單片機LED顯示系統(tǒng)

國家標準《疏浚軌跡與剖面顯示系統(tǒng)》（GB/T 39213-2020）規(guī)定了挖泥船疏浚軌跡與剖面顯示系統(tǒng)的要求、試驗方法、檢驗規(guī)則以及標志、包裝、運輸和貯存。該標準適用于耙吸、絞吸、抓斗挖泥船疏浚軌跡與剖面顯示系統(tǒng)的設計、制造、改造、維修和驗收，鏟斗挖泥船可參照使用。

第1章51系列單片機系統(tǒng)結構概述

1.151單片機概述1

1.1.1單片機的分類1

1.1.28051單片機的應用3

1.1.38051單片機的開發(fā)3

1.1.48051單片機型號的選擇4

1.1.5單片機學習的要點4

1.251單片機基本系統(tǒng)結構4

1.2.151單片機的結構框圖及引腳4

1.2.2MCS51系列單片機主要功能部件6

1.2.3典型時鐘電路和復位電路7

1.2.48051單片機I/O結構7

1.351單片機存儲器結構8

1.3.1程序存儲器9

1.3.2外部數(shù)據(jù)存儲器10

1.3.3內部數(shù)據(jù)存儲器空間11

1.3.4MCS51單片機特殊功能寄存器13

1.3.5常用特殊功能寄存器14

1.451單片機的指令系統(tǒng)及匯編語言設計要點16

1.4.1指令格式16

1.4.2偽指令17

1.4.3尋址方式19

1.4.4指令類型21

1.5匯編程序設計34

1.5.1三種基本的程序結構34

1.5.2匯編程序設計的要點35

1.651單片機主要擴展功能部件39

1.6.1MCS51單片機定時/計數(shù)器39

1.6.2中斷系統(tǒng)47

1.6.3串行口54

第2章C51應用基礎

2.1KeilC51簡介62

2.2C51程序設計基礎知識63

2.2.1C語言的特點63

2.2.2一個簡單的C51例子63

2.2.3C51的基礎知識64

2.2.4存儲空間定義64

2.2.5C51數(shù)據(jù)類型65

2.2.6C51存儲空間的定義67

2.2.7C51的常量67

2.2.8C51常用運算符68

2.2.9C51表達式73

2.2.10C51的基本語句74

2.3C51的函數(shù)與數(shù)組80

2.3.1函數(shù)的定義81

2.3.2數(shù)組83

2.3.3結構(struct)86

2.3.4聯(lián)合(union)87

2.4C51基本應用90

2.4.1I/O口字節(jié)操作應用90

2.4.2I/O口位操作應用90

2.4.3計數(shù)器應用91

2.4.4外部中斷應用91

2.4.5串行口中斷應用92

2.4.6鍵盤顯示程序93

第3章鐵電單片機VRS51L3074

3.1VRS51L3074概述104

3.1.1功能說明104

3.1.2引腳說明106

3.1.3指令系統(tǒng)109

3.2VRS51L3074的存儲器結構113

3.2.1內部數(shù)據(jù)存儲區(qū)114

3.2.2特殊功能寄存器區(qū)114

3.2.3外部數(shù)據(jù)存儲器組織120

3.2.4外部數(shù)據(jù)總線訪問123

3.2.5FRAM鐵電存儲器的使用127

3.3VRS51L3074芯片配置133

3.3.1系統(tǒng)時鐘配置133

3.3.2處理器工作模式控制135

3.3.3功能模塊使能控制136

3.3.4功能模塊I/O映射與優(yōu)先級137

3.4通用I/O口138

3.4.1I/O口結構139

3.4.2I/O口方向配置139

3.4.3I/O口輸入使能控制140

3.4.4I/O口鎖存器140

3.4.5I/O口驅動能力141

3.4.6I/O口狀態(tài)變化監(jiān)控141

3.5定時/計數(shù)器142

3.5.1定時/計數(shù)器T0、T1143

3.5.2定時/計數(shù)器T2147

3.5.3定時器級聯(lián)150

3.5.4定時器應用例程151

3.6脈沖寬度計數(shù)器(PWC)151

3.6.1PWC模塊配置寄存器153

3.6.2PWC模塊配置操作155

3.6.3PWC模塊例程155

3.7串行口156

3.7.1串行口UART0157

3.7.2串行口UART1159

3.7.3串行通信波特率計算161

