32個心形流水燈單片機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、32個心形流水燈單片機(jī)課程設(shè)計(jì)LM*比ty Md砒 attitui* 站nfoE«tig EAIrWfl曲題目：心形流水燈系別:計(jì)算機(jī)信息與技術(shù)系專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)班級:B120601學(xué)號:B120601學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：郭2015年06月目錄論3一.題目分析4 二.硬件42.1 MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖42.2系統(tǒng)框圖2.3 電路原理圖 5三. 系統(tǒng)軟件設(shè) 計(jì) . 73.1 Keil_c 軟件界面圖 73.2 程序流程圖 8 四 仿真調(diào) 試 104.1 仿真采用 proteus 仿真圖 104.2 導(dǎo)入代碼圖 10 五 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 115.1 軟件調(diào)試 1

2、15.2 遇到問題 12 六 總結(jié) 13緒論由于單片機(jī)技術(shù)在各個領(lǐng)域正得到越來越廣泛的應(yīng)用，世界上許多集成電路生 產(chǎn)廠家相繼推出了各種類型的單片機(jī)，在單片機(jī)家族的眾多成員中MCS-52系列單片機(jī)以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)及高可靠性和高性能價(jià)格比，迅速占領(lǐng)了工業(yè)測 控和自動化工程應(yīng)用的主要市場，成為國內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中的主流。目前，可用 于MCS-52系列單片機(jī)開發(fā)的硬件越來越多，與其配套的各類開發(fā)系統(tǒng)、各種軟件 也日趨完善，因此，可以極方便地利用現(xiàn)有資源，開發(fā)出用于不同目的的各類應(yīng)用 系統(tǒng)。本文主要講的是單片機(jī)，課題名稱為單片機(jī)流水燈控制，它使我們學(xué)會了如何 使用單片機(jī)控制我們?nèi)粘Ｉ钪械亩嘣O(shè)

3、備設(shè)施的應(yīng)用。通過本課題的設(shè)計(jì)以后，使 我了解到了單片機(jī)的許多方面的應(yīng)用。本課題詳細(xì)地介紹了一種由MCS-89C5集成塊編程實(shí)現(xiàn)的控制電路，它完成了單片機(jī)流水燈控制功能，并給出了具體的硬件電 路和相應(yīng)的程序。這種控制電路可靠性，靈活性高，使用范圍廣，特別適合中小城 市的交通燈、霓虹燈等的應(yīng)用。而且，它對其他類似系統(tǒng)的開發(fā)具有一定的借鑒意 義。我所設(shè)計(jì)的該產(chǎn)品是根據(jù)自身的興趣和愛好所設(shè)計(jì)的，通過單片機(jī)的 32個雙 向10 口的高低電平控制接在10 口上的LED的亮滅，來達(dá)到LED的閃爍和流水等效 果，編寫程序使花樣盡量多，用六種顏色的 LED穿插焊接，閃爍時更漂亮。一 題目分析1.1采用單片機(jī)S

4、TC89C51R做成最小系統(tǒng)來控制1.2利用最小系統(tǒng)做出心形流水燈，其 LED燈的閃爍間隔時間采用延時程序控 制,每種模式可采用不同的延時，靈活多變。程序編寫過程當(dāng)中采用數(shù)組、取余、 循環(huán)移位、移位運(yùn)算、延時等方式來達(dá)成想要的效果。編程內(nèi)容以九種模式為核 心，控制LED跑馬燈和數(shù)碼管進(jìn)行九種變化方式，從而達(dá)到設(shè)計(jì)方案最終預(yù)期的效 果。1.3本設(shè)計(jì)選用以AT89C51單片機(jī)為主控單元。此最小系統(tǒng)提供了 32個獨(dú)立 LED由10 口控制，采用共陽級接法所以只有當(dāng)10 口輸出低電平時LED才會點(diǎn) 亮。二硬件從上圖可知，它主要由8個部件通過片內(nèi)總線連接而成。部件有中央處理器(CPU)、數(shù)據(jù)存儲器(RA

