單片微型機(jī)實(shí)時(shí)控制的簡(jiǎn)單動(dòng)畫制作

單片微型機(jī)實(shí)時(shí)控制的簡(jiǎn)單動(dòng)畫制作
一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br>1. 掌握Intel MCS-51 系列單片機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造，接口技術(shù)，擴(kuò)展技術(shù)及其匯編語言特點(diǎn)；
2. 初步掌握應(yīng)用仿真器來調(diào)試開發(fā)單片機(jī)用戶程序的技術(shù)；
3. 通過實(shí)驗(yàn)提高綜合調(diào)試各種儀器的能力，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力。
二、具體要求
1. 設(shè)計(jì)一個(gè)以單片機(jī)（ 8031）為核心、應(yīng)用動(dòng)態(tài)掃描原理、實(shí)現(xiàn)一幅靜態(tài)畫面的顯示；
2. 以上面顯示為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的畫面移動(dòng)（左移，右移，上移，下移）；
3. *設(shè)計(jì)一個(gè)畫面旋轉(zhuǎn)的顯示，如一條直線繞一固定點(diǎn)做旋轉(zhuǎn)的動(dòng)畫；
4. *綜合運(yùn)用查詢及中斷功能實(shí)現(xiàn)即時(shí)控制的動(dòng)畫顯示。
三、實(shí)驗(yàn)器材
1. PC 機(jī)一臺(tái)；
2. 仿真器（DSICEII）開發(fā)系統(tǒng)裝置一套；
3. 穩(wěn)壓電源一臺(tái)；
4. 示波器一臺(tái)；
5. 萬用表一只
四、實(shí)驗(yàn)原理
1、單片微型計(jì)算機(jī)
單片微型計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱單片機(jī)： Single-chip Microcomputer ），就是把中央處理器
CPU(Central Processing Unit)，隨機(jī)存取存取器RAM（Random Access Memory），只讀存儲(chǔ)
器ROM (Read Only Memory ) ，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及IO(Input /Output)接口電路等主要計(jì)算機(jī)
部件集成在一塊集成芯片上的微型計(jì)算機(jī)。從其組成和功能上看，已是具備了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的
含義，其典型結(jié)構(gòu)如圖6-1 所示：
2、 動(dòng)態(tài)掃描顯示
實(shí)驗(yàn)電路中是由一個(gè)16′32 的LED 點(diǎn)陣構(gòu)成，以這些LED 作為顯示畫面的象素顯示一
幅分辨率為16′32 的圖象。如果顯示的是漢字，則可顯示二個(gè)16′16 的漢字。由于8031 的
DataBus 只有8bits，因此無法一次顯示一幅16′32 的圖象或16′16 的漢字；但是單片機(jī)的工
作頻率較高（實(shí)驗(yàn)中采用6MHz 晶振），利用人眼的視覺暫留效應(yīng)，只要不斷地向點(diǎn)陣送數(shù)
據(jù)，就可實(shí)現(xiàn)整幅畫面的顯示。

3、 *Bresenham 算法
Bresenham 算法解決了顯示一條直線的問題。實(shí)驗(yàn)中要求有直線的旋轉(zhuǎn)畫面，因此要用
到顯示屏上的畫線技術(shù)。設(shè)直線從（x, y）畫至(x+Dx, y+Dy), 定義誤差項(xiàng)d，置其初值為零，
且直線的斜率的絕對(duì)值小于1,即|Dy/Dx|<1，Bresenham 算法可以由下列公式描述：
第一象限：
當(dāng)di30 x=x+1
y=y+1
di+1=di+2Dy-2Dx
當(dāng) di<0 x=x+1
y=y
di+1=di+2Dy
第二象限：
當(dāng)di30 x=x－1
y=y+1
di+1=di+2Dy-2Dx
當(dāng) di<0 x=x－1
y=y
di+1=di+2Dy
第三象限：
當(dāng)di30 x=x－1
y=y－1
di+1=di+2Dy-2Dx
當(dāng) di<0 x=x－1
y=y
di+1=di+2Dy
第四象限：
當(dāng)di30 x=x+1
y=y－1
di+1=di+2Dy-2Dx
當(dāng) di<0 x=x+1
y=y
di+1=di+2Dy
當(dāng)直線斜率的絕對(duì)值大于１時(shí)，需將公式中的x 和y 相互調(diào)換，具體資料可參考“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”相關(guān)書目。
由于實(shí)現(xiàn)一條直線的旋轉(zhuǎn)需大量的象素的重復(fù)計(jì)算，因此子程序的調(diào)用和數(shù)據(jù)寄存器6264 的使用是必需的。

