單片機(jī)LED顯示系統(tǒng)

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《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(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則以及標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和貯存。該標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)、制造、改造、維修和驗(yàn)收，鏟斗挖泥船可參照使用。

第1章51系列單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述

1.151單片機(jī)概述1

1.1.1單片機(jī)的分類(lèi)1

1.1.28051單片機(jī)的應(yīng)用3

1.1.38051單片機(jī)的開(kāi)發(fā)3

1.1.48051單片機(jī)型號(hào)的選擇4

1.1.5單片機(jī)學(xué)習(xí)的要點(diǎn)4

1.251單片機(jī)基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4

1.2.151單片機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖及引腳4

1.2.2MCS51系列單片機(jī)主要功能部件6

1.2.3典型時(shí)鐘電路和復(fù)位電路7

1.2.48051單片機(jī)I/O結(jié)構(gòu)7

1.351單片機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)8

1.3.1程序存儲(chǔ)器9

1.3.2外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器10

1.3.3內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間11

1.3.4MCS51單片機(jī)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(jī)的指令系統(tǒng)及匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì)要點(diǎn)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(lèi)型21

1.5匯編程序設(shè)計(jì)34

1.5.1三種基本的程序結(jié)構(gòu)34

1.5.2匯編程序設(shè)計(jì)的要點(diǎn)35

1.651單片機(jī)主要擴(kuò)展功能部件39

1.6.1MCS51單片機(jī)定時(shí)/計(jì)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(yīng)用基礎(chǔ)

2.1KeilC51簡(jiǎn)介62

2.2C51程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)63

2.2.1C語(yǔ)言的特點(diǎn)63

2.2.2一個(gè)簡(jiǎn)單的C51例子63

2.2.3C51的基礎(chǔ)知識(shí)64

2.2.4存儲(chǔ)空間定義64

2.2.5C51數(shù)據(jù)類(lèi)型65

2.2.6C51存儲(chǔ)空間的定義67

2.2.7C51的常量67

2.2.8C51常用運(yùn)算符68

2.2.9C51表達(dá)式73

2.2.10C51的基本語(yǔ)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(jié)構(gòu)(struct)86

2.3.4聯(lián)合(union)87

2.4C51基本應(yīng)用90

2.4.1I/O口字節(jié)操作應(yīng)用90

2.4.2I/O口位操作應(yīng)用90

2.4.3計(jì)數(shù)器應(yīng)用91

2.4.4外部中斷應(yīng)用91

2.4.5串行口中斷應(yīng)用92

2.4.6鍵盤(pán)顯示程序93

第3章鐵電單片機(jī)VRS51L3074

3.1VRS51L3074概述104

3.1.1功能說(shuō)明104

3.1.2引腳說(shuō)明106

3.1.3指令系統(tǒng)109

3.2VRS51L3074的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)113

3.2.1內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chǔ)器組織120

3.2.4外部數(shù)據(jù)總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)123

3.2.5FRAM鐵電存儲(chǔ)器的使用127

3.3VRS51L3074芯片配置133

3.3.1系統(tǒng)時(shí)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(jí)137

3.4通用I/O口138

3.4.1I/O口結(jié)構(gòu)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(qū)動(dòng)能力141

3.4.6I/O口狀態(tài)變化監(jiān)控141

3.5定時(shí)/計(jì)數(shù)器142

3.5.1定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0、T1143

3.5.2定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2147

3.5.3定時(shí)器級(jí)聯(lián)150

3.5.4定時(shí)器應(yīng)用例程151

3.6脈沖寬度計(jì)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(jì)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(yùn)行控制167

3.8.2SPI配置和狀態(tài)監(jiān)控168

3.8.3SPI傳輸字長(zhǎng)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(yùn)行控制175

3.9.2I2C從機(jī)在線(xiàn)狀態(tài)檢查178

3.9.3從機(jī)ID設(shè)置與I2C高級(jí)配置180

3.9.4I2C例程181

3.10脈沖寬度調(diào)制器(PWMs)184

3.10.1PWM輸出波形控制185

3.10.2PWM模塊時(shí)鐘配置188

3.10.3PWM模塊例程188

3.10.4PWM模塊的定時(shí)器工作模式191

3.11增強(qiáng)型算術(shù)單元(AU)194

3.11.1算術(shù)單元控制寄存器195

3.11.2算術(shù)單元數(shù)據(jù)寄存器198

3.11.3桶式移位器200

3.11.4增強(qiáng)型算術(shù)單元整體結(jié)構(gòu)201

3.11.5算術(shù)單元基本運(yùn)算例程201

3.12看門(mén)狗定時(shí)器(WDT)202

3.12.1看門(mén)狗定時(shí)器的控制203

3.12.2采用外部時(shí)鐘的情況下WDT的復(fù)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(jí)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(duì)系統(tǒng)的影響211

