《微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的跑馬燈設(shè)計(jì)

1、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題目名稱：基于單片機(jī)的跑馬燈設(shè)計(jì)專業(yè) 自動(dòng)化 班 自本 132 姓名 學(xué)號(hào) 學(xué)校：青島理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 指導(dǎo)教師： 2015年11月30日青島理工大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程名稱：微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目：基于單片機(jī)的跑馬燈設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件要求： 根據(jù)實(shí)際要求，以mcs-51單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)3個(gè)按鍵，每個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)一個(gè)花樣，可手動(dòng)顯示，即按一個(gè)按鍵，顯示一種花樣，也可以再設(shè)計(jì)一個(gè)按鍵用于連續(xù)顯示每個(gè)花樣，每個(gè)花樣顯示的時(shí)間和花樣設(shè)計(jì)者自己規(guī)定，并在論文中給定。設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)硬件電路，編寫(xiě)c語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言程序，并用proteus軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。要求：（1）擴(kuò)展接口

2、（8255或8155),設(shè)計(jì)至少4個(gè)按鍵（2）設(shè)計(jì)至少32個(gè)led（3）led顯示至少有3種花樣，可單獨(dú)顯示也可自動(dòng)循環(huán)顯示軟件設(shè)計(jì)： 1）主程序設(shè)計(jì) 2）各功能子程序設(shè)計(jì)其他要求：1、 每位同學(xué)獨(dú)立完成本設(shè)計(jì)。2、依據(jù)題目要求，提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。3、設(shè)計(jì)系統(tǒng)電路原理圖。1、 調(diào)試系統(tǒng)硬件電路、功能程序。2、 編制課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)并裝訂成冊(cè)，報(bào)告書(shū)內(nèi)容（按順序）（1）報(bào)告書(shū)封面（2）課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)（3）系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的提出、分析（4）系統(tǒng)中典型電路的分析（5）系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖（6）系統(tǒng)電路原理圖（7）源程序（8）課設(shè)字?jǐn)?shù)不少于3000字成績(jī)?cè)u(píng)語(yǔ)目錄第一節(jié)at89c51芯片分析i第二節(jié)設(shè)計(jì)概述3第三

3、節(jié) 算法.5第四節(jié) 編程技巧7第五節(jié) 電路設(shè)計(jì)及功能說(shuō)明，硬件原理框圖及電路圖(包括接口芯片簡(jiǎn)介).8第六節(jié) 調(diào)試過(guò)程中的主要難點(diǎn)(自己遇到的)及解決思路和辦法；.8課設(shè)結(jié)果及分析、收獲、體會(huì)和建議；.9參考文獻(xiàn)10附錄111附錄212第一節(jié)at89c51芯片分析atmel的at89s51是一種高效微控制器，將多功能8位cpu和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。at89c51的芯片引腳圖如下：各引腳的說(shuō)明和功能分析如下：vcc：供電電壓。gnd：接地。p0口：p0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門(mén)電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)

4、，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時(shí)，p0口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部必須被拉高。p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門(mén)電流。p1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為第八位地址接收。p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門(mén)電流，當(dāng)p2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入

5、。并因此作為輸入時(shí)，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門(mén)電流。當(dāng)p3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保

6、持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)當(dāng)8051通電，時(shí)鐘電路開(kāi)始工作，在reset引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計(jì)數(shù)器pc指向0000h，p0-p3輸出口全部為高電平，堆棧指鐘寫(xiě)入07h，其它專用寄存器被清“0”。reset由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000h地址開(kāi)始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變r(jià)am（包括工作寄存器r0-r7）的狀態(tài)，ale/prog：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)

7、外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)，ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無(wú)效。psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/psen有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen信號(hào)將不出現(xiàn)。ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/

8、ea端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。xtal2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性：xtal1和xtal2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，xtal2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。芯片擦除：整個(gè)perom陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ale管腳處于低電平10ms來(lái)完成。

9、在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，at89c51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，cpu停止工作。但ram，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存ram的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。第二節(jié)設(shè)計(jì)概述本程序設(shè)計(jì)意在展示跑馬燈的色彩樣式及“跑馬”變換效果，如果將跑馬燈做大，會(huì)有很高的觀賞價(jià)值。通過(guò)對(duì)一些相關(guān)書(shū)籍資料的查閱及網(wǎng)上各種作品和代碼的瀏覽，對(duì)各種實(shí)現(xiàn)代碼的比較和優(yōu)化，總結(jié)出本程序，以較優(yōu)秀的代碼實(shí)現(xiàn)各種可控的“跑馬燈”

