单片机课程设计-16×16点阵式汉字显示

武汉理工大学《单片机原理及应用》课程设计说明0目录摘要..................................................................................................................................................1Abstract...........................................................................................................................................21设计原理........................................................................................................................................31.1MCS-51单片机的结构及编程方法..................................................................................31.216*16点阵LED原理........................................................................................................51.33-8译码器原理................................................................................................................62.设计方案介绍...............................................................................................................................72.1设计总体思路...................................................................................................................72.2与题目相关的具体设计...................................................................................................72.3程序设计流程图................................................................................................................83.源程序，原理图和仿真图...........................................................................................................93.1程序清单(见附录)............................................................................................................93.2电路图................................................................................................................................93.2.1电路原理图............................................................................................................93.2.2电路图分析............................................................................................................93.3仿真图..............................................................................................................................104性能分析......................................................................................................................................115.总结和心得.................................................................................................................................126.参考文献.....................................................................................................................................13附录：程序代码.....................................................................................................................14武汉理工大学《单片机原理及应用》课程设计说明1摘要LED点阵显示屏作为一种新兴的显示器件,是由多个独立的LED发光二极管封装而成.LED点阵显示屏可以显示数字或符号,通常用来显示时间、速度、系统状态等。文章给出了一种基于MCS-51单片机的16×16点阵LED显示屏的设计方案。包括系统具体的硬件设计方案,软件流程图和部分汇编语言程序等方面。在负载范围内,只需通过简单的级联就可以对显示屏进行扩展,是一种成本低廉的图文显示方案。关键词：MCS-51；LED；单片机武汉理工大学《单片机原理及应用》课程设计说明2AbstractAsapopulardisplaydevicecomponent,LEDdot-matrixdisplayboardconsistsofseveralindependentLED(LightEmittingDiode).TheLEDdot-matrixdisplayboardcandisplaythenumberorsign,anditisusuallyusedtoshowtime,speed,thestateofsystemetc.Thispaperintroducesakindofsimple16ｘ16LEDdisplayscreendesignprocessbasedonMCS-51singlechipminicomputer.Thedetailhardwarescheme,softwareflowandassemblelanguageprogrammerdesignandsoonisfollowed.Thedisplaypartcanbecascadedtomeettheneed.Thepracticeprovesthedesignislow-costandeffective.Keywords:MCS-51；LED；MCU武汉理工大学《单片机原理及应用》课程设计说明31设计原理1.1MCS-51单片机的结构及编程方法MCS-51单片机的组成：CPU(进行运算、控制)、RAM(数据存储器)、ROM(程序存储器）、I/O口(串口、并口）、内部总线和中断系统等。8051单片机的组成框图（1）cpu中央处理器由运算器和控制器组成，是8位的cpu，具有布尔运算和8位寻址功能。运算器完成算术运算和逻辑运算。CPU根据PC中的地址将欲执行指令的指令码从存储器中取出，存放在IR中，ID对IR中的指令码进行译码，定时控制逻辑在OSC配合下对ID译码后的信号进行分时，以产生执行本条指令所需的全部信号。（2）存储器MCS-51单片机按程序存储器可分为内部无ROM型（如8031）和内部有ROM型（如8051）两种，连接时引脚有区别。程序存储器结构如右图所示：程序存储器：一般将只读存储器（ROM）用做程序武汉理工大学《单片机原理及应用》课程设计说明4存储器。可寻址空间为64KB，用于存放用户程序、数据和表格等信息。数据存储器：一般将随机存储器（RAM）用做数据存储器。可寻址空间为64KB。MCS-51数据存储器可分为片内和片外两部分。（3）特殊功能寄存器（SFR）MCS-51有21个特殊功能寄存器（也称为专用寄存器），包括算术运算寄存器、指针寄存器、I/O口锁存器、定时器/计数器、串行口、中断、状态、控制寄存器等，它们被离散地分布在内部RAM的80H～FFH地址单元中（不包括PC），共占据了128个存储单元，构成了SFR存储块。其字节地址可被8整除的SFR可位寻址。SFR反映了MCS-51单片机的运行状态。80C51内部结构（4）I/O接口I/O接口是MCS-51单片机对外部实现控制和信息交换的必经之路，用于信息传送过程中的速度匹配和增加它的负载能力。8051内部有4个8位并行接口P0,P1,P2,P3，有1个全双工的可编程串行I/O接口。（5）定时器/计数器8051内部有两个16位可编程序的定时器/计数器，均为二进制加1计数器，武汉理工大学《单片机原理及应用》课程设计说明5分别命名为T0和T1。（6）中断系统8051可处理5个中断源（2个外部，3个内部）发出的中断请求，并可对其进行优先权处理。外部中断的请求信号可以从P3.2,P3.3引脚上输入，有电平或边沿两种触发方式；内部中断源有3个，2个定时器/计数器中断源和1个串行口中断源。8051的中断系统主要由中断允许控制器IE和中断优先级控制器IP等电路组成。1.216*16点阵LED原理下图为8×8点阵LED外观及引脚图，其等效电路如下图所示，只要其对应的X、Y轴顺向偏压，即可使LED发亮。例如如果想使左上角LED点亮，则Y0=1，X0=0即可。应用时限流电阻可以放在X轴或Y轴。武汉理工大学《单片机原理及应用》课程设计说明6因为在当前Proteus仿真库中找不到16*16的LED点阵，所以在该设计中可以用4块8*8的LED连线来代替，这点不难理解。点阵LED扫描法介绍：点阵LED一般采用扫描式显示，实际运用分为三种方式：（1）点扫描；（2）行扫描；（3）列扫描。若使用第一种方式，其扫描频率必须大于16×64=1024Hz，周期小于1ms即可。若使用第二和第三种方式，则频率必须大于16×8=128Hz，周期小于7.8ms即可符合视觉暂留要求。此外一次驱动一列或一行（8颗LED）时需外加驱动电路提高电流，否则LED亮度会不足。1.33-8译码器原理由于3-8译码器74LS138的原理及功能我们都已经很熟悉，在这里就不重复累赘了。武汉理工大学《单片机原理及应用》课程设计说明72.设计方案介绍2.1设计总体思路本次课程设计的要求是在16×16点阵的显示器件上滚动显示，汉字由于要用16*16点阵显示汉字,而80C51的I/O接口是8位的，我们可以用4个8*8点阵来组