《基于51系列
单片机的
LED显示屏开发技术》以当今广告媒体中较为流行的LED显示屏控制
系统为背景,结合基于51系列单片机的硬件控制系统,对LED显示屏的数据组织方式和灰度、亮度控制做深度剖析,详细地讲解了如何利用LED单元板驱动控制方式高效率地排列存储器中的数据。《基于51系列单片机的LED显示屏开发技术》提供了一些经过实际应用项目验证的完整开发实例,供读者参考。在简要讲述普通51单片机和C51编程的基础上,《基于51系列单片机的LED显示屏开发技术》还对具有40 MHz工作频率、单指令周期的增强型51单片机——VRS51L3074及其在LED显示屏控制系统中的应用做了详细介绍。《基于51系列单片机的LED显示屏开发技术》是国内第一本针对铁电单片机的书籍,为初学铁电单片机或是希望了解该单片机的读者提供了较为全面的
资料和开发例程。此外还对通用LED显示屏上位机控制
软件设计、LED显示屏控制系统常用时钟芯片DS1302、温度传感器DS18B20等模块控制程序和硬件电路进行分析和讲解。这些内容是作者近几年来部分开发工作的实践总结,有些是根据实际生产产品的提炼和推广。
ET)>#zp+s 《基于51系列单片机的LED显示屏开发技术》内容丰富实用,图文并茂,适用于从事单片机开发和应用以及从事LED控制系统的研发人员和工程技术人员使用,也可以作为单片机爱好者、铁电单片机初学者,以及使用C51编程的研究生、本科生、专科生毕业设计的参考用书。
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azo0{`S? _R7 w?!t8 第1章 51系列单片机系统结构概述
k(vPg,X>m 1.1 51单片机概述1
O%-h&C3 1.1.1 单片机的分类1
RZO5=L9E 1.1.2 8051单片机的应用3
uUG*0Lj 1.1.3 8051单片机的开发3
YX*0?S 1.1.4 8051单片机型号的选择4
F6W}mMZH/N 1.1.5 单片机学习的要点4
x l0DN{PG 1.2 51单片机基本系统结构4
ID4~Gn 1.2.1 51单片机的结构框图及引脚4
9cQ_mgch 1.2.2 MCS51系列单片机主要功能部件6
;xK_qBIP 1.2.3 典型时钟电路和复位电路7
U<47WfcW 1.2.4 8051单片机I/O结构7
bC~~5Cm 1.3 51单片机存储器结构8
{B0h+. C 1.3.1 程序存储器9
]>Si0% 1.3.2 外部数据存储器10
''S&e 1.3.3 内部数据存储器空间11
dig~J\ 1.3.4 MCS51单片机特殊功能寄存器13
kZVm1W1 1.3.5 常用特殊功能寄存器14
Rg* J} 1.4 51单片机的指令系统及汇编语言设计要点16
Km3&N 1.4.1 指令格式16
@T&t.|` 1.4.2 伪指令17
nxaT.uFd1 1.4.3 寻址方式19
sG,+
1.4.4 指令类型21
mJC3@V
s 1.5 汇编程序设计34
#U=;T]!'$ 1.5.1 三种基本的程序结构34
u1cu]Sj0 1.5.2 汇编程序设计的要点35
gUVn;_ 1.6 51单片机主要扩展功能部件39
8g*hvPc 1.6.1 MCS51单片机定时/计数器39
= .oHnMX2M 1.6.2 中断系统47
}rbZ&IN\?E 1.6.3 串行口54
?_q+&)4-o 第2章 C51应用基础
4/*H.Fl 2.1 Keil C51简介62
c8A`<-\MfB 2.2 C51程序设计基础知识63
V5"HwN+` 2.2.1 C语言的特点63
5PZN^\^ 2.2.2 一个简单的C51例子63
kWL.ewTiex 2.2.3 C51的基础知识64
1;&;5 2.2.4 存储空间定义64
^0tw%6: 2.2.5 C51数据类型65
:\yc*OtX 2.2.6 C51存储空间的定义67
'iUg[{'+ 2.2.7 C51的常量67
7=P^_LcU 2.2.8 C51常用运算符68
fSA)G$b] 2.2.9 C51表达式73
f9TV%fG? 2.2.10 C51的基本语句74
"0&N} 2.3 C51的函数与数组80
C3VLV&wF 2.3.1 函数的定义81
?Zz'|.l@ 2.3.2 数组83
8Fq_i-u 2.3.3 结构(struct) 86
z.)p
P'CJo 2.3.4 联合(union)87
u&]vd / 2.4 C51基本应用90
K`k'}(vj 2.4.1 I/O口字节操作应用90
"T6# 2.4.2 I/O口位操作应用90
SH8/0g? 2.4.3 计数器应用91
fgF;&(b 2.4.4 外部中断应用91
27 GhE 2.4.5 串行口中断应用92
I@ \#up} 2.4.6 键盘显示程序93
