机通信，主机可以将其数码管显示的内容发送给
每个从机，也可以采集每个从机数码管显示的数
值并求和后显示出来，每个单片机的数码管显示
值可以通过外接的按键进行设置。

训练目的：掌握MCS-51单片机间进行多机通信
的实现方法。
1.1 Proteus电路设计


1. 元件清单列表 打开Proteus ISIS编辑环境，按表1-1所列的清单添加元件。


通过此次设计将单片机软硬件结合起来对程序进行编辑、 校验，锻炼实践能力和理论联系实际的能力。 3. 设计任务 设计系统硬件； 设计系统软件； 编写设计说明书。

5.2 设计背景简介

LED点阵块具有亮度高、发光均匀、可靠性好、拼装方
便等优点，能构成各种尺寸的显示屏。目前，LED显示
3.3 电路设计
3.4 系统硬件实现 3.5 系统软件设计
2.1 Proteus电路设计 2.2 Proteus调试与仿真 2.3 用I2C调试器监视I2C总线 2.4 总结与提示

3.6 系统仿真

Proteus是目前最好的模拟单片机外围器件的工具，
与其他单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单
片机CPU的工作情况，也能仿真单片机外围电路或

2. 电路原理图
元件全部添加后，在Proteus ISIS的编辑区域中 按图1-1和图1-2所示的主、从机电路原理图(晶振 和复位电路略)连接硬件电路。
图1-1 主机部分电路原理图
图1-2 从机部分电路原理图
1.2 Proteus调试与仿真
参照1.3.3节建立程序文件，加载目标代码文件， 在Proteus ISIS界面中，单击按钮 启动仿真。 主机操作如下： (1) 每按下“加1”键，数码管显示值加1，对应左边 的数码管显示“7”； (2) 每按下“汇总数据”键，主机数码管显示值变 为从机1的显示值+从机2的显示值之和，对应左边 的数码管显示“5”； (3) 每按下“发送数据”键，各从机的数码管显示 值均变为主机数码管所显示的数值，对应左边的数 码管显示“3”。
组成行数据传输端，如图3-5所示。通过数据端和时钟 端把数据传送到移位寄存器。
Q1 Q2 Q3 Q4
Q5 Q6 Q7 GND
8 7 6 5 4 3 2 1
595
10
11
12
13
14
15
16
9
Vcc Q0 DS OE
图3-5 74HC595管脚图
SH_CP DDS ST_CP MR OE
ST_CP SH_CP MR Q7'
屏必须采用超高亮度LED，而且为了进一步提高
亮度和增加可视距离，在一个像素内往往要封装 多只超高亮度LED。
5.3 电路设计

在电路设计中要考虑硬件的选型，硬件的选型应根据设计要 求和应用场合的限制选用。在此，选用行列控制器件是很关 键的，如果选用的器件达不到要求可能就会出现驱动能力不 足造成亮度不够，传送数据出错等一些问题，本LED显示系 统主要由AT89C51作为主控单元，列控制选用74HC138芯 片，行数据传输选用串入并出器件，74164和74595功能相 仿，都是8位串行输入转并行输出移位寄存器。74164的驱 动电流(25mA)比74595(35mA)的要小，14脚封装，体积也 小一些，而且74595的主要优点是具有数据存储寄存器，在 移位的过程中，输出端的数据可以保持不变，数码管没有闪 烁感。与164只有数据清零端相比，595还多有输出端时能/ 禁止控制端，可以使输出为高阻态。
图1-3 仿真运行片段1
图1-4 仿真运行片段2
1.3 总结与提示


在仿真刚开始的几秒钟，仿真系统还未完全就位，仿 真结果可能会不正常，稍停一会儿便可正常运行； 可将从机的串口工作方式改为采用中断方式进行编程 和仿真实验。
2. I2C总线应用技术

内容
I2C总线是一种用于IC器件之间的二线制总线。它通过 SDA(串行数据线)及SCL(串行时钟线)两根线在连到总 线上的器件之间传送消息，并根据地址识别每个器件。 本例使用串口通信I2C存储器24C01扩展AT89C51单片 机的数据存储器，完成读写操作。
U6
11 14 12 SH_CP DS ST_CP 10 13 MR OE 74HC595
Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q7'
15 1 2 3 4 5 6 7 9
ROW16 ROW17 ROW18 ROW19 ROW20 ROW21 ROW22 ROW23
U2
11 14 12 SH_CP DS ST_CP ROW8 ROW9 ROW10 ROW11 ROW12 ROW13 ROW14 ROW15 10 13 MR OE 74HC595 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q7' 15 1 2 3 4 5 6 7 9
没有单片机参与的其他电路的工作情况。因此在仿 真和调试程序时，关心的不再是某些语句执行时单 片机寄存器和存储器内容的改变，而是从工程的角 度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。对于
这样的仿真实验，从某种意义上讲，解决了实验和
工程应用间脱节的矛盾。
1. 单片机间的多机通信