5、M)程序存儲器(R0M/EPR0M)并行輸入/輸出口、串行口、 定時/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器。8051單片機(jī)有四個8位的雙向輸入/ 輸出端口，每個端口均可按字節(jié)輸入、輸出，也可按位進(jìn)行輸入、輸出，一個端口 占8個引腳，共占32個引腳。在每個端口中都包括有一個鎖存器、一個輸出驅(qū)動 器和輸入緩沖器。因此，本流水燈實(shí)際上就是一個帶有32個發(fā)光二極管的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，即為由AT89C51單片機(jī)、電阻、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單片機(jī)。單片機(jī)最小系統(tǒng), 或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng) , 是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。對 51 系列單片機(jī)來說 , 最小系統(tǒng)

6、 一般應(yīng)該包括 : 單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路、按鍵輸入、顯示輸出等。單片機(jī)接 口電路主要用來連接計(jì)算機(jī)和其它外部設(shè)備。2.2 系統(tǒng)框圖復(fù)位電單限流 彩色路片電阻 , 機(jī)晶振電路 , 2.3 電路原理圖D30D41KR30R4LED LED紅 P12P03D31LE蘭 R3暖白LEDP11P021KR29R5P13P04D32D32.2K470R31P10D29D52.2K2.2黃LED 1KR32D28D2D6R28R2R6暖白 P14P01P05LEDLE白 白 1K1K1KR1P00LEDLED綠 D12.2KVCCD27D7R27 蘭7LEDP15P064702.2KLEDLED蘭VC

7、CVCCD26D8R26R8P16P07U1P101401K1KP1.0VCCC1P11239P00P1.1(AD0)P0.0LEDLED 白白P12338P01P1.2(AD1)P0.1P13437P02D25D9R25R9P1.3(AD2)P0.2P17P2010uFP14536P0 3P1.4(AD3)P0.3P15635P042.2K470P1.5(AD4)P0.4P16734P05P1.6(AD5)P0.5LEDLED833P06P17P1.7(AD6)P0.6932P07D24D10R24R10RST(AD7)P0.7P30P21R4P301031P3.0(RXD)EA/VPP10

8、KP3111301K1KP3.1(TXD)ALE/PROGC2P321229P3.2(INT0)PSENLEDLED 綠紅P331328P27P3.3(INT1)(A15)P2.7P341427P26D23D11R23R11P3.4(T0)(A14)P2.6P31P22Y130pFP351526P25P3.5(T1)(A13)P2.5P361625P242.2K2.2KP3.6(WR)(A12)P2.4P371724P2312MHzP3.7(RD)(A11)P2.3LEDLE 暖白暖白 C31823P22XTAL2(A10)P2.21922P21D22D12R22R12XTAL1(A9)P2.

9、1P32P2330pF2021P20 GND(A8)P2.01K1K89C51LEDLED綠 D21D13R21R13P33P244702.2KLEDL黃蘭 D20D14R20R14P34P25P121VCC1K1KLEI白白DD19D15POWERR19R15P35P263S12.2K470212143LESfiED43D18D16R18R1665P36P27651K1KLED綠紅 D17R17P372.2K LE暖白圖 2-3-1從原理圖中可以看出，如果要讓接在 P1.0 口的LED1亮起來，那么只要把P1.0口的電平變?yōu)榈碗娖骄涂梢粤?；相反，如果要接在P1.0 口的LED1熄滅，就要把

10、P1.0 口的電平變?yōu)楦唠娖?；同理，其他LED的點(diǎn)亮和熄滅的方法同LED1因此，要 實(shí)現(xiàn)流水燈功能，我們只要將發(fā)光二極管依次點(diǎn)亮、熄滅。在此我們還應(yīng)注意一 點(diǎn)，由于人眼的視覺暫留效應(yīng)以及單片機(jī)執(zhí)行每條指令的時間很短，我們在控制二 極管燈亮滅的時候應(yīng)該延時一段時間，否則我們就看不到“流水”效果了。 2.4 各功能模塊的選擇及論證如下 :復(fù)位電路 :由電容和電阻構(gòu)成 ,由電路圖并結(jié)合 "電容電壓不能突變 "的性質(zhì),可以知道，當(dāng)系統(tǒng)一上電,RST腳將會出現(xiàn)高電平，并且，這個高電平持續(xù)的時間由電路 的RC值來決定.典型的51單片機(jī)當(dāng)RST腳的高電平持續(xù)兩個機(jī)器周期以上就將復(fù) 位,所

