LED流水燈設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告LED 流水燈的設(shè)計(jì)專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：姓名：學(xué)號(hào)：姓名：學(xué)號(hào)：2015 年 月目錄LED流水燈的設(shè)計(jì) 1第一章 緒論 . 21.1 設(shè)計(jì)目的. 21.2 設(shè)計(jì)任務(wù). 21.3 設(shè)計(jì)方法. 2第二章 設(shè)計(jì)內(nèi)容與所用器件. 32.1 基本功能. 3LED彩燈 錯(cuò)誤!未定義書簽。2.2 循環(huán)移位法 . 3第三章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 43.1 單片機(jī)時(shí)鐘電路. 4第四章 軟件設(shè)計(jì) . 54.1匯編語(yǔ)言和 C語(yǔ)言的特點(diǎn)及編程 54.2 LED 顯示原理 5第五章 系統(tǒng)調(diào)試與存在的問(wèn)題 85.1 程序下載 85.2 硬件調(diào)試 85.3 軟件調(diào)試 9總 結(jié) 10參考文獻(xiàn) 11LED流水燈的設(shè)

2、計(jì) 摘要 : 當(dāng)今社會(huì)，隨著人們物質(zhì)生活的不斷提高，電子產(chǎn)品已經(jīng)走進(jìn)了家 家戶戶，無(wú)論是生活或?qū)W習(xí)， 還是娛樂(lè)和消遣幾乎樣樣都離不開電子產(chǎn)品， 大型 復(fù)雜的計(jì)算能力是人腦所不能勝任的， 而且比較容易出錯(cuò)。 計(jì)算器作為一種快速 通用的計(jì)算工具方便了用戶的使用。計(jì)算器可謂是我們最親密的電子伙伴之一。 本設(shè)計(jì)著重在于分析計(jì)算器軟件和開發(fā)過(guò)程中的環(huán)節(jié)和步驟， 并從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)出發(fā) 對(duì)計(jì)算器設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的分析和研究。單片機(jī)由于其微小的體積和極低的成本， 廣泛的應(yīng)用于家用電器、 工業(yè)控制 等領(lǐng)域中。在工業(yè)生產(chǎn)中。 單片微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)稱單片機(jī)， 特別適用于 控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。本系統(tǒng)就是充分利用

3、了 8051芯片的I/O弓I腳。系統(tǒng)以采用MCS-51系列單片 機(jī)Intel8051為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)LED流水燈系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)8個(gè)LED霓虹燈的左、右 循環(huán)顯示，并實(shí)現(xiàn)循環(huán)的速度可調(diào)。關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)技術(shù)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；LED流水燈第一章緒論1.1設(shè)計(jì)目的通過(guò)本次課題設(shè)計(jì)，應(yīng)用單片機(jī)原理及應(yīng)用等所學(xué)相關(guān)知識(shí)及查閱資料， 完成簡(jiǎn)易LED流水燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以達(dá)到理論與實(shí)踐更好的結(jié)合、進(jìn)一步提高綜合 運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和設(shè)計(jì)的能力的目的。通過(guò)本次設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，可以使我在基本思路和基本方法上對(duì)基于MCS-51單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一個(gè)比較感性的認(rèn)識(shí)，并具備一定程度的設(shè)計(jì)能力。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)在本次課程設(shè)計(jì)中，主要完成如下

4、方面的設(shè)計(jì)任務(wù)：1、掌握MCS-5係列8051的最小電路及外圍擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)方法；2、了解單片機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能及工作過(guò)程；3、設(shè)計(jì)LED流水燈系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)8個(gè)LED霓虹燈的左、右循環(huán)顯示；4、完成主要功能模塊的硬件電路設(shè)計(jì)。1.3設(shè)計(jì)方法本課題使用STC89C52R單片機(jī)時(shí)無(wú)須外擴(kuò)存儲(chǔ)器。因此，本流水燈實(shí)際上 就是一個(gè)帶有八個(gè)發(fā)光二極管的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，即為由發(fā)光二極管、晶振、 復(fù)位、電源等電路和必要的軟件組成的單個(gè)單片機(jī)。如果要讓接在P1.0 口的LED1亮起來(lái)，那么只要把P1.0 口的電平變?yōu)榈碗?平就可以了；相反，如果要接在 P1.0 口的LED1熄滅，就要把P1.0 口的電平變 為高電

