重庆理工大学毕业论文设计 基于单片机的16*16LED点阵显示屏设计
外部中断ETC中断控制片内Flash存储器片内RAM定时器0定时器1计数器输入CPU振荡器总线控制4I/O端口串行端口P0P1P2P3TXDRXD
图3-3 AT89系列单片机的基本结构框图
3、单片机的内部组成
AT89系列单片机的内部结构主要是由CPU、定时器/计数器、串行口、存储器、中断逻辑/并行口几部分组成。 (1)CPU
CPU是由运算器及控制器组成，作为控制中心和指挥中心，决定单片机的主要功能。
ACC是一个累加器，简称累加器A，8位寄存器，当进行逻辑和算术运算时，累加器存放操作数，运算的结果还是存放在累加器中。
寄存器B也是一个8位寄存器，寄存器B用于乘法和除法指令中。在除法中，除数取自B，被除数取自ACC，商数放在ACC中，而余数则放在B中。在乘法运算中，乘数的操作指令来自ACC和B中，而乘积的结果放在AB寄存器中，B寄存器是作为中间结果寄存器使用的。
PSW是一个8位的寄存器，作为一个标志寄存器，用来存放各种程序状态执行的信息，供程序判别和查询。PSW的标志和格式如下： 表3-1
D7 CY
D6 AC D5 D4 D3 D2 D1 D0 F0 RS1 RS0 OV —— P 此寄存器各位的含义如下：
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CY（PSW.7）:进位标志。执行算术运算指令时，最高位D7位有进位或者借
位时，CY=1，最高位D7位没有进位或者借位，CY=0。CY作为位累加器，可以被硬件或者软件职位或清零，起作用相当于中央处理器中的累加器A，进位操作和执行比较指令也会影响CY标志位。
AC（PSW.6）：辅助进位标志。辅助进位标志指的是当执行加减运算指令时，
低四位向高四位有进位借位时，AC会被置成1，否则就会被清零。在进行十进制加减运算时，需要进行十进制调整，需要用AC位进行判断，详见指令系统中的DAA指令。
F0（PSW.5）:用户标志位。F0是状态标记位，根据用户自己的需要通过软件来置位和复位。设定标志位状态以后，通过软件测试F0来控制程序的流向。
RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）:8051有4组8个8位工作寄存器，每组命名R0~R7。 通过控制这两位的值就可以控制哪一组寄存器作为工作寄存器，这是通过软件来改变RS1、RS0的值进行选择的。RS0、RS1与寄存器区的对应关系见表3-2： 表3-2
RS1 0 0 1 1 RS0 0 1 0 1 工作寄存器组 0组（00H-07H） 1组（18H-0FH） 2组（10H-17H） 3组（18H-1FH） OV（PSW.2）：溢出标志。在进行带符号位加减运算指令中，运算结果超过累加器的有效范围时，累加器A就会溢出，溢出即产生运算错误的结果，溢出标志位PSW.2=1。如果没有超过累加器的有效范围，溢出标志位PSW.2=0就表示运算结果正确。在进行乘法运算时，如果累加器A溢出，标志位PSW.2=1表示乘积的结果超过255，乘积分别在累加器A与寄存器B中；乘积结果没有超过255，标志位PSW.2=0，这时乘积只在累加器A中。在除法运算指令中，标志位PSW.2=1，就表示除数等于0，所以不能进行除法运算，反之表示除数不为零，可以进行运算。
P（PSW.0）：奇偶标志。奇偶标志位PSW.0表示累加器A中1的个数，累加器A中1的个数为偶数P=0，1的个数为奇数P=1。
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(2)存储组织
AT89系列单片机的内存结构如下：
FFFFH外部1000Hcode区0FFFH内部（EA=1）0000H0FFFH外部（EA=0）0000H
（a）
FFH80H7FH2FH20H00H特殊功能寄存器用户data区bdata区4个工作寄存器区idata区data区
（b）
FFFFHxdata区00FFH0000Hpdata区
(c)
图3-4 AT89系列单片机内存的结构
3.4 系统硬件电路的设计
本设计的硬件电路可以分成单片机系统及外围电路、列驱动器和行驱动器电
路三部分。
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1、 单片机系统及外围电路
单片机采用AT89C51，时钟频率为采用24M的晶振，高的晶振频率能获得较高的刷新频率，可以使显示更加稳定。P0口的低四位与4-16线译码器相连用来发送行数据，P0.4~P0.6口与两片级联的74HC595组成的16位输出的移位寄存器相连，用来发送列数据。单片机的外围震荡电路：
图3-5 单片机的振荡电路
2、 行驱动电路
行驱动电路是由两片74HC595级联而成，74HC595具有8位串入并出移位寄存器和一个8位输出锁存器的结构，两片级联的74HC595具有16位串入并出移位寄存器和一个16位输出锁存器的结构，用来驱动led点阵的行。74HC595具有独立的输出锁存器个和独立的移位寄存器，在输出本行数据驱动点阵的同时，单片机已经为驱动器传输下一行的数据，能达到重叠处理的目的，缩短数据传输时间。图3-6是由两个74LS595级联成的16位输出的列驱动器：
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图3-6 列驱动器
74HC595的外形及管脚说明图如图3-7和表3-3所示。74HC595有8个串行移位寄存器，每个串行移位寄存器连接着一个输出锁存器，当8位数据全部传输完毕保存在输出锁存器中，当上升沿到来时，进行数据输出。DS是串行数据输入端，Q0~Q7是并行数据输出端，作为LED点阵驱动端，控制LED的点亮。Q7’是芯片拓展端口，与下一个74HC595的串行数据输入端相连，形成16位串入并出移位寄存器和一个16位输出锁存器的结构驱动LED。SH_CP是移位寄存器时钟输入端，每来一个上升沿，Q0中的数据移动到Q1中，Q1中的数据移动到Q2 中，这样循环往复。下降沿移位寄存器中的端口数据保持不变。ST_CP是存储寄存器中的时钟输入口。下降沿到来时，存储器中的数据保持不变，上升到来时，移位寄存器中的数据存储到存储器中。通常将ST_CP拉到低电平，移位结束后再将ST_CP端移位寄存器中的数据清零。OE为输出允许高电平禁止输出。
图3-7 74HC595外形图
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