基于单片机的led汉字点阵显示屏的设计毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机的led汉字点阵显示屏的设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

由于在 PC 上修改原理电路图要比在实验箱上修改硬件电路容易得多，而且还可以根据设计要求采用不同元器件，或者修改元器件参数以获得不同输出结果，在成功进行虚拟仿真并获得期望结果的条件下，再制作实际硬件进行在线调试，可以获得事半功倍的效果。 学生普遍反映，在 Proteus 软件平台上学习单片机知识，比以往单纯学习书本知识更易于接受，以原理图虚拟模型进行程序仿真调试，更易于提高单片机编程能力，还可以通过绘制和修改原理电路图增加很多实践经验。 毕 业 设 计 5 Proteus 组合了高级原理布图、 混合模式 SPICE 仿真 、 PCB 设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统。 此系统受益于 15 年来的持续开发 ， 被《电子世界》在其对 PCB 设计系统的比较文章中评为最好产品 —“ The Route to PCB CAD”。 Proteus 产品系列也包含了我们革命性的 VSM 技术 ， 用户可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真。 用户甚至可以实时采用诸如 LED/LCD、键盘、 RS232 终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。 其功能模块： —个易用而又功能强大的 ISIS 原理布图工具； PROSPICE 混合模型 SPICE 仿真； ARES PCB 设计。 PROSPICE 仿真器的一个扩展 Proteus VSM：便于包括所有相关的器件的基于微处理器设计的协同仿真。 此外，还可以结合微控制器软件使用动态的键盘 、 开关 、 按钮 、 LED， 甚至 LCD 显示 CPU 模型。 支持许多通用的微控制器，如 PIC、 AVR、 HC11 以及 8051； 交互的装置模型包括： LED 和 LCD 显示 ， RS232 终端 ， 通用键盘；强大的调试工具 ： 包括寄存器和存储器 ， 断点和单步模式； IAR CSPY 和 Keil u Vision2 等开发工具的源层调试；应用特殊模型的 DLL 界面提供有关元件库的全部文件。 Keil u Vision3 介绍 Keil C51 是 美国 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容单片机 C 语言软件开发系统，与汇编相比， C 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。 Keil 提供了包括 C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境 (uVision)将这些部分组合在一起。 运行 Keil 软件需要 WIN9 NT、 WIN20 WINXP 等操作系统。 如果你使用 C 语言编程，那么 Keil 几乎就是你的不二之选，即使不使用 C 语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。 1． 系统概述 Keil C51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全 Windows界面。 另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到 Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。 在 开发大型软件时更能体现高级语言的优势。 2． Keil C51 单片机软件开发系统的整体结构 C51 工具包的整体结构， uVision 与 Ishell 分别是 C51 for Windows 和 for Dos 的集成开发环境 (IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。 开发人员可用 IDE 本身或其它 编辑器 编辑 C 或汇编源文件。 然后分别由 C51 及 C51编译器编译生成目标文件 (.OBJ)。 目标文件可由 LIB51 创建生成库文件，也可以与毕 业 设 计 6 库文件一起经 L51 连接定位生成绝对目标文件 (ABS)。 ABS 文件由 OH51 转换成标准的 Hex 文件，以供调试器 dScope51 或 tScope51 使用进行 源代码 级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如 EPROM 中。 使用独立的 Keil 仿真器时，注意事项： (1)仿真器标配 的晶振 ，但用户可以在仿真器上的晶振插孔中换插其他频率的晶振。 (2)仿真器上的复位按钮只复位仿真芯片，不复位目标系统。 (3)仿真芯片的 31 脚 (/EA)已接至高电平，所以仿真时只能使用片内 ROM，不能使用片外 ROM；但仿真器外引插针中的 31 脚并不与仿真芯片的 31 脚相连，故该仿真器仍可插入到扩展有外部 ROM（其 CPU 的 /EA 引脚接至低电平）的目标系统中使用。 Keil u Vision3 与 Proteus 的连接 Keil u Vision3 和 Proteus 的连接需要分别设置这两个软件，设置好后必须把 Keil工 程的所有文件和 Proteus工程的所有文件放在一个文件夹里面。 打开 Keil和 Proteus项目， 点击 Debug—start/stop debug session 就开始进入联调，点击单步运行，这时可以看到原本没有动过的 Protues 现在开始根据你运行到的程序位置而显示不同的现象，说明联调已经成功了。 本系统的仿真效果如图 21 所示，显示内容为“”。 图 21 电路仿真效果图 硬件仿真电路 下位机汉字显示的仿真 下位机的仿真电路，没有涉及到上位机向下位机传输数据的部分，可以将字模信息直接放到程 序中，烧录到单片机中。 进行这部分仿真的目的是确认汉字的显示原理，图 22 是这部分的硬件仿真电路图。 毕 业 设 计 7 图 22 部分硬件仿真图 EEPROM 外扩存储器读写的仿真 上位机向模拟下位机传送数据，并存入 24C32，然后通过 P2 口连接的发光二极管显示出这个字节的数据，图 23 为电路效果图，写入一个 8 字节数据，然后将其读出，由 P2 口输出，八位二进制数据为“ 01100110”。 