3.14.2板級(jí)JTAG接口的實(shí)現(xiàn)212

3.14.3VRS51L3074調(diào)試器212

3.15Flash編程接口（FPI）212

3.15.1與FPI模塊相關(guān)的特殊功能寄存器212

3.15.2Flash存儲(chǔ)器讀操作215

3.15.3Flash存儲(chǔ)器擦除217

3.15.4Flash存儲(chǔ)器寫(xiě)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?fàn)顩r、趨勢(shì)224

4.1.1LED發(fā)光原理224

4.1.2LED發(fā)展歷史及趨勢(shì)225

4.2LED顯示屏基本模塊介紹226

4.2.1光學(xué)和人眼視覺(jué)知識(shí)226

4.2.2LED器件主要參數(shù)227

4.2.3雙基色點(diǎn)陣LED模塊簡(jiǎn)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(nèi)雙基色LED單元板結(jié)構(gòu)介紹229

4.3.2驅(qū)動(dòng)方式分析230

4.3.3室內(nèi)雙基色單元板電路分析232

4.4LED顯示屏分類(lèi)及亮度、灰度控制237

4.4.1LED顯示屏分類(lèi)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(yīng)用及維護(hù)概述241

4.5.1LED顯示屏的方案設(shè)計(jì)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(duì)單片機(jī)的基本要求245

5.1.1LED顯示屏對(duì)單片機(jī)控制系統(tǒng)的基本要求245

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

5.1.3指令優(yōu)化對(duì)字節(jié)處理時(shí)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(dòng)顯示255

5.3LED顯示屏動(dòng)態(tài)顯示數(shù)據(jù)的組織258

5.3.1動(dòng)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(biāo)與存儲(chǔ)單元字節(jié)地址i、位地址j之間的關(guān)系261

5.4顯示效果與占用顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器大小的關(guān)系263

5.4.1顯示效果與占用顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器大小的關(guān)系263

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

5.4.3多RAM并行輸出時(shí)雙RAM并行輸出方式的擴(kuò)展270

第6章基于51系列單片機(jī)的小型LED顯示屏控制系統(tǒng)

6.1單片機(jī)直接驅(qū)動(dòng)LED顯示屏272

6.1.1顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)器中272

6.1.2顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在擴(kuò)展的外部并行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中278

6.2利用單片機(jī)外部讀寫(xiě)信號(hào)驅(qū)動(dòng)LED顯示屏279

6.2.1單片機(jī)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展279

6.2.2多個(gè)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展280

6.3利用單片機(jī)SPI接口驅(qū)動(dòng)LED顯示屏287

6.3.1SPI接口的特點(diǎn)287

6.3.2利用SPI接口驅(qū)動(dòng)LED顯示屏288

6.4單片機(jī)直接驅(qū)動(dòng)LED顯示屏應(yīng)用實(shí)例291

第7章單片機(jī)擴(kuò)展外部地址計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)大型LED顯示屏

7.1單片機(jī)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)間上的限制297

7.2利用單片機(jī)多RAM技術(shù)驅(qū)動(dòng)大型LED顯示屏301

7.2.1并行RAM方式301

7.2.2串行存儲(chǔ)器方式307

7.3利用LED顯示屏單元板排列方式驅(qū)動(dòng)超長(zhǎng)LED顯示屏308

7.3.1超長(zhǎng)LED顯示屏面臨的問(wèn)題308

7.3.2LED顯示屏的雙向排列方式308

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

7.4利用多單片機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)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(shè)計(jì)315

7.5.1DSP的特點(diǎn)及在LED顯示屏控制系統(tǒng)中的應(yīng)用315

7.5.2基于FPGA的系統(tǒng)時(shí)序電路設(shè)計(jì)316

7.5.3顯示存儲(chǔ)器模塊設(shè)計(jì)317

7.5.4LED顯示屏分區(qū)317

7.5.5顯示存儲(chǔ)器掃描時(shí)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(kù)的生成與使用320

8.1.1漢字編碼簡(jiǎn)介321

8.1.2點(diǎn)陣漢字字庫(kù)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(shè)計(jì)322

8.2控制卡與PC機(jī)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(chǔ)器地址位置331

8.2.5PC機(jī)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(jī)對(duì)下載數(shù)據(jù)的預(yù)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(zhuǎn)換342