Jx|I6y 第3章 铁电单片机VRS51L3074
7m1KR#j 3.1 VRS51L3074概述104
ijUzC>O+q 3.1.1 功能说明104
RT*5d;l0 3.1.2 引脚说明106
!.Zt[ g} 3.1.3 指令系统109
-5>NE35Cto 3.2 VRS51L3074的存储器结构113
UUtbD&\ 3.2.1 内部数据存储区114
p-$Cs _{Z 3.2.2 特殊功能寄存器区114
u oVNK 3.2.3 外部数据存储器组织120
d^V$Z6*
] 3.2.4 外部数据总线访问123
Mm=Mz 3.2.5 FRAM铁电存储器的使用127
y,m2(V 3.3 VRS51L3074芯片配置133
6C-YyI#s# 3.3.1 系统时钟配置133
'2^
Yw 3.3.2 处理器工作模式控制135
\4bWWy 3.3.3 功能模块使能控制136
JlZ0n; 3.3.4 功能模块I/O映射与优先级137
cF+ X,]=6 3.4 通用I/O口138
&%F@O<: 3.4.1 I/O口结构139
wu~hqd 3.4.2 I/O口方向配置139
O\beKBT; 3.4.3 I/O口输入使能控制140
raB+,Oi$G 3.4.4 I/O口锁存器140
",B'k 3.4.5 I/O口驱动能力141
/c-nE3+rn 3.4.6 I/O口状态变化监控141
}e{qW 3.5 定时/计数器142
*\XH+/]+ 3.5.1 定时/计数器T0、T1 143
%XRN]tsu 3.5.2 定时/计数器T2147
@Hjea1@t 3.5.3 定时器级联150
Hi,t@!! 3.5.4 定时器应用例程151
zg}YGu|J 3.6 脉冲宽度计数器(PWC)151
Z=$T1| 3.6.1 PWC模块配置寄存器153
x8N|($1 3.6.2 PWC模块配置操作155
'jaoO9KY
K 3.6.3 PWC模块例程155
Ex(3D[WmMW 3.7 串行口156
?&c:q3_-Z 3.7.1 串行口UART0157
r|R7-HI 3.7.2 串行口UART1159
fEnQE EU~P 3.7.3 串行通信波特率计算161
Tj`5L6N;8 3.7.4 UART0和UART1引脚映射162
_PXdzeI. 3.7.5 串行口例程163
dbF M,"^ 3.8 SPI接口166
_
Jc2&(; 3.8.1 SPI运行控制167
<$Yi]ty 3.8.2 SPI配置和状态监控168
9y] J/1# 3.8.3 SPI传输字长171
SBf FZw) 3.8.4 SPI数据寄存器172
1(gfdx9|b 3.8.5 SPI数据输入/输出173
9`Q@'(m 3.8.6 可变位数据传输174
B@K[3 3.9 I2C接口175
Fvl`2W94; 3.9.1 I2C运行控制175
d/U."V} 3.9.2 I2C从机在线状态检查178
ST',4Oph5 3.9.3 从机ID设置与I2C高级配置180
]|Z b\{
3.9.4 I2C例程181
$RO$}! 3.10 脉冲宽度调制器(PWMs)184
T1
MY X 3.10.1 PWM输出波形控制185
M<`|CVl 3.10.2 PWM模块时钟配置188
?9KGnOVu 3.10.3 PWM模块例程188
Z!{UWegun 3.10.4 PWM模块的定时器工作模式191
QZYU0;
VF 3.11 增强型算术单元(AU)194
[_!O<z_sB 3.11.1 算术单元控制寄存器195
l(kr'x 3.11.2 算术单元数据寄存器198
1mW % 3.11.3 桶式移位器200
p^QZ q>v 3.11.4 增强型算术单元整体结构201
h=+$>_&: 3.11.5 算术单元基本运算例程201
- r#K#v3 3.12 看门狗定时器(WDT)202
<d7xt*4 3.12.1 看门狗定时器的控制203
Ot9V< D6h 3.12.2 采用外部时钟的情况下WDT的复位控制204
NGTe4Crx 3.12.3 WDT基本配置例程204
L\ j: 3.13 中断系统205
+x1/-J8_sg 3.13.1 中断系统概述205
=uV,bG5V1 3.13.2 中断允许控制207
eBcJm 3.13.3 中断源选择208
w]!0< 3.13.4 中断优先级209
~"dhu]^ 3.13.5 引脚变化中断209
%$mjJw<|& 3.14 VRS51L3074 JTAG接口211
^eh/HnJs 3.14.1 激活JTAG接口对系统的影响211
K{DAOQ.z 3.14.2 板级JTAG接口的实现212
x>3@R0A1: 3.14.3 VRS51L3074调试器212
5K.+CO< 3.15 Flash编程接口(FPI)212
