汽车、飞机仪表板及许多其他仪器仪表上，LED越来越多地被用作照明灯和指示灯。（2）LED的字符与数字显示在一块基片上做多个LED或将多个LED芯片组装成数字、字母、符号、或简单的图形，可以用于电子手表、仪器数字串、交通指挥牌、机场车站内信息牌等，其中最用的最多就是7段LED数码管显示器。（3）LED显示屏的字符与数字显示将单色和彩色LED排列成矩阵板可做大型字符与图形显示。可用于显示文字、文本、图形、图像、动画、行情等各种信息。由于其亮度高，显示内容多样，故障少，能耗低，使用寿命长，性能价格比高等优点，被广泛应用在银行、证券、电信、车站、机场、码头、海关、体育场馆以及在室外做告示牌和广告牌。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。1.2.3 LED电子显示屏传统的LED数码管只能显示09的数字,用途仅限于数字显示,不能显示汉字及各种复杂的图像，若将许多发光二极管按照点阵（行、列）形式排列起来，显示方式就非常灵活，显示功能亦大大增强。但是若用分立的发光二极管构成大屏幕显示屏，就需要成千上万只LED，其接线和焊接工作将不胜其繁，而且显示屏的可靠性较差，近年来，随着LED点阵显示屏的问世，上述问题可迎刃而解。LED点阵显示器亦称LED矩阵板或LED阵列是以发光二极管作为基本发光单元像素（亦称像元），再按行与列的顺序排列而成的显示器件。它具有发光亮度高、参数一致性好、可靠性高、接线简单、拼装方便等优点，能构成各种尺寸的大屏幕显示屏。因此，它被广泛用于由计算机控制的大型LED智能显示屏、智能仪器和机电一体化设备中，利用先进的智能显示技术来取代传统的数显技术。LED显示屏以其亮度高、动态影像显示效果好、故障低、能耗少、使用寿命长、显示内容多样、显示方式丰富、性能价格比高等优势，作为新一代的显示媒体，已广泛应用于各行各业。在短短的十来年中，迅速成长为平板显示的主流产品，在信息显示领域得到了广泛的应用。现代信息社会中，作为人一机信息视觉传播媒体的显示产品和技术得到迅速发展，进入二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代，LED显示屏作为平板显示的主导产品之一无疑会有更大的发展，并有可能成为二十一世纪平板显示的代表性主流产品。目前其正朝着高亮度、全彩化、标准化、规范化、产品结构多样化发展。第2章 方案论证2.1功能概述要求能实现的功能：能显示预先设置好的内容，显示方式共有三种：（1）逐字显示 （2）向左滚动显示 （3）向上滚动显示2.2方案实现从理论上说，不论显示图形还是文字，只要控制与组成这些图形或文字的各个点所在的位置相对应的LED器件发光，就可以得到我们想要的显示结果，这种同时控制各个发光点亮灭的方法称为静态驱动显示方式。8x8的点阵共有64个发光二极管，显然单片机没有这么多的端口，如果我采用锁存器来扩展端口，按8位的锁存器来计算，8x8的点阵需要64/8=8个锁存器。这个数字很庞大，因为我们仅仅是8x8的点阵，在实际应用中的显示屏往往要大得多，这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计，而采用另外一种称为动态扫描的显示方法。 动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行（比如8行）的同名列共用一套驱动器。具体就8x8的点阵来说，把所有同1行的发光管的阳极连在一起，把所有同1列的发光管的阴极连在一起（共阳极的接法），先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮一定时间，然后熄灭；再送出第二行的数据并锁存，然后选通第2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；以此类推，第8行之后，又重新燃亮第1行，反复轮回。当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能够看到显示屏上稳定的图形了。2.2.1显示屏控制部分的选择方案一：主从工作模式。采用主从单片机工作方式来控制整个系统。其中一个单片机用于控制LED点阵显示，另外一个单片机用于扩展键盘、串口与上位机通信、温度测量、时间读取等工作。相对单机工作方式，主从工作模式的处理能力大大提高，并且分工明确，执行速度得到很大的提高。虽然硬件电路以及软件设计方面要求相对高了一些，更涉及到主从单片机通信问题。 方案二：单机工作模式。采用一个单片机控制实现所有功能，其中包括LED点阵显示屏的刷新显示、模式设定、时间读取、温度检测，以及与上位机的通信等。只用一个单片机控制点阵显示屏可以使电路大大减化，软件设计方面也容易实现。但是，将所有功能集成在一起，一片AT89S52单片机处理能力是足够的。为了更好地实现各项性能指标，本设计采用了这种方案。