5、平；同理，接在P1.1P1.7 口的其他7個(gè)LED的點(diǎn)亮和熄滅的方法同LED! 因此，要實(shí)現(xiàn)流水燈功能，我們只要將發(fā)光二極管LEDLED8依次點(diǎn)亮、熄滅, 8只LED燈便會(huì)一亮一暗的做流水燈了。由于人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)以及單片機(jī)執(zhí)行每條指令的時(shí)間很短，我們?cè)诳?制二極管亮滅的時(shí)候應(yīng)該延時(shí)一段時(shí)間，否則我們就看不到“流水”效果了第二章 設(shè)計(jì)內(nèi)容與所用器件2.1基本功能利用STC89C52R作為主控器組成一個(gè)LED流水燈系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)8個(gè)LED霓虹 燈的左、右循環(huán)顯示。可選器件51系列單片機(jī)、電容C104 4.7K、18?和1K的電阻、LED燈、按鍵、晶振等。開關(guān)設(shè)置總體框架圖2.2循環(huán)移位法在上個(gè)程序

6、中我們是逐個(gè)控制 P1端口的每個(gè)位來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此程序顯得有 點(diǎn)復(fù)雜，下面我們利用循環(huán)移位指令，采用循環(huán)程序結(jié)構(gòu)進(jìn)行編程。我們?cè)诔绦?一開始就給P1 口送一個(gè)數(shù)，這個(gè)數(shù)本身就讓P1.0先低，其他位為高，然后延時(shí) 一段時(shí)間，再讓這個(gè)數(shù)據(jù)向高位移動(dòng)，然后再輸出至 P1 口，這樣就實(shí)現(xiàn)“流水” 效果啦。由于8051系列單片機(jī)的指令中只有對(duì)累加器 ACC中數(shù)據(jù)左移或右移的 指令，因此實(shí)際編程中我們應(yīng)把需移動(dòng)的數(shù)據(jù)先放到 ACC中,讓其移動(dòng)，然后將 ACC移動(dòng)后的數(shù)據(jù)再轉(zhuǎn)送到P1 口，這樣同樣可以實(shí)現(xiàn)“流水”效果。具體編程 如下所示，程序結(jié)構(gòu)確實(shí)簡(jiǎn)單了很多。第三章硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成微機(jī)系統(tǒng)的實(shí)體

7、和裝置，通常由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、 輸入接口電路和輸入設(shè)備、輸出接口電路和輸出設(shè)備等組成。單片機(jī)實(shí)質(zhì)上是一 個(gè)硬件的芯片，在實(shí)際應(yīng)用中，通常很難直接和被控對(duì)象進(jìn)行電氣連接， 必須外 加各種擴(kuò)展接口電路、外部設(shè)備、被控對(duì)象等硬件和軟件，才能構(gòu)成一個(gè)單片機(jī) 應(yīng)用系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)選用以 STC89S52R單片機(jī)為主控單元。顯示部分：8個(gè)LED 燈循環(huán)亮滅。3.1單片機(jī)時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)， 單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜 的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制 下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作。在MCS-51芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端為芯片引

8、腳X1，輸出端為引腳X2,在芯片的外部跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，就 構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。此電路采用12MHZ勺石英晶體。時(shí)鐘電路如下圖所示：12MHZC2時(shí)鐘電路第四章軟件設(shè)計(jì)4.1匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言的特點(diǎn)及編程本設(shè)計(jì)是硬件電路和軟件編程相結(jié)合的設(shè)計(jì)方案，選擇合適的編程語(yǔ)言是一 個(gè)重要的環(huán)節(jié)。在單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，常用的是匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言機(jī)硬件，程序可讀性和可移植性比較差。而C語(yǔ)言雖然執(zhí)行效率沒(méi)有匯編語(yǔ)言高， 但語(yǔ)言簡(jiǎn)潔，使用方便，靈活，運(yùn)算豐富，表達(dá)化類型多樣化，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型豐 富，具有結(jié)構(gòu)化的控制語(yǔ)句，程序設(shè)計(jì)自由度大，有很好的可重用性，可移植性 等特點(diǎn)。在本設(shè)