v '9m7$ 3.15.1 与FPI模块相关的特殊功能寄存器212
uP|FJLY 3.15.2 Flash存储器读操作215
V2 `>
]/| 3.15.3 Flash存储器擦除217
bBE+jqi2 3.15.4 Flash存储器写操作218
e!0OW7kV 第4章 LED显示屏工作
原理 z+VV}:Q 4.1 LED发光原理及其发展状况、趋势224
8LrK94 4.1.1 LED发光原理224
]PX}b 4.1.2 LED发展历史及趋势225
kC$I2[ t! 4.2 LED显示屏基本模块介绍226
dOXD{c 4.2.1
光学和人眼视觉知识226
>BoSw&T$Q 4.2.2 LED器件主要参数227
.Q\\dESn" 4.2.3 双基色点阵LED模块简介228
'2v f|CX 4.3 常用双基色LED显示屏基本控制单元229
3H8Al 4.3.1 室内双基色LED单元板结构介绍229
e}"wL g] 4.3.2 驱动方式分析230
!nw[ 4.3.3 室内双基色单元板电路分析232
b! tludb 4.4 LED显示屏分类及亮度、灰度控制237
=,:K) 4.4.1 LED显示屏分类237
Bc
^4 T1 4.4.2 LED显示屏亮度及灰度控制理论238
{bkGYx5.C 4.5 LED显示屏工程应用及维护概述241
9g@NcJ] 4.5.1 LED显示屏的方案设计241
d*-Xuv 4.5.2 LED显示屏的安装243
}76.6=~ 4.5.3 LED显示屏的维修244
JvJ;bFXD 第5章 LED显示屏显示数据的组织
F`&>NQb 5.1 LED显示屏控制系统对单片机的基本要求245
LDQ
e^ 5.1.1 LED显示屏对单片机控制系统的基本要求245
?r3e*qJGn 5.1.2 LED显示屏对单片机数据处理方式的基本要求247
{ymb\$f 5.1.3 指令优化对字节处理时间的影响248
H1T~u{8j} 5.2 LED显示屏静态显示数据的组织251
Pj!%ym3A 5.2.1 静态显示的LED显示屏数据组织251
O),I[kb 5.2.2 静态屏的滚动显示255
UR:n5V4 5.3 LED显示屏动态显示数据的组织258
L@A9{,9Pl 5.3.1 动态显示的LED显示屏数据组织258
z,+m[x=/N 5.3.2 显示区域中X、Y坐标与存储单元字节地址i、位地址j之间的关系261
` :5,e/5, 5.4 显示效果与占用显示数据存储器大小的关系263
Xj,j0 5.4.1 显示效果与占用显示数据存储器大小的关系263
?( 12aU 5.4.2 采用双RAM并行输出降低显示数据存储器的占用267
C*pLq5s 5.4.3 多RAM并行输出时双RAM并行输出方式的扩展270
Oz>io\P94 第6章 基于51系列单片机的小型LED显示屏控制系统
3o0IjZ=[> 6.1 单片机直接驱动LED显示屏272
^H!Lp[5c 6.1.1 显示数据存储在程序存储器中272
0/Q5d,'Y[2 6.1.2 显示数据存储在扩展的外部并行数据存储器中278
wAz,vq=x 6.2 利用单片机外部读写信号驱动LED显示屏279
-$R5 6.2.1 单片机外部数据存储器扩展279
CWMlZVG 6.2.2 多个外部数据存储器扩展280
+]L) >$6 6.3 利用单片机SPI接口驱动LED显示屏287
(xUFl@I! 6.3.1 SPI接口的特点287
0O;
Z 6.3.2 利用SPI接口驱动LED显示屏288
uI9lK 6.4 单片机直接驱动LED显示屏应用实例291
(`mOB6j 第7章 单片机扩展外部地址计数器驱动大型LED显示屏
v=Mz I#0L 7.1 单片机访问外部数据存储器时间上的限制297
5KaSWw/ 7.2 利用单片机多RAM技术驱动大型LED显示屏301
R=86w_ 7.2.1 并行RAM方式301
C->[$HcRa 7.2.2 串行存储器方式307
8Mb$+^zU 7.3 利用LED显示屏单元板排列方式驱动超长LED显示屏308
q]l\`/R%u 7.3.1 超长LED显示屏面临的问题308
V=9Bto00 7.3.2 LED显示屏的双向排列方式308
Eq7gcDQ 7.3.3 超长LED显示屏的数据组织与硬件实现309
Te}IMi: 7.4 利用多单片机系统驱动超大型LED显示屏313
MM*-i= 7.5 基于DSP与FPGA的LED显示屏控制系统的设计315
gTD%4V 7.5.1 DSP的特点及在LED显示屏控制系统中的应用315
Cha?7F[xL 7.5.2 基于FPGA的系统时序电路设计316
-faw: 7.5.3 显示存储器模块设计317
[Ekgft& 7.5.4 LED显示屏分区317