10、功能。硬件系統(tǒng)部分包括顯示部分、按鍵控制部分和控制芯片。系統(tǒng)框圖如下：第三節(jié) 算法編譯兩個(gè)函數(shù)，分別是voiddisplay()函數(shù)和voiddelay()函數(shù)，前者是led顯示函數(shù)，后者是延時(shí)函數(shù)。程序的開(kāi)始，先定義各個(gè)參數(shù)、各口的地址以及各個(gè)位。主函數(shù)中，定義y1、y2分別為pa口pb口的相應(yīng)地址，控制各個(gè)led燈的亮滅；m為顯示函數(shù)voiddisplay()中for循環(huán)的個(gè)數(shù)，控制led燈亮滅循環(huán)；k1、k2分別為pa口pb口地址轉(zhuǎn)移的個(gè)數(shù)，控制pa口pb口地址轉(zhuǎn)移的方式；t為延遲的參數(shù)，順、跳兩模式定義不同的k值和m值。然后定義cpu的各個(gè)狀態(tài)，使其正常工作。在順序顯示中，先進(jìn)入whi

11、le(1)循環(huán)，循環(huán)中兩判斷條件if(p1=0xfd)，令k1=1，實(shí)現(xiàn)順顯示，和if(p1=0xfb)，令k2=2實(shí)現(xiàn)跳顯示。根據(jù)條件進(jìn)入相應(yīng)模式，各有一個(gè)led燈亮、兩個(gè)led燈亮、四個(gè)led燈亮、八個(gè)led燈亮，和一個(gè)led燈、兩個(gè)led燈、四個(gè)led燈間隔亮顯示函數(shù)voiddisplay()中，兩個(gè)for循環(huán)分別控制pa口pb口led燈的循環(huán)模式，其中n為for循環(huán)的次數(shù)。先定義pa口pb口的首地址outdata1、outdata2進(jìn)入循環(huán)，函數(shù)_cror_和_crol_控制他們地址不同的轉(zhuǎn)移方式，k為其中的轉(zhuǎn)移的個(gè)數(shù)。t為延遲函數(shù)的參數(shù)，控制亮滅延遲的時(shí)間。延遲函數(shù)voiddelay

12、()中，t為延遲的參數(shù)，控制程序中所需的延遲時(shí)間。程序中各個(gè)參數(shù)之間都一一對(duì)應(yīng)，根據(jù)要求相互呼應(yīng)。通過(guò)控制這些參數(shù)的量值來(lái)實(shí)現(xiàn)硬件仿真中多種跑馬燈的運(yùn)行模式。第四節(jié) 編程技巧設(shè)計(jì)中，我將與pa相連的led燈順序排列，與pb相連的逆序排列，要注意兩組初始值并不相同，明確參數(shù)間的關(guān)系，多個(gè)參數(shù)組合使用，實(shí)現(xiàn)跑馬燈的多種運(yùn)行方式。第五節(jié) 電路設(shè)計(jì)及功能說(shuō)明，硬件原理框圖及電路圖(包括接口芯片簡(jiǎn)介)；本次設(shè)計(jì)采用at89c52芯片驅(qū)動(dòng)可編程接口芯片8155的擴(kuò)展來(lái)實(shí)現(xiàn)led燈的多種顯示方式。讓at89c52芯片的p0口與8155芯片的三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線d0d7連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。當(dāng)cpu執(zhí)行輸入輸出指令

13、時(shí)，通過(guò)它實(shí)現(xiàn)8位數(shù)據(jù)的讀/寫(xiě)操作，控制字和狀態(tài)信息也通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳送。8155的地址選擇線a1、a0分別與at89c52的p2.7和p2.6連接，通過(guò)定義不同的地址來(lái)定義8155芯片pa口和pb口的工作方式。讀寫(xiě)命令線分別與單片機(jī)的讀寫(xiě)命令線相連，片選線直接接地，復(fù)位線reset接單片機(jī)的p2.5。同時(shí)pa口與8個(gè)led燈順序連接。pb口與8個(gè)led燈逆序連接，通過(guò)按鍵控制可以選擇不同的運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)多種跑馬燈的運(yùn)行模式。第六節(jié) 調(diào)試過(guò)程中的主要難點(diǎn)(自己遇到的)及解決思路和辦法；設(shè)計(jì)中與pa口連接的led燈是順序依次亮，與pb口連接的led燈是逆序依次亮，要注意pa初始狀態(tài)分別是fe、fc