下图2-1和2-2分别是点阵组成原理图和引脚排列图：图2-1点阵LED显示器组成原理图 图2-2点阵LED引脚的排列图2.2.2 显示方式的选择方案一：静态显示将一帧图像中的每一个二极管的状态分别用0和1表示，若为0，则表示LED无电流，即暗状态;若为1则表示二极管被点亮。若给每一个发光二极管一个驱动电路，一幅画面输入以后，所有LED的状态保持到下一幅画面。对于静态显示方式，所需的译码驱动装置很多，引线多二复杂，成本高，且可靠性也较低。方案二：动态显示是对一幅画面进行分割，对组成画面的各部分分别显示，就是动态显示方式。动态显示方式可以避免静态显示的问题。但设计上如果处理不当，容易造成亮度低，闪烁问题。因此合理的设计既应保证驱动电路容易实现，又要保证图像稳定，无闪烁。动态显示采用多路复用技术的动态显示方式，复用的程度不是无限增加的，因为利用动态扫描显示使我们看到一幅稳定画面的实质是利用了人眼的暂留效应和发光二极管发光时间的长短，发光的亮度等因素。我们通过实验发现，当扫描刷新频率为（发光二极管的停闪频率）为50HZ，发光二极管导通时间大于等于1ms时，显示亮度较好，无闪烁感。理论分析表明，同样的驱动器，当其驱动静态显示器时，其亮度为驱动动态显示器的n倍，n近似为显示位数。所以要使动态显示器达到静态显示器的亮度，必须将驱动器能力提高n倍。本设计中，因为采用88点阵LED显示器，用AT89C52单片机进行控制，因此它很适宜于按扫描方式动态显示多个字符数只选用了8个PNP型三极管作为驱动显示器的电路。如图2-3所示，因AT89C52单片机的IO口有20mA的吸入电流，正因为这一特点，使的本设计中的驱动电路部分大大简化，不用附加专门的驱动电路即可正常工作。鉴于上述原因，本设计采用方案二。2.2.3电源模块方案一：采用电池作为LED点 图2-3 显示驱动电路 阵系统的电源，由于系统耗电量较大，使用干电池需经常换电池，不符合节约型社会的要求，点阵系统要悬挂在墙上，电池总量大，使用会有较大安全隐患。方案二：采用200W/5V直流稳压电源作为系统电源，不仅功率上可以满足系统需要，不需要更换电源，并且比较轻便，使用时安全可靠。如图2-4所示： 基于以上分析，本设计采用方案二。2.3.4单片机芯片的选择 图2-4电源电路本方案最大的特点就是控制芯片的选择，我们采用AT89C52单片机。AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。利用AT89C52的掉电工作方式，构成高可靠、低功耗系统方法。AT89C52的采用有很多方面的优势。应用AT89C52作为控制核心的设计大多在性能上要求很高。原因在于，在一些应用场合，单片机并不是每时每刻都在工作，而是多数时间处于守候状态 。为使单片机系统工作更省电、更可靠，我们可以使单片机在不工作时处于掉电工作方式，其工作状态被冻结，如AT89C52处于掉电工作方式时耗电仅十几微安。此外，AT89C52设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。第3章 点阵屏的硬件设计引言：本系统采用AT89C52单片机作控制器，整个电路主要由单片机控制及其接口电路、驱动显示电路、电源电路等部分组成。为了简化显示屏电路，降低成本，本系统在单片机部分不加字库存储器。而在PC机上编辑汉字和字符显示信息，并将其转换为相应的点阵显示数据，然后通过串口(采用RS232通信标准)送给单片机存储并进行显示处理。图3-1所示为其硬件系统原理框图。按键电路复位电路电源电路时钟电路 单 片 机点阵显示器阳极驱动电路点阵显示器阴极驱动电路88点阵LED显示器图3-1硬件系统框图3.1点阵显示器的设计下图2是一种8x8的LED点阵单色行共阳模块的内部结构图，其单点工作电压U为1.8V，正向电流I为8-10mA。当某一行线为高电平而某一列线为低时，其行列交叉的点就被点亮；而当其某一列线为高时，其行列交叉的点为暗；当某一行线为低电平时，无论列线如何，对应这一行的点全部为暗。3.1.1 AT89C52单片机的性能及功能（1）主要性能： 兼容MCS51指令系统 8k可反复擦写(1000次）Flash ROM 32个双向I/O口 256x8bit内部RAM 3个16位可编程定时/计数器中断 时钟频率0-24MHz 2个串行中断 可编程UART串行通道 2个外部中断源 共6个中断源 2个读写中断口线 3级加密位 低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能（2）AT89C52各主要引脚功能及管脚电压P0 口P0 口是一组8 位漏极开路型双向I/O 口， 也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8 个TTL逻辑门电路，对端口P0 写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1 口P1 是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/O 口， P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。