9、計(jì)中采用C語(yǔ)言編寫軟件程序。4.2 LED 顯示原理LED點(diǎn)陣具有亮度高、發(fā)光均勻、可靠性好、接線簡(jiǎn)單、拼裝方便等優(yōu)點(diǎn) 能構(gòu)成各種尺寸的大屏幕顯示器。因此 ,它被廣泛應(yīng)用于大型 LED 智能顯示屏、 智能儀器儀表和機(jī)電一體化設(shè)備的顯示單元中 , 取得了較好的效果。 由于它經(jīng)濟(jì)、 小型的顯示系統(tǒng) ,同時(shí)要求使用方便靈活， 方便地組成了由多塊大屏幕 LED 顯示 器構(gòu)成的顯示系統(tǒng) ,該系統(tǒng)可廣泛用于商場(chǎng)、 車站、碼頭及其它公共場(chǎng)合。 LED 顯 示屏由 LED 點(diǎn)陣顯示器構(gòu)成。它是以發(fā)光二極管為像素 , 按照行與列的順序排列 而成的顯示器件 ,采用逐行 (或逐列) 掃描方式工作 ,由峰值較大的窄脈

10、沖驅(qū)動(dòng) , 從上到下逐次不斷地對(duì)顯示屏的各行進(jìn)行選通 , 同時(shí)又向各列送出表示圖形或文 字信息的脈沖信號(hào) , 反復(fù)循環(huán)以上操作 , 就可顯示各種圖形或文字信息。此設(shè)計(jì)中LED燈的顯示為動(dòng)態(tài)顯示。我們采用的是共陰極 LED燈，在0 時(shí)LED燈發(fā)光。1的時(shí)候熄滅，我們通過(guò)改變每個(gè)接口的0、 1 狀態(tài), 來(lái)實(shí)現(xiàn)LED燈的亮滅、從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)LED燈系統(tǒng)，呈流水狀亮滅。我們還可以采用各種不同顏色的LED燈，使我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加絢麗多彩， 增加視覺(jué)效果。4.3 源程序 #include sbit ADDR0 = P1A0;sbit ADDR1 = PM1；sbit ADDR2 = P1A2;sbit AD

11、DR3 = P1A3；sbit ENLED = P1A4；void main()unsigned int i = 0；unsigned char dir = 0；unsigned char shift = 0x01；ENLED = 0；ADDR3 = 1；ADDR2 = 1；ADDR1 = 1；ADDR0 = 0;while (1)P2 = shift;for (i=0; i20000; i+); if (dir = 0)shift = shift 1;if (shift = 0x01)dir = 0;第五章 系統(tǒng)調(diào)試與存在的問(wèn)題5.1 程序下載下載后的效果圖5.2 硬件調(diào)試常見故障：1、邏輯

12、錯(cuò)誤：它是由設(shè)計(jì)錯(cuò)誤或加工過(guò)程中的工藝性錯(cuò)誤所造成的。這類 錯(cuò)誤包括錯(cuò)線、開路、短路等。2、元器件失效： 有兩方面的原因： 一是器件本身已損壞或性能不符合要求； 二是組裝錯(cuò)誤造成元件失效，如電解電容、集成電路安裝方向錯(cuò)誤等。3、可靠性差：因其可靠性差的原因很多，如金屬化孔、接插件接觸不良會(huì) 造成系統(tǒng)時(shí)好時(shí)壞，經(jīng)不起振動(dòng)；走線和布局不合理也會(huì)引起系統(tǒng)可靠性差。4、電源故障：若樣機(jī)由電源故障，則加電后很容易造成器件損壞。電源故 障包括電壓值不符合設(shè)計(jì)要求， 電源引線和插座不對(duì)， 功率不足，負(fù)載能力差等。調(diào)試方法：包括多級(jí)調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試。 在調(diào)試過(guò)程中要針對(duì)可能出現(xiàn)的故障 認(rèn)真分析，直至檢查出原因并