14、、f0、00，pb初始狀態(tài)分別是7f、3f、0f、00。其次pb口跳躍亮，所以k2初始值為2。課設(shè)結(jié)果及分析、收獲、體會(huì)和建議；通過(guò)此次為期兩周的課程設(shè)計(jì)，我加深了對(duì)單片機(jī)以及c語(yǔ)言的認(rèn)識(shí)和理解，使各部分的知識(shí)得到了進(jìn)一步的鞏固。將平時(shí)學(xué)的理論知識(shí)真正應(yīng)用到實(shí)際中，實(shí)現(xiàn)了學(xué)與用相結(jié)合，應(yīng)用單片機(jī)這一開(kāi)發(fā)環(huán)境，軟硬件結(jié)合來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)一實(shí)物的目的。同時(shí)還了解了兩個(gè)專業(yè)軟件：keilc和proteus仿真軟件，現(xiàn)在基本熟悉了他們的應(yīng)用與相關(guān)知識(shí)。此次課程設(shè)計(jì)，關(guān)鍵的是整個(gè)課設(shè)過(guò)程，這中間有著我們的辛勤勞動(dòng)和認(rèn)真的思考，過(guò)程有些枯燥，但卻十分有意義。仿真和程序的編寫(xiě)都會(huì)遇到很多問(wèn)題，但我們保持耐心，認(rèn)真

15、對(duì)待，問(wèn)題終會(huì)解決。整個(gè)過(guò)程認(rèn)真堅(jiān)持下來(lái)，你會(huì)收獲很多，體會(huì)很多，不管是對(duì)以后的學(xué)習(xí)，還是對(duì)我們的自身本事的鍛煉，這些都是我們非常寶貴的財(cái)富。課設(shè)過(guò)程中遇到的苦難，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)的認(rèn)真分析以及與同學(xué)們的討論，找到了其中的出錯(cuò)點(diǎn)，將其改正，每個(gè)問(wèn)題都這樣一一改正，整個(gè)課設(shè)完成的十分成功。此次課設(shè)還鍛煉了我們的動(dòng)手能力，開(kāi)闊了我們的思維境界，使我們的知識(shí)更豐富，不僅加深了我們對(duì)所學(xué)專業(yè)的認(rèn)識(shí)，更增加了我們對(duì)所學(xué)專業(yè)的興趣！參考文獻(xiàn)1c語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程張敏霞，孫麗鳳主編北京：電子工業(yè)出版社，2007.32單片機(jī)原理及接口技術(shù)胡漢才主編北京：清華大學(xué)出版社，2010.53 模擬電路課本4 數(shù)字電路課本附錄

16、1附錄2#include#include#defineucharunsignedchar#definepaxbyte0x00#definepbxbyte0x01#definepcxbyte0x02#definecomxbyte0x03sbitk1=p10;sbitk2=p11;sbitk3=p12;sbitk4=p13;ucharcodelie8=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;ucharcodehangk08=0x00,0xc3,0xc3,0xff,0xff,0xc3,0xc3,0x00;ucharcodehangk18=0x1e,0x21,0

17、x42,0x84,0x84,0x42,0x21,0x1e;ucharcodehangk28=0x00,0x00,0x7f,0x88,0x88,0x67,0x00,0x00;unsignedcharmode;unsignedcharkey;voidkeyscan(void);voiddelay(uchart);voidlight0(void);voidlight1(void);voidlight2(void);voidmain()pa=0;pb=0;com=0x80;it0=1;ex0=1;ea=1;while(1)switch(key)case1:light0();break;case2:li

18、ght1();break;case3:light2();break;case4:light0();delay(1000);light1();delay(1000);light2();delay(1000);break;default:break;voidint0(void)interrupt0keyscan();voiddelay(uchart)uchari=0;while(t-)for(i=0;i120;i+);voidkeyscan(void)if(k1=0)delay(10);if(k1=0)while(!k1);key=1;if(k2=0) delay(10);if(k2=0)while(!k2);key=2;if(k3=0)