图 23 24C32读写仿真图 下位机接收上位机传输数据的仿真 下位机接收上位机传送的数据必定是在同一台电脑上完成的 ，进行的类似内部毕 业 设 计 8 信息的传送，因此，需要在电脑上安装虚拟串口，让 Proteus 仿真时识别的是虚拟串口，图 24 是虚拟串口仿真软件，此图显示的 COM1 与 COM2 已经连接上，即图 25 电脑的设备管理器所示。 图 24 虚拟串口仿真软件界面 图 25 设备管理器串口显示图 Proteus 仿真软件提供了一个数据接收的显示仪器，通过它可以观察到上位机下传的数据信息。 只需将单片机的数据线 (RXD)与该仿真仪器的 RXD 端相连即可。 图 26 是本部分的仿真电路图。 毕 业 设 计 9 图 26 下位机接收数据仿真电路图 调试过程 1．问题：电路按原理图连接完整，此时该系统的行驱动部分用到了 TIP127 大功率放大管，放大电流，以便同时驱动 8 块 88LED 点阵屏的行。 而在仿真时 TIP127的输出端（集电极）显示却为灰色。 解决方法：经过查阅， Proteus 中的输入输出端显示的状态用红色、蓝色、灰色、黄色四种颜色来表示，红色代表高电平，蓝色代表低电平，灰色代表没有电平或者不稳定，黄色代表短路。 因此初步判定 TIP127 的输出不稳定，使电路处于暂停状态，用 Proteus 中的仿真数字电压表测 74LS138 译码器的输出端电压为 5V，电流不用测，便可推断仿真电路中译码器的输出电流可以驱动足够多的 LED 点阵屏，不用再次放大。 去掉电路中的 TIP127，将 74LS138 译码器的输出端与 LED 点阵屏直接相连，运行电路，出现了预期的效果。 2．问题： Proteus 中的默认电源为 VCC=5V， GND=0，当我们要使用其它电压值时该如何设置。 毕 业 设 计 10 解决方法：点击菜单栏的 Design 下拉菜单的 Configure Power Rails„选项，打开后如图 27~29 所示。 图 27 注意： Name 可以随意改变， Voltage 值才是电压值。 图 28 图 29 3．问题： Proteus 中电解电容正负极的判断 毕 业 设 计 11 解决方法：通用电解电容 (CAPELEC)的正负极，如图 210 所示。 图 210 当不知道元件的正负时，可以通过以下方法来分辨出元件的正负极 ，如图 211所示。 (1)把元件放到工作区中，右击元件 ， 选择 Depose。 (2)双击元件的一个引脚，在 Pin Name 中可以看出正负极了。 图 211 4．问题：下载仿真时，文件夹内会生成一个 PWI 格式的文件，一旦有了这个文件，下次仿真时， Proteus 的仿真电路打不开，甚至在 仿真阶段会出现软件崩溃。 解决方法：由于在第一次仿真后就发现生成了 PWI 格式的文件，猜测应该是它毕 业 设 计 12 的问题，删除后，可以正常打开仿真电路，但仍不知道这个是什么文件，经过上网查阅有人说 PWI 的文件与 crack 序列号有关，通过 hex 文件，查看是关于 sch 的一些设置参数和图纸的 size。 3 硬件部分 单片机简介 单片机诞生于 20 世纪 70 年代末，经历了 SCM、 MCU、 SoC 三大阶段。 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。 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。 单片机的发展及应用 单片机是为了满足工业控制的需要而诞生的，是自动控制系统的核心，因而主要应用于工业控制、智能仪器仪表、家用电器中。 1975 年美国德克斯仪器公司研制成第一片单片机至今，单片机有了飞速的发展，它体积小，个性突出，价格低的特点极大增强它在各领域应用范围。 如果将 8 位单片机为起点，它的发展过程可分为以下几个阶段： 第一阶段 (19761978)：单片 机的 探索 阶段。 以 Intel 公司的 MCS – 48 为代表。 MCS – 48 的推出是在工控领域的 探索 ，参与这一 探索 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。 第二阶段 (19781982)： 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。 MCS51 设置了经典的 8 位单片机的总线结构，包括 8 位毕 业 设 计 13 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。 (2)CPU 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。 第三阶段 (19821990)： 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。 第四阶段（ 1990 年以后） ：微控制器的全面发展 ，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。 单片机的应用 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。 导弹 的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能 IC 卡 ，民用豪华轿车的安全保障系统， 录像机 、 摄像机 、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。 更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。 因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。 单片机的开发平台 单片机的应用首先要考虑的是它的开发平台，也即我们常说的开发环境。 由于Intel 公司的 MCS51 系列较早进入我国，事实上已形成了工业标准， MCS51 的单片机应用场合随处可见，它的软件资源相当丰富， 硬件的支持也很完善，价廉物美的开发器材随处可取。 国内的大部分单片机开发工程技术人员还是普遍使用汇编语言编写程序。 汇编语言有其缺陷性，但它编写的代码最小，最直接，效率也最高，所以还深得用户接受。 但是，它有着固有的缺陷，必须十分了解所用单片机的硬件结构，程序编写困难，代码难以理解，不易于识读，难于移植，排错困难，编写程序花的时间相当多，。