4、硬件框圖及說明
圖6-2 為8031 單片機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6264 及其他外圍器件組成的小系統(tǒng)框圖，圖6-3 為
電原理圖。
（1） 6264 為單片機(jī)8031 擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其數(shù)據(jù)口8 位，直接掛在8031 的
P0 口上，地址線13 根，低8 位由P0 口控制，高5 位由P2.0—P2.4 控制。由
于8031P0 口數(shù)據(jù)線（DB）和地址線（AB）采用分時(shí)復(fù)用技術(shù)，故采用三態(tài)
門245 和鎖存器573 將其鎖存。

（2） LED 點(diǎn)陣的列驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)由8031 的P0.0— P0.7 輸出，送至鎖存器573，作為
列驅(qū)動(dòng)器。由于數(shù)據(jù)線僅有8 位，但系統(tǒng)有32 列，因此選用4 片鎖存器573，
分時(shí)傳送數(shù)據(jù)，其片選由138 和04 共同組成。
（3） LED 點(diǎn)陣的行驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)由8031 的P1.0— P1.3 輸出，經(jīng)4-16 線譯碼器4514
譯碼送至2 片2003 ，作為行驅(qū)動(dòng)器。改變P1.0—P1.3 的值即可實(shí)現(xiàn)逐行掃
描。由于考慮到4514 的驅(qū)動(dòng)能力限制及負(fù)載的電感效應(yīng)，故系統(tǒng)采用了2003
（2003 每一路都是一個(gè)達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)輸入高電平時(shí)輸出電阻很小，能
吸收較大電流；當(dāng)輸入低電平時(shí)輸出管截止，流過電流很小）。
（4） P2.5— P2.7 送至3-8 譯碼器138 譯碼，并與寫信號(hào)WR進(jìn)行與非操作，對(duì)6264
及列驅(qū)動(dòng)器573 進(jìn)行片選，從而形成它們的訪問地址：
地址范圍 訪問器件
0000H~1FFFH 6264
2000H~3FFFH 第一片74LS573
4000H~5FFFH 第二片74LS573
6000H~7FFFH 第三片74LS573
8000H~9FFFH 第四片74LS573
（5） 為顯示整個(gè)畫面，必須對(duì)象素進(jìn)行有序、逐行、不停地掃描，并加入適當(dāng)?shù)?br>延時(shí)，列選與行選均以“1”為有效位，即要使某一象素點(diǎn)亮，必須使該象素
的行數(shù)據(jù)和列數(shù)據(jù)均為“1”。
2. 軟件說明
本實(shí)驗(yàn)以單片機(jī)原理為基礎(chǔ)，要求較熟練掌握單片機(jī)軟硬件有關(guān)知識(shí)，詳細(xì)說明請(qǐng)參
見“單片機(jī)”專業(yè)資料，這里只對(duì)本實(shí)驗(yàn)中用到的典型程序進(jìn)行說明。
（1）LED 驅(qū)動(dòng)顯示
MOV P1，#00H ；選中第一行
MOV DPTR，#2000H ；第一片573 的地址
MOV A，#07H ；（00000111）選中3 列
MOVX @DPTR，A ；輸出列選
（2）6264 使用舉例
MOV A，#24H
MOV DPTR，#0000H
MOVX @DPTR，A ；將A 中的內(nèi)容（24H）寫入6264 的0000H 單元
中
MOV DPTR，#0000H
MOVX @DPTR，A ；將6264 的0000H 單元中的內(nèi)容讀入A
（3）靜態(tài)畫面的程序框圖（如圖6-4 所示）
3、 實(shí)驗(yàn)步驟
1. 熟悉電路原理，分析電路圖，弄清地址、分配。
2. 根據(jù)MCS-51 指令系統(tǒng)編制系統(tǒng)軟件。
3. 連接硬件線路，確保無誤后接通電源。
4. 利用開發(fā)裝置進(jìn)行軟硬件的調(diào)試。
5. 總結(jié)，寫出體會(huì)與心得，提出改進(jìn)建議。
注：帶“*”部分為選做要求。