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精品专题资料(2021-2022年收藏)基于单片机的LED汉字显示屏软件设计及制作.doc
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精品专题资料(2021-2022年收藏)基于单片机的LED汉字显示屏软件设计及制作.doc
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目录
1 引言…………………………………………………………………………………1
1.1 单片机简介……………………………………………………………………1
1.2 单片机发展史…………………………………………………………………2
1.3 单片机的发展趋势……………………………………………………………3
1.4 单片机的应用…………………………………………………………………5
1.5 关于本设计……………………………………………………………………6
1.6 小结……………………………………………………………………………6
2 硬件电路设计………………………………………………………………………7
2.1 硬件电路设计…………………………………………………………………7
2.2 各硬件的原理介绍……………………………………………………………8
2.3 小结……………………………………………………………………………13
3 汉字的点阵显示原理及字库代码获取方法……………………………………14
3.1 汉字的点阵显示原理…………………………………………………………14
3.2 字库代码的获取方法…………………………………………………………15
3.3 小结……………………………………………………………………………15
4 程序设计与调试…………………………………………………………………16
4.1 程序流程图……………………………………………………………………16
4.2 程序设计………………………………………………………………………17
4.3 程序调试………………………………………………………………………20
4.4 小结……………………………………………………………………………23
5 结束语……………………………………………………………………………24
参考文献……………………………………………………………………………25
致谢…………………………………………………………………………………26
大连工业大学艺术与信息工程学院本科毕业论文(设计)
1
1 引言
单片机,又称微控制器( MicroController Unit, MCU),自 20 世纪 70 年代
问世以来,已经对人类社会的各个方面产生了巨大的影响。单片机技术开发和应
用水平已经成为一个国家工业化发展水平的重要标志。近年来,由于单片机在国
防、工业、医疗、交通、通信、机器人等高精尖技术领域的广泛应用,促进了单
片机技术的迅猛发展。为了适应广泛要求,各种新型的速度快、体积小、功能全、
功耗低的单片机不断涌现出来。比较有代表性的主要有 Intel 公司的 MCS-51 系
列以及其他公司的基于 51 内核的兼容机、PIC 公司的 PIC 系列单片机、Atmel 公
司的 AVR 系列单片机以及 32 位 ARM 单片机等等。
[1]
1.1 单片机简介
我国开始使用单片机是在 1982 年,短短五年时间里发展极为迅速。1986 年
在上海召开了全国首届单片机开发与应用交流会,有的地区还成立了单片微型计
算机应用 协会,那是全国形成的第一次高潮。截止今日,单片机应用技术飞速
发展,我们上因特网输入一个“单片机”的搜 索,将会看到上万个介绍单片机
的网站,这还不包括国外的。与它相应的专业杂志现在也有很多,比如由单片机
界的权威何立民主编的《单片机与嵌入式系统应用》杂志现以风靡电子界,在
2003 年 7 月,91student.com(91 猎头 网)在上海、广州、北京等大城市所做
的一次专业人才需求报告中,单片机人才的需求量位居第一。
一块小小的片子,为何有这样的魔力?我们首先从它的构成说起:单片机,
亦称单片微电脑 或单片微型计算机。它是把中央处理器(CPU)、随机存取存储
器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入/输出端口 (I/0)等主要计算机功能部
件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。 计算机的产生加快了人类改造
世界的步伐,但是它毕 竟体积大。微计算机(单片机)在这种情况下诞生了,
它为我们改变了什么?纵观我们现在生活的各个领域,从导弹的导航装置,到飞
机上各种仪表的控制,从计算机的网络通讯与数据传输,到工业自动化过程的实
时控制和数据处理,以及我们生活中随处可见的商店、电信、邮政大厅、营业部、
车站、机场、港口、体育场馆等发布信息用的广告牌和广泛使用的各种智能 IC
卡、电子宠物等,这些都离不开单片机。以前没有单片机时,这些东西也能做,
但是只能使用复杂的模拟电路,然而这样做出来的产品不仅体积大,而且成本高,
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并且由于长期使用, 元器件不断老化,控制的精度自然也会达不到标准。在单
片机产生后,我们就将控制这些东西变为智能化了,我们只需要在单片机外围接
一点简单的接口电路,核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积
变小了,成本也降低了,长期使用也不会担心精度达不到了。所以,它的魔力不
仅是在现在,在将来将会有更多的人来接受它、使用它。据统计,我国的单片机
年容量已达 1——3 亿片,且每年以大约 16%的速度增长,但相对于世界市场我
国的占有率还不到 1%。特别是沿海地区的玩具厂等生产产品多数用到单片机,
并不断地辐射向内地。 所以,学习单片机在我国是有着广阔前景的。
1.2 单片机发展史
单片机作为微型计算机的一个重要分支,应用面很广,发展很快。自单片机
诞生至今,已发展为上百种系列的近千个机种。 单片机发展简史 如果将 8 位单
片机的推出作为起点,那么单片机的发展历史大致可分为以下几个阶段
1.2.1 第一阶段(1976-1978):
单片机的控索阶段。以 Intel 公司的 MCS – 48 为代表。MCS – 48 的推出
是在工控领域的控索,参与这一控索的公司还有 Motorola 、Zilog 等,都取得
了满意的效果。这就是 SCM 的诞生年代,“单机片”一词即由此而来。
1.2.2 第二阶段(1978-1982):
单片机的完善阶段。Intel 公司在 MCS – 48 基础上推出了完善的、典型的