3.7.4UART0和UART1引腳映射162

3.7.5串行口例程163

3.8SPI接口166

3.8.1SPI運行控制167

3.8.2SPI配置和狀態(tài)監(jiān)控168

3.8.3SPI傳輸字長171

3.8.4SPI數(shù)據(jù)寄存器172

3.8.5SPI數(shù)據(jù)輸入/輸出173

3.8.6可變位數(shù)據(jù)傳輸174

3.9I2C接口175

3.9.1I2C運行控制175

3.9.2I2C從機在線狀態(tài)檢查178

3.9.3從機ID設置與I2C高級配置180

3.9.4I2C例程181

3.10脈沖寬度調制器(PWMs)184

3.10.1PWM輸出波形控制185

3.10.2PWM模塊時鐘配置188

3.10.3PWM模塊例程188

3.10.4PWM模塊的定時器工作模式191

3.11增強型算術單元(AU)194

3.11.1算術單元控制寄存器195

3.11.2算術單元數(shù)據(jù)寄存器198

3.11.3桶式移位器200

3.11.4增強型算術單元整體結構201

3.11.5算術單元基本運算例程201

3.12看門狗定時器(WDT)202

3.12.1看門狗定時器的控制203

3.12.2采用外部時鐘的情況下WDT的復位控制204

3.12.3WDT基本配置例程204

3.13中斷系統(tǒng)205

3.13.1中斷系統(tǒng)概述205

3.13.2中斷允許控制207

3.13.3中斷源選擇208

3.13.4中斷優(yōu)先級209

3.13.5引腳變化中斷209

3.14VRS51L3074JTAG接口211

3.14.1激活JTAG接口對系統(tǒng)的影響211

3.14.2板級JTAG接口的實現(xiàn)212

3.14.3VRS51L3074調試器212

3.15Flash編程接口（FPI）212

3.15.1與FPI模塊相關的特殊功能寄存器212

3.15.2Flash存儲器讀操作215

3.15.3Flash存儲器擦除217

3.15.4Flash存儲器寫操作218

第4章LED顯示屏工作原理

4.1LED發(fā)光原理及其發(fā)展狀況、趨勢224

4.1.1LED發(fā)光原理224

4.1.2LED發(fā)展歷史及趨勢225

4.2LED顯示屏基本模塊介紹226

4.2.1光學和人眼視覺知識226

4.2.2LED器件主要參數(shù)227

4.2.3雙基色點陣LED模塊簡介228

4.3常用雙基色LED顯示屏基本控制單元229

4.3.1室內雙基色LED單元板結構介紹229

4.3.2驅動方式分析230

4.3.3室內雙基色單元板電路分析232

4.4LED顯示屏分類及亮度、灰度控制237

4.4.1LED顯示屏分類237

4.4.2LED顯示屏亮度及灰度控制理論238

4.5LED顯示屏工程應用及維護概述241

4.5.1LED顯示屏的方案設計241

4.5.2LED顯示屏的安裝243

4.5.3LED顯示屏的維修244

第5章LED顯示屏顯示數(shù)據(jù)的組織

5.1LED顯示屏控制系統(tǒng)對單片機的基本要求245

5.1.1LED顯示屏對單片機控制系統(tǒng)的基本要求245

5.1.2LED顯示屏對單片機數(shù)據(jù)處理方式的基本要求247

5.1.3指令優(yōu)化對字節(jié)處理時間的影響248

5.2LED顯示屏靜態(tài)顯示數(shù)據(jù)的組織251

5.2.1靜態(tài)顯示的LED顯示屏數(shù)據(jù)組織251

5.2.2靜態(tài)屏的滾動顯示255

5.3LED顯示屏動態(tài)顯示數(shù)據(jù)的組織258

5.3.1動態(tài)顯示的LED顯示屏數(shù)據(jù)組織258

5.3.2顯示區(qū)域中X、Y坐標與存儲單元字節(jié)地址i、位地址j之間的關系261

5.4顯示效果與占用顯示數(shù)據(jù)存儲器大小的關系263

5.4.1顯示效果與占用顯示數(shù)據(jù)存儲器大小的關系263

5.4.2采用雙RAM并行輸出降低顯示數(shù)據(jù)存儲器的占用267

5.4.3多RAM并行輸出時雙RAM并行輸出方式的擴展270

第6章基于51系列單片機的小型LED顯示屏控制系統(tǒng)