LOt#1Qv 7.5.5 显示存储器扫描时序控制电路318
6\mC$: F 第8章 LED显示屏的系统软件编程
auoA 8.1 汉字字库的生成与使用320
~,+[M- 8.1.1 汉字编码简介321
{4)5]62>u 8.1.2 点阵汉字字库321
Xr)g 8.1.3 在Windows环境下提取字模的工作原理322
MHn&;
A] 8.1.4 提取字模的程序设计322
`7$Oh{67 8.2 控制卡与PC机的协议制定324
ugRV5bUk 8.2.1 控制命令字约定325
KK .cDAR 8.2.2 配置文本编辑326
BDnBBbBrz 8.2.3 直接数据格式定义329
z22N7W=7 8.2.4 存储器地址位置331
>:fJhF@ 8.2.5 PC机端串行口通信模块331
nFVbQa~ 8.3 汉字字形的提取及图片的嵌入333
.Btv}b 8.3.1 汉字字形提取334
s'2y%E# 8.3.2 图片的嵌入339
\O,j}O' 8.4 PC机对下载数据的预处理339
B=^2g}mgK 8.4.1 LED屏显示信息编辑及提取340
/$<JCNGv 8.4.2 LED显示数据生成340
%Ln?dF+ 8.4.3 INTER格式数据转换342
H|x k${R` 第9章 LED显示屏单片机控制系统编程
oRV]p 9.1 基于SPI的Flash存储器读写346
#d$d&W~gE 9.1.1 SST25系列串行Flash存储器346
Mj,2\ijNM 9.1.2 基于51单片机SPI接口的串行Flash驱动程序350
!zF4 G,W 9.2 字符控制及处理程序设计359
Dt
(:u,% 9.2.1 字符控制处理程序设计360
}]Qmt5'NI 9.2.2 字符点阵字模提取程序设计367
~F=#}6kg_ 9.3 显示程序372
IcO9V<Q| 9.3.1 显示程序指令表372
sCL/pb] 9.3.2 读显示程序指令表378
-kV| 9.3.3 执行显示程序指令表381
]Oig..LJ 9.3.4 单场显示程序设计384
XC57];- 9.4 串行口通信模块设计385
Qdh"X^^ 9.4.1 51单片机端串行口收发模块385
W[@"H1bVH 9.4.2 51单片机端串行口扩展程序模块388
rZb_1E< 9.5 基于DS1302时钟模块程序设计391
R,fMZHAG 9.5.1 DS1302的结构及工作原理391
d#RF0,Y 9 9.5.2 DS1302的控制字节说明391
lS>=y#i3Xv 9.5.3 复位392
8UjCX[v 9.5.4 数据输入/输出392
mJ7`. 9.5.5 DS1302的寄存器392
hVROzGZk 9.5.6 DS1302在LED控制卡上的硬件电路及软件设计393
^ON-# 9.6 基于DS18B20温度
传感器的模块设计395
z2"2tFK 9.6.1 DS18B20的工作时序396
8Q#t\$RY 9.6.2 DS18B20的程序设计397
/5a$@% 第10章 VRS51L3074在LED显示屏控制系统中的应用
*#3voJjV( 10.1 VRS51L3074与标准51单片机的比较401
qT&S 10.1.1 VRS51L3074运行速度401
-zkW\O[ 10.1.2 VRS51L3074的高速增强型SPI接口402
G}Q}H* 10.1.3 VRS51L3074的定时/计数器402
v GulM<YY 10.1.4 VRS51L3074的增强型算术运算单元402
\5j22L9S 10.1.5 VRS51L3074的其他部件403
qQ2 10.2 VRS51L3074的基本应用403
:qt82tbn 10.3 VRS51L3074的RAM扩展应用407
QYFN:XZ 10.4 VRS51L3074扩展硬件地址计数器409
1e+h9|hGYw 10.5 VRS51L3074的扩展“双端口”串行FRAM412
~`tJvUo0 附录A ASCII码表415
KE }o 附录B MCS51单片机常用资料416
9F-ViDI. 附录C C51中的关键字和常用函数425
tr#)iZ\ 附录D Keil μVision3中高性能铁电单片机(VRS51L2xxx/3xxx)的相关配置简介435
9`hpa-m@ 附录E 常用
芯片引脚图440
rPrEEWS0) E.1CPU440
l{B<"+8 E.2驱动芯片442
6i*p
+S?U" E.3其他444
!nZI? z ; 附录F 异步室内双基色LED显示屏故障排查简明手册449
,.1&Ff)S 附录G LED双基色单元板原理图451
38zR\@'j]4 参考文献455
6x`\
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