与AT89C51 不同之处是，P1.0 和P1.1 还可分别作为定时/计数器2 的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX），Flash 编程和程序校验期间，P1 接收低8 位地址。P2 口P2 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对端口P2 写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。在访问外部程序存储器或16 位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR 指令）时，P2 口送出高8 位地址数据。在访问8 位地址的外部数据存储器（如执行MOVX RI 指令）时，P2 口输出P2 锁存器的内容。Flash 编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。P3 口P3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对P3 口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3 口将用上拉电阻输出电流（IIL）。P3 口除了作为一般的I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能P3 口还接收一些用于Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。RST位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。特殊功能寄存器在AT89C52 片内存储器中，80H-FFH 共128 个单元为特殊功能寄存器（SFE），并非所有的地址都被定义，从80HFFH 共128 个字节只有一部分被定义，还有相当一部分没有定义。对没有定义的单元读写将是无效的，读出的数值将不确定，而写入的数据也将丢失。不应将数据“1”写入未定义的单元，由于这些单元在将来的产品中可能赋予新的功能，在这种情况下，复位后这些单元数值总是“0”。AT89C52除了与AT89C51所有的定时/计数器0 和定时/计数器1 外，还增加了一个定时/计数器2。定时/计数器2 的控制和状态位位于T2CON（参见表3）T2MOD（参见表4），寄存器对（RCAO2H、RCAP2L）是定时器2 在16 位捕获方式或16 位自动重装载方式下的捕获/自动重装载寄存器。数据存储器AT89C52 有256 个字节的内部RAM，80H-FFH 高128 个字节与特殊功能寄存器（SFR）地址是重叠的，也就是高128字节的RAM 和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它们是分开的。当一条指令访问7FH 以上的内部地址单元时，指令中使用的寻址方式是不同的，也即寻址方式决定是访问高128 字节RAM 还是访问特殊功能寄存器。如果指令是直接寻址方式则为访问特殊功能寄存器。例如，下面的直接寻址指令访问特殊功能寄存器0A0H（即P2 口）地址单元。MOV 0A0H，#data间接寻址指令访问高128 字节RAM，例如，下面的间接寻址指令中，R0 的内容为0A0H，则访问数据字节地址为0A0H，而不是P2 口（0A0H）。MOV R0，#data堆栈操作也是间接寻址方式，所以，高128 位数据RAM 亦可作为堆栈区使用。AT89C52的定时器0和定时器1 的工作方式与AT89C51 相同。 定时器2定时器2 是一个16 位定时/计数器。它既可当定时器使用，也可作为外部事件计数器使用，其工作方式由特殊功能寄存器T2CON（如表3）的C/T2 位选择。定时器2 有三种工作方式：捕获方式，自动重装载（向上或向下计数）方式和波特率发生器方式，工作方式由T2CON 的控制位来选择。定时器2 由两个8 位寄存器TH2 和TL2 组成，在定时器工作方式中，每个机器周期TL2 寄存器的值加1，由于一个机器周期由12 个振荡时钟构成，因此，计数速率为振荡频率的1/12。在计数工作方式时，当T2 引脚上外部输入信号产生由1 至0 的下降沿时，寄存器的值加1，在这种工作方式下，每个机器周期的5SP2 期间，对外部输入进行采样。若在第一个机器周期中采到的值为1，而在下一个机器周期中采到的值为0，则在紧跟着的下一个周期的S3P1 期间寄存器加1。由于识别1 至0 的跳变需要2 个机器周期（24 个振荡周期），因此，最高计数速率为振荡频率的1/24。为确保采样的正确性，要求输入的电平在变化前至少保持一个完整周期的时间，以保证输入信号至少被采样一次。