6.1單片機直接驅動LED顯示屏272

6.1.1顯示數(shù)據(jù)存儲在程序存儲器中272

6.1.2顯示數(shù)據(jù)存儲在擴展的外部并行數(shù)據(jù)存儲器中278

6.2利用單片機外部讀寫信號驅動LED顯示屏279

6.2.1單片機外部數(shù)據(jù)存儲器擴展279

6.2.2多個外部數(shù)據(jù)存儲器擴展280

6.3利用單片機SPI接口驅動LED顯示屏287

6.3.1SPI接口的特點287

6.3.2利用SPI接口驅動LED顯示屏288

6.4單片機直接驅動LED顯示屏應用實例291

第7章單片機擴展外部地址計數(shù)器驅動大型LED顯示屏

7.1單片機訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時間上的限制297

7.2利用單片機多RAM技術驅動大型LED顯示屏301

7.2.1并行RAM方式301

7.2.2串行存儲器方式307

7.3利用LED顯示屏單元板排列方式驅動超長LED顯示屏308

7.3.1超長LED顯示屏面臨的問題308

7.3.2LED顯示屏的雙向排列方式308

7.3.3超長LED顯示屏的數(shù)據(jù)組織與硬件實現(xiàn)309

7.4利用多單片機系統(tǒng)驅動超大型LED顯示屏313

7.5基于DSP與FPGA的LED顯示屏控制系統(tǒng)的設計315

7.5.1DSP的特點及在LED顯示屏控制系統(tǒng)中的應用315

7.5.2基于FPGA的系統(tǒng)時序電路設計316

7.5.3顯示存儲器模塊設計317

7.5.4LED顯示屏分區(qū)317

7.5.5顯示存儲器掃描時序控制電路318

第8章LED顯示屏的系統(tǒng)軟件編程

8.1漢字字庫的生成與使用320

8.1.1漢字編碼簡介321

8.1.2點陣漢字字庫321

8.1.3在Windows環(huán)境下提取字模的工作原理322

8.1.4提取字模的程序設計322

8.2控制卡與PC機的協(xié)議制定324

8.2.1控制命令字約定325

8.2.2配置文本編輯326

8.2.3直接數(shù)據(jù)格式定義329

8.2.4存儲器地址位置331

8.2.5PC機端串行口通信模塊331

8.3漢字字形的提取及圖片的嵌入333

8.3.1漢字字形提取334

8.3.2圖片的嵌入339

8.4PC機對下載數(shù)據(jù)的預處理339

8.4.1LED屏顯示信息編輯及提取340

8.4.2LED顯示數(shù)據(jù)生成340

8.4.3INTER格式數(shù)據(jù)轉換342

第9章LED顯示屏單片機控制系統(tǒng)編程

9.1基于SPI的Flash存儲器讀寫346

9.1.1SST25系列串行Flash存儲器346

9.1.2基于51單片機SPI接口的串行Flash驅動程序350

9.2字符控制及處理程序設計359

9.2.1字符控制處理程序設計360

9.2.2字符點陣字模提取程序設計367

9.3顯示程序372

9.3.1顯示程序指令表372

9.3.2讀顯示程序指令表378

9.3.3執(zhí)行顯示程序指令表381

9.3.4單場顯示程序設計384

9.4串行口通信模塊設計385

9.4.151單片機端串行口收發(fā)模塊385

9.4.251單片機端串行口擴展程序模塊388

9.5基于DS1302時鐘模塊程序設計391

9.5.1DS1302的結構及工作原理391

9.5.2DS1302的控制字節(jié)說明391

9.5.3復位392

9.5.4數(shù)據(jù)輸入/輸出392

9.5.5DS1302的寄存器392

9.5.6DS1302在LED控制卡上的硬件電路及軟件設計393

9.6基于DS18B20溫度傳感器的模塊設計395

9.6.1DS18B20的工作時序396

9.6.2DS18B20的程序設計397

第10章VRS51L3074在LED顯示屏控制系統(tǒng)中的應用

10.1VRS51L3074與標準51單片機的比較401

10.1.1VRS51L3074運行速度401

10.1.2VRS51L3074的高速增強型SPI接口402

10.1.3VRS51L3074的定時/計數(shù)器402

10.1.4VRS51L3074的增強型算術運算單元402

10.1.5VRS51L3074的其他部件403

10.2VRS51L3074的基本應用403

10.3VRS51L3074的RAM擴展應用407

10.4VRS51L3074擴展硬件地址計數(shù)器409

10.5VRS51L3074的擴展“雙端口”串行FRAM412

附錄AASCII碼表415

附錄BMCS51單片機常用資料416

附錄CC51中的關鍵字和常用函數(shù)425

附錄DKeilμVision3中高性能鐵電單片機（VRS51L2xxx/3xxx）的相關配置簡介435

附錄E常用芯片引腳圖440

E.1CPU440

E.2驅動芯片442

E.3其他444

附錄F異步室內雙基色LED顯示屏故障排查簡明手冊449

附錄GLED雙基色單元板原理圖451

參考文獻455

在簡要講述普通51單片機和C51編程的基礎上，《基于51系列單片機的LED顯示屏開發(fā)技術》還對具有40MHz工作頻率、單指令周期的增強型51單片機——VRS51L3074及其在LED顯示屏控制系統(tǒng)中的應用做了詳細介紹?！痘?1系列單片機的LED顯示屏開發(fā)技術》是國內第一本針對鐵電單片機的書籍，為初學鐵電單片機或是希望了解該單片機的讀者提供了較為全面的資料和開發(fā)例程。此外還對通用LED顯示屏上位機控制軟件設計、LED顯示屏控制系統(tǒng)常用時鐘芯片DS1302、溫度傳感器DS18B20、二極管等模塊控制程序和硬件電路進行分析和講解。這些內容是作者近幾年來部分開發(fā)工作的實踐總結，有些是根據(jù)實際生產(chǎn)產(chǎn)品的提煉和推廣。

《基于51系列單片機的LED顯示屏開發(fā)技術》內容豐富實用，圖文并茂，適用于從事單片機開發(fā)和應用以及從事LED控制系統(tǒng)的研發(fā)人員和工程技術人員使用，也可以作為單片機愛好者、鐵電單片機初學者，以及使用C51編程的研究生、本科生、專科生畢業(yè)設計的參考用書。