13、排除。本次硬件調(diào)試過(guò)程中， 對(duì)所出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了認(rèn)真的分析和改正， 最后能夠 很好的達(dá)到設(shè)計(jì)要求的效果。5.3 軟件調(diào)試軟件調(diào)試一般分為以下四個(gè)階段： 1、 編寫程序并查錯(cuò)； 2、在匯編語(yǔ)言的 編譯系統(tǒng)中編譯源程序 3、對(duì)程序進(jìn)行編譯連接， 并及時(shí)發(fā)現(xiàn)程序中存在的錯(cuò)誤； 4、改正錯(cuò)誤。在軟件調(diào)試過(guò)程中， 對(duì)出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行了認(rèn)真的分析和修改， 多次調(diào)試成功 后，能夠很好的達(dá)到既定的設(shè)計(jì)效果。此系統(tǒng)可以改進(jìn)為可以通過(guò)對(duì)開關(guān)的調(diào)節(jié)來(lái)控制流水燈的調(diào)向、 加速、減速、 變亮、變暗，這是一個(gè)比較難的挑戰(zhàn)?？偨Y(jié)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的努力，我們順利的完成了這次單片機(jī)課設(shè)。這是一個(gè)磨練意 志的過(guò)程。從課題的選擇開始，計(jì)

14、算器的設(shè)計(jì)、硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、到最后 的 Proteus 軟件仿真完成，這其中經(jīng)歷了很多困難，但是更重要的是在這個(gè)過(guò)程 中我得到了很大的鍛煉。一方面通過(guò) C51單片機(jī)等一些器件的設(shè)計(jì)讓我學(xué)習(xí)和掌 握了單片機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)和技術(shù)要點(diǎn)，也使以前學(xué)的很多知識(shí)都得到了運(yùn)用； 另一方面在用Proteus軟件畫電路圖時(shí)，然后再轉(zhuǎn)換成一維的 WOR中進(jìn)行編輯， 這個(gè)過(guò)程中讓我掌握了計(jì)算機(jī)輔助的設(shè)計(jì)技術(shù)。當(dāng)然，這是一個(gè)需要不斷的嘗試， 不斷的校核，不斷的修改，最后完成一個(gè)合理的設(shè)計(jì)的過(guò)程。需要的是細(xì)心和耐 心。在很大程度上培養(yǎng)了我拼搏的工作精神。使我受益匪淺，更加明確了自己專 業(yè)的方向。通過(guò)本次課設(shè)，我不

15、僅學(xué)到了關(guān)于單片機(jī)技術(shù)方面的許多專業(yè)知識(shí)，同時(shí)也 讓我感覺(jué)到團(tuán)隊(duì)合作的重要性。其實(shí)如何有效和快速的找到資料也是課設(shè)給我的 啟發(fā)，利用好圖書館和網(wǎng)絡(luò)，是資源的到最好的利用。與他人交流思想是取得成 功的關(guān)鍵，在交流中，不僅強(qiáng)化了自己原有的知識(shí)體系，也擴(kuò)展了自己的思維。 課設(shè)是一個(gè)通過(guò)思考、發(fā)問(wèn)、自己解惑并動(dòng)手、提高的過(guò)程。我會(huì)在以后的學(xué)習(xí) 中不斷學(xué)習(xí)，積累經(jīng)驗(yàn)，完善自己。對(duì)于這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)不僅鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)， 而且學(xué)到了很多在 書本上沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)， 掌握了一種系統(tǒng)的研究方法， 可以進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的編 程。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的， 只有理論知識(shí) 是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論， 從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。 同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自 己的不足之處， 例如對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻， 掌握得不