3.2单片机各组成电路3.2.1各个电路的介绍（1）AT89C52的时钟电路：AT89C52单片机内部的振荡电路是一个高增益反向放大器，引线XTAL1和XTAL2分别是放大器的输入端和输出端。单片机内部虽然有振荡电路，但要形成时钟，外部还需附加电路。AT89C52的时钟产生方式有两种：内部时钟电方式和外部时钟方式。由于外部时钟方式用于多片单片机组成的系统中，所以此处选用内部时钟方式。内部时钟方式：利用其内部的振荡电路在XTAL1和XTAL2引线上外接定时元件，内部振荡电路产生自激振荡。最常用的是在 XTAL1和XTAL2之间接晶体振荡器与电路构成稳定的自激振荡器，如图3-3示为单片机最常用的时钟振荡电路的接法，其中晶振可选用振荡频率为6MHz的石英晶体，电容器一般选择30PF左右。（2）AT89C52的复位电路由电容串联电阻构成,由图并结合电容电压不能突变的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的 高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位.一般教科书推荐C取 图3-3时钟电路10uF,R取8.2K，当然也有其他取法的,原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平。 （2）AT89C52的复位电路由电容串联电阻构成,由图并结合电容电压不能突变的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位.一般教科书推荐C取10u,R取8.2K.当然也有其他取法的,原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平.本设计中AT89C52是采用上电自动复位和按键复位两种方式。最简单的复位电路如图3-4所示。上电瞬间，RC电路充电，RST引线端出现正脉冲，只要RST端保持10ms以上的高电平，就能使单片机有效地复位。其中R1和R2分别选择200和1K的电阻，电容器一般选择22F如图3-4所示： （3）单片机的最小应用系统单片机的最小化系统是指单片机能正常工作所必须的外围元件,主要可以分成时钟电路和复位电路,我们采用的是AT89C51芯片,它内部自带4K的FLASH程序存储器，一般情况下，这4K的存储空间 图3-4 AT89C52的复位电路足够我们使用,所以我们将AT89C51芯片的第31脚固定接高电平（PCB画板时已经接死）,所以我们只用芯片内部的4K程序存储器。单片机的时钟电路有一个12M的晶振和两个30P的小电容组成,它们决定了单片机的工作时间精度为1微秒。复位电路由22UF的电容和1K的电阻及IN4148二极管组成,以前教科书上常推荐用10UF电容和10K电阻组成复位电路,这里我们根据实际经验选用22UF的电容和1K的电阻,其好处是在满足单片机可靠复位的前提下降低了复位引脚的对地阻抗,可以显著增强单片机复位电路的抗干扰能力。二极管的作用是起快速泄放电容电量的功能,满足短时间多次复位都能成功。AT89C52是片内有程序存储器的单片机，要构成最小应用系统时只要将单片机接上外部的晶体或时钟电路和复位电路即可，如图2-5这样构成的最小系统简单可靠，其特点是没有外部扩展，有可供用户使用的大量的IO线。如图3-5所示：3.2.2具体电路及功能分析（1）按键接口控制电路本设计采用轻触开关K1、K2和K3分别控制字符的显示方式，K1：控制字符逐字显示K2：符向上显示，K3：控制字符向左显示。 图3-5 AT89C52单片机构成的最小系统本设计采用的是中断方式的独立式按键工作电路，按键直接与AT89C52的I/O口线相接，通过读I/O口，判定各I/O口线的电平状态，即可识别出按下的键。独立式按键电路中，一般采用上拉电阻，这是为了保证在按键断开时，各I/O口线有确定的高电平。而AT89C52芯片内已有上拉电阻，则外部的上拉电阻可以省去。（2）显示电路本设计采用双色88点阵模块显示，但是在设计中我们只用单色显示，我们通过改变限流电阻的阻值的大小来改变显示字符的亮度。控制部分以单片机89C52为核心，辅以外围电路，完成串行通信、外部存储器读取、行列选通信号输出等任务。 为使计算机与控制电路能够随时通信，需要单片机89C52与其它器件之间可以通信。当显示屏接收单片机发送的数据信号时，通过P3.2脚向89C52发送中断信号，此时该脚作为I/O口。而后89C52响应该中断，并通过P1口接收来自外围电路的数据。 在单片机内部，汉字字符是以机内码的形式存储的，每个汉字占两个字节。单片机89C52将采集来的数据放到串行E2PROM（24LS32）中，P3.3接SDA和P3.4接SCL。所以在没有与计算机通信的时候也可以读取串行E2PROM（24LS32）中存储的汉字或字符内码并最终显示。