第9章LED顯示屏單片機(jī)控制系統(tǒng)編程

9.1基于SPI的Flash存儲(chǔ)器讀寫(xiě)346

9.1.1SST25系列串行Flash存儲(chǔ)器346

9.1.2基于51單片機(jī)SPI接口的串行Flash驅(qū)動(dòng)程序350

9.2字符控制及處理程序設(shè)計(jì)359

9.2.1字符控制處理程序設(shè)計(jì)360

9.2.2字符點(diǎn)陣字模提取程序設(shè)計(jì)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(chǎng)顯示程序設(shè)計(jì)384

9.4串行口通信模塊設(shè)計(jì)385

9.4.151單片機(jī)端串行口收發(fā)模塊385

9.4.251單片機(jī)端串行口擴(kuò)展程序模塊388

9.5基于DS1302時(shí)鐘模塊程序設(shè)計(jì)391

9.5.1DS1302的結(jié)構(gòu)及工作原理391

9.5.2DS1302的控制字節(jié)說(shuō)明391

9.5.3復(fù)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(shè)計(jì)393

9.6基于DS18B20溫度傳感器的模塊設(shè)計(jì)395

9.6.1DS18B20的工作時(shí)序396

9.6.2DS18B20的程序設(shè)計(jì)397

第10章VRS51L3074在LED顯示屏控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

10.1VRS51L3074與標(biāo)準(zhǔn)51單片機(jī)的比較401

10.1.1VRS51L3074運(yùn)行速度401

10.1.2VRS51L3074的高速增強(qiáng)型SPI接口402

10.1.3VRS51L3074的定時(shí)/計(jì)數(shù)器402

10.1.4VRS51L3074的增強(qiáng)型算術(shù)運(yùn)算單元402

10.1.5VRS51L3074的其他部件403

10.2VRS51L3074的基本應(yīng)用403

10.3VRS51L3074的RAM擴(kuò)展應(yīng)用407

10.4VRS51L3074擴(kuò)展硬件地址計(jì)數(shù)器409

10.5VRS51L3074的擴(kuò)展“雙端口”串行FRAM412

附錄AASCII碼表415

附錄BMCS51單片機(jī)常用資料416

附錄CC51中的關(guān)鍵字和常用函數(shù)425

附錄DKeilμVision3中高性能鐵電單片機(jī)（VRS51L2xxx/3xxx）的相關(guān)配置簡(jiǎn)介435

附錄E常用芯片引腳圖440

E.1CPU440

E.2驅(qū)動(dòng)芯片442

E.3其他444

附錄F異步室內(nèi)雙基色LED顯示屏故障排查簡(jiǎn)明手冊(cè)449

附錄GLED雙基色單元板原理圖451

參考文獻(xiàn)455

在簡(jiǎn)要講述普通51單片機(jī)和C51編程的基礎(chǔ)上，《基于51系列單片機(jī)的LED顯示屏開(kāi)發(fā)技術(shù)》還對(duì)具有40MHz工作頻率、單指令周期的增強(qiáng)型51單片機(jī)——VRS51L3074及其在LED顯示屏控制系統(tǒng)中的應(yīng)用做了詳細(xì)介紹?！痘?1系列單片機(jī)的LED顯示屏開(kāi)發(fā)技術(shù)》是國(guó)內(nèi)第一本針對(duì)鐵電單片機(jī)的書(shū)籍，為初學(xué)鐵電單片機(jī)或是希望了解該單片機(jī)的讀者提供了較為全面的資料和開(kāi)發(fā)例程。此外還對(duì)通用LED顯示屏上位機(jī)控制軟件設(shè)計(jì)、LED顯示屏控制系統(tǒng)常用時(shí)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(jìn)行分析和講解。這些內(nèi)容是作者近幾年來(lái)部分開(kāi)發(fā)工作的實(shí)踐總結(jié)，有些是根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)產(chǎn)品的提煉和推廣。

《基于51系列單片機(jī)的LED顯示屏開(kāi)發(fā)技術(shù)》內(nèi)容豐富實(shí)用，圖文并茂，適用于從事單片機(jī)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用以及從事LED控制系統(tǒng)的研發(fā)人員和工程技術(shù)人員使用，也可以作為單片機(jī)愛(ài)好者、鐵電單片機(jī)初學(xué)者，以及使用C51編程的研究生、本科生、專(zhuān)科生畢業(yè)設(shè)計(jì)的參考用書(shū)。