单片机系列 MCS –51。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结
构。 ①完善的外部总线。MCS-51 设置了经典的 8 位单片机的总线结构,包括 8
位数据总线、16 位地址总线、控制总线及具有很多机通信功能的串行通信接口。
②CPU 外围功能单元的集中管理模式。 ③体现工控特性的位地址空间及位操作方
式。 ④指令系统趋于丰富和完善,并且增加了许多突出控制功能的指令。
1.2.3 第三阶段(1982-1990):
8 位单片机的巩固发展及 16 位单片机的推出阶段,也是单片机向微控制器
发展的阶段。Intel 公司推出的 MCS – 96 系列单片机,将一些用于测控系统的
模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中,体现了单片机的微控制
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器特征。随着 MCS – 51 系列的广应用,许多电气厂商竞相使用 80C51 为内核,
将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道 A/D 转换部件、可靠性技
术等应用到单片机中,增强了外围电路路功能,强化了智能控制的特征。
1.2.4 第四阶段(1990—):
微控制器的全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用,
出现了高速、大寻址范围、强运算能力的 8 位/16 位/32 位通用型单片机,以及
小型廉价的专用型单片机。
[2]
1.3 单片机的发展趋势
目前,单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着 CMOS 化、
低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。
下面是单片机的主要发展趋势。 CMOS 化 近年,由于 CHMOS 技术的进小,大大地
促进了单片机的 CMOS 化。CMOS 芯片除了低功耗特性之外,还具有功耗的可控性,
使单片机可以工作在功耗精细管理状态。这也是今后以 80C51 取代 8051 为标准
MCU 芯片的原因。因为单片机芯片多数是采用 CMOS(金属栅氧化物)半导体工艺
生产。CMOS 电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。采用双极型半导
体工艺的 TTL 电路速度快,但功耗和芯片面积较大。随着技术和工艺水平的提高,
又出现了 HMOS(高密度、高速度 MOS)和 CHMOS 工艺。CHMOS 和 HMOS 工艺的结
合。目前生产的 CHMOS 电路已达到 LSTTL 的速度,传输延迟时间小于 2ns,它的
综合优势已在于 TTL 电路。因而,在单片机领域 CMOS 正在逐渐取代 TTL 电路。
低功耗化 单片机的功耗已从 Ma 级,甚至 1uA 以下;使用电压在 3~6V 之间,完
全适应电池工作。低功耗化的效应不仅是功耗低,而且带来了产品的高可靠性、
高抗干扰能力以及产品的便携化。 低电压化 几乎所有的单片机都有 WAIT、STOP
等省电运行方式。允许使用的电压范围越来越宽,一般在 3~6V 范围内工作。低
电压供电的单片机电源下限已可达 1~2V。目前 0.8V 供电的单片机已经问世。 低
噪声与高可靠性 为提高单片机的抗电磁干扰能力,使产品能适应恶劣的工作环
境,满足电磁兼容性方面更高标准的要求,各单片厂家在单片机内部电路中都采
用了新的技术措施。 大容量化 以往单片机内的 ROM 为 1KB~4KB,RAM 为
64~128B。但在需要复杂控制的场合,该存储容量是不够的,必须进行外接扩充。
为了适应这种领域的要求,须运用新的工艺,使片内存储器大容量化。目前,单
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片机内 ROM 最大可达 64KB,RAM 最大为 2KB。 高性能化 主要是指进一步改进 CPU
的性能,加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性。采用精简指令集(RISC)
结构和流水线技术,可以大幅度提高运行速度。现指令速度最高者已达 100MIPS
(Million Instruction Per Seconds,即兆指令每秒),并加强了位处理功能、
中断和定时控制功能。这类单片机的运算速度比标准的单片机高出 10 倍以上。
由于这类单片机有极高的指令速度,就可以用软件模拟其 I/O 功能,由此引入了
虚拟外设的新概念。 小容量、低价格化 与上述相反,以 4 位、8 位机为中心的
小容量、低价格化也是发展动向之一。这类单片机的用途是把以往用数字逻辑集
成电路组成的控制电路单片化,可广泛用于家电产品。 外围电路内装化 这也是
单片机发展的主要方向。随着集成度的不断提高,有可能把众多的各种处围功能
器件集成在片内。除了一般必须具有的 CPU、ROM、RAM、定时器/计数器等以外,
片内集成的部件还有模/数转换器、DMA 控制器、声音发生器、监视定时器、液
晶显示驱动器、彩色电视机和录像机用的锁相电路等。 串行扩展技术 在很长一
段时间里,通用型单片机通过三总线结构扩展外围器件成为单片机应用的主流结
构。随着低价位 OTP(One Time Programble)及各种类型片内程序存储器的发展,
加之处围接口不断进入片内,推动了单片机“单片”应用结构的发展。特别是 I
C、SPI 等串行总线的引入,可以使单片机的引脚设计得更少,单片机系统结构
更加简化及规范化。 随着半导体集成工艺的不断发展,单片机的集成度将更高、
体积将更小、功能将列强。在单片机家族中,80C51 系列是其中的佼佼者,加之
Intel 公司将其 MCS –51 系列中的 80C51 内核使用权以专利互换或出售形式转
让给全世界许多著名 IC 制造厂商,如 Philips、 NEC、Atmel、AMD、华邦等,这
些公司都在保持与 80C51 单片机兼容的基础上改善了 80C51 的许多特性。这样,
80C51 就变成有众多制造厂商支持的、发展出上百品种的大家族,现统称为 80C51
系列。80C51 单片机已成为单片机发展的主流。专家认为,虽然世界上的 MCU 品
种繁多,功能各异,开发装置也互不兼容,但是客观发展表明,80C51 可能最终
形成事实上的标准 MCU 芯片。 单片机的组成及特点 单片机是微型机的一个主要
分支,在结构上的最大特点是把 CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电
路集成在一块超大规模集成电路芯片上。就其组成和功能而言,一块单片机芯片
就是一台计算机。
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