89C52的串口接收由E2PROM（24LS32）存储的汉字内码，并将其换算成字符首地址，从4Mbit的EPROM(M27C4001、并行口)的字库中提取相应的汉字(一组32字节的数据)，对应于显示屏排列好存贮到片外RAM（CY6264，64Kbit）中，重复上述过程将所有的汉字都提取出并排列存储好，最后由89C52将RAM中的数据经P1口和P3口输出给显示驱动电路。（3）电源电路电源电路采用普通的三端集成稳压电源，为整个系统提供+5V的电压。（4）8*8点阵LED工作原理8*8点阵共需要64个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一列置1电平，某一行置0电平，则相应的二极管就亮，因此要实现一根柱形的亮法，对应的一列为一根竖柱，或者对应的一行为一横柱，因此要实现柱的亮的方法如下所述：一根竖柱：对应的列置1.而行则采用扫描的方法来实现。一根横柱：对应的行置0，而列采用扫描的方法来实现。例如“毕业设计”的显示可以按照从左到右，先下后上的顺序写出编码。然后写入单片机的数据存储单元中。“毕业设计”4个字的编码表如下：TAB: DB 0BBH,99H,88H,0F7H,80H,0F7H,0F7H,0F7H DB 0DBH,0DBH,5AH,99H,0DBH,0DBH,0DBH,00H DB 0B1H,0B5H,04H,0BFH,0B1H,0B5H,9BH,0A4H DB 0BBH,0BBH,1BH,0A0H,0BBH,0BBH,9BH,0BBH DB 00H,00H,00H,00H（5）驱动电路的设计显示器驱动是一个非常重要的问题，如果驱动能力差，显示器亮度就低；而驱动器长期在超负荷下运行则很容易损坏。如果是静态显示，则LED驱动器的选择较为简单，只要驱动器的驱动能力与显示器工作电流相匹配即可。而且只须考虑段的驱动，因为，共阳极接+5V，而共阴极接地，所以位的驱动无须考虑。动态显示则不然，由于一位数据的显示是由段和位选信号共同配合完成的，因此，必须同时考虑段和位的驱动能力，而且段的驱动能力决定位的驱动能力。理论分析表明，同样的驱动器，当其驱动静态显示器时，其亮度为驱动动态显示器的n倍，n近似为显示位数。所以要使动态显示器达到静态显示器的亮度，必须将驱动器能力提高n倍。本设计中，因为采用了88点阵LED显示器，用AT89C52单片机进行控制，因此它很适宜于按扫描方式动态显示多个字符数据，所以我们只选用了8个PNP型三极管作为驱动显示器的电路。如图1-6所示，因AT89C52单片机的IO口有20mA的吸入电流，正因为这一特点，使的本设计中的驱动电路部分大大简化，不用附加专门的驱动电路即可正常工作。3.3点阵电路原理图原理图如下图3-6所示：K1K2K3P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.78P1.67RST9P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119VSS20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE30EA31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC40QAT89C51Y12MHzC130PFC2C30.01uF+5V+5VK4+5VR1270R2270R3270R4270R5270R6270R7270R8270R91KR101KR111KR121KR131KR141KR151KR161KR171KAABBCCDDEEFFGGHH1234567781020304050607080KLEDLEDQ19012Q29012Q39012Q49012Q59012Q69012Q79012Q89012+5VC510uFC410uF图3-6点阵显示器电气原理图原理图说明：（1）P0口作为IO口，作为字符数据输出口。（2）P2口作为IO口，作为字符显示扫描输出口。（3）P1.0、P1.1和P1.2口分别接K1、K2和K3，作为控制信号的输入。（4）通过改变电阻的大小来改变显示字符的亮度。第4章 点阵屏的软件设计4.1 软件总体设计及功能描述程序可以实现与计算机的通信，可非常方便地任意修改所要显示的汉字；并使显示屏可固定、平移地显示汉字。程序中将数据存储器分为三个区：显示缓冲区，数据存储区和接收缓冲区4。单片机通过串口接收PC机传来的数据（包括显示内容，显示方式和显示状态）暂时放在接收缓冲区，处理后放入数据存储区保存，然后再根据显示方式从数据存储区中读出数据放入显示缓冲区用于显示。显示方式的实现取决于数据放入显示缓冲区的顺序，左移是从数据存储区取出一位数放入显示缓冲区，上移是每次取出一行数据放到缓冲区，时间显示是先把实时时钟的数据放到显示缓冲区。显示时并不识别显示缓冲区的数据，只是依次从显示缓冲区提取数据向显示屏发送并送入相应的锁存消隐和行值信号，完成扫描。软件系统采用模块化结构，包括主程序、显示子程序和串口中断服