内容：三个AT89C51单片机间进行“1主2从”多


1. 在电路中添加I2C调试器
在工具栏单击按钮，再在对象选择器中选择“I2C DEBUGGER”。将其中两引脚与单片机连接，其中 SCL接P3.0，SDA接P3.1。 2. 仿真监视


从图2-2中的I2C调试器窗口可以看到I2C总线在循 环读/写，窗口的左上角区域，记录了总线上的所有 活动，其中向左的蓝箭头表示I2C调试器作为从器 件监视总线上的活动。单击“+”，可显示详细的数 据，以字节，甚至以位的形式显示。其中：
2.4 总结与提示

本例中，如果将AT89C51单片机的时钟频率设置为 12MHz，则应将24C01属性中的{TD_WRITE=1m} 项改为{TD_WRITE=0.5m}。具体步骤为：双击
24C01元件，打开其属性编辑框，选中“Edit all
properties as text”项，然后进行修改。


2. 复位电路
单片机有多种复位电路，本系统采用电平式开关复
位与上电复位方式，电路如图3-4所示。当上电时，
C1相当于短路，使单片机复位，在正常工作时，按 下复位键时单片机复位。在有时碰到干扰时会造成 错误复位，但在大多数条件下，不会出现单片机错 误复位，而可能会引起内部某些寄存器错误复位，
如果在复位端加一个去耦电容，则会得到很好的效
果。
图3-3 时钟电路图
图3-4 复位电路图

3. 行数据传输电路 根据如图3-6所示的74HC595管脚图对控制端的说明为： MR(10脚)指低点平时将移位寄存器数据清零； SH_CP(11脚)指上升沿时数据寄存器的数据移位；Q1、 Q2、Q3、...、Q7指下降沿移位寄存器数据不变(脉冲宽 度：5V时，大于几十纳秒就行了，通常都选微秒级)； ST_CP(12脚)指上升沿时移位寄存器的数据进入数据存 储寄存器，下降沿时存储寄存器数据不变。
菜单中调出“8051 CPU Internal (IDATA)
Memory”窗口和“I2C Memory Internal MemoryU2”窗口，观察单片机内部数据存储器和24C01存 储器相关单元的状态变化，如图2-2所示。
图2-2 仿真暂停时程序运行的中间结果
2.3 用I2C调试器监视I2C总线

从机操作如下： (1) 每按下“加1”键，数码管显示值加1；


(2) 运行中的数码管显示值随主机的操作而发生改变。
仿真运行片段如图1-3和图1-4所示。仿真过程中可
单击
按钮暂停仿真，从“Debug”菜单中调出
各个单片机的“8051 CPU Registers”窗口来观察各 单片机运行中相关寄存器的工作状态，如图1-4所示。

通常将RCK置为低电平，当移位结束后，在RCK端产生
一个正脉冲(5V时，大于几十纳秒就行了，通常都选微 秒级)，更新显示数据；/G(13脚)指高电平时禁止输出 (高阻态)。如果单片机的引脚不紧张，用一个引脚控制 它，可以方便地产生闪烁和熄灭效果，这样比通过数据
端移位控制要省时省力。然后用三片74HC595串联起来
3. 24×24点阵LED汉字显示
3.1 设计任务及要求

1. 设计题目 基于单片机的24×24点阵LED汉字显示。 2. 设计要求与目的 实现LED点阵屏核心功能即汉字、数字、字母的多样化显示； 通过本次设计加深对单片机课程和仿真软件的认识和掌握以 及对仿真软件Proteus的应用进一步的了解； 掌握SPI串口进行数据传输的应用，并学会使用外部芯片辅 助项目设计；
2. 电路原理图 元件全部添加后，在Proteus ISIS的编辑区域中按图2-1 所示的原理图(晶振和复位电路略)连接硬件电路。
图2-1 电路原理图
2.2 Proteus调试与仿真

加载目标代码文件，执行以下操作： (1) 在Proteus ISIS界面中，单击按钮启动仿真；

(2) 仿真过程中单击按钮暂停仿真，从“Debug”
屏已被广泛应用于商场、车站等公共场合的文字图形显 示，并取得了很好的效果。

LED显示屏的种类较多，大致有以下四种分类法：一是 按室内室外分类，二是按工作方式分类，三是按颜色的
数量分类，四是按LED管的单位密度大小分类。
不同类型的显示屏用途不同，各有优缺点，室内 LED显示屏与户外LED显示屏差别很大，可根据 需要侧重选择。首先是亮度不同，室内屏的发光 亮度要比户外屏低出几倍到几十倍，因此，户外