11、以,適當(dāng)組合RC的取值就可以保證可靠的復(fù)位。本設(shè)計(jì)中R=10K,C=10uF所以采用上電復(fù)位:STC89C51R係列單片機(jī)為高電平復(fù)位，通常在復(fù)位引腳RST上連接一個電容到VCC再連接一個電阻到 GND由此形成一個RC充放電回路保證單片 機(jī)在上電時RST腳上有足夠時間的高電平進(jìn)行復(fù)位，隨后回歸到低電平進(jìn)入正常工 作狀態(tài)，這個電阻和電容的典型值為 10K和10uF。如圖3.3.1所示：圖2-4-1上電復(fù)位電路圖晶振電路：典型的晶振取11.0592MHz（因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通訊的場合）同時也可取12MHz產(chǎn)生精確的微秒級時歇方便定時操作），因設(shè)計(jì)需要，本

12、設(shè)計(jì)采用12M晶振XT.AL1XT.4L2圖2-4-2晶振電路圖.LED電路:由于發(fā)光二極管具有最大正向電流、最大反向電壓的限制，使用時，應(yīng)保證不超過此值。根據(jù)不同材料發(fā)光二極管的發(fā)光顏色有：紅色光、黃色光、綠色光、紅外光等。LED有共陰極和共陽極兩種。在此設(shè)計(jì)中我們采用共陽 極，共陽極將發(fā)光二極管的陽極連接在一起，接入 +5V的電壓。普通發(fā)光二級管的 工作電流是5-20毫安，本設(shè)計(jì)中采用的是3mn發(fā)光二級管，所以采用470Q電阻 限流，使其正常工作，工作電流約為 10毫安（一般有色發(fā)光二極管工作電流約為 10毫安，透明發(fā)光二極管工作電流為 20毫安）。主要元件有不同阻值的電阻、 LED電阻為

13、每個LED的限流電阻。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1 Keil_c 軟件界面圖Keil C51是美國Keil Software 公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開 發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu) 勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Win dows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟 件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。下面詳細(xì)介紹Keil C51開發(fā)

14、系統(tǒng)各部分功能和使用。Keil_c軟件界面如圖3-1所示:圖3-1 Keil_c 軟件界面3.2程序流程圖此設(shè)計(jì)主要是采用控制系統(tǒng)的延時來完成的，此設(shè)計(jì)中是將流水燈，包含九種 模式，每種模式都有一種流水燈樣式，每次對 P0 P1、P2、P3 口賦予相應(yīng)的值， 即可達(dá)到預(yù)期的效果，再和不同的延時相配合，就能達(dá)到不同的流水效果了。具體 程序見附錄。在程序編寫方面，本設(shè)計(jì)采用相對簡單的 C語言進(jìn)行編程，采用C語言進(jìn)行編 程的原因是它具有簡單緊湊、靈活方便、可移植性好等特點(diǎn)。程序編寫過程當(dāng)中采 用數(shù)組、取余、循環(huán)移位、移位運(yùn)算、延時等方式來達(dá)成想要的效果。編程內(nèi)容以 九種模式為核心，控制LED流水燈進(jìn)

15、行九種變化方式，從而達(dá)到設(shè)計(jì)方案最終預(yù)期 的效果。程序流程圖如下圖3-2四仿真調(diào)試4.1仿真采用proteus仿真圖仿真截圖如下：圖4-1 4.2導(dǎo)入代碼圖圖 4-2-1圖 4-2-2五系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析5.1軟件調(diào)試本次設(shè)計(jì)整體采用電阻阻值有有四種，每個阻值對應(yīng)一個或兩個不同顏色的LED燈，如果對應(yīng)不對會出現(xiàn)燈的亮度會發(fā)生一些變化，但是不影響整體效果，線 路有點(diǎn)多，焊接有點(diǎn)復(fù)雜，在安裝元件時，我們應(yīng)該對元件進(jìn)行檢測使它能達(dá)到電 路所需的要求，應(yīng)盡量避免裝錯元件，不然調(diào)試時會出現(xiàn)很多麻煩，然后仔細(xì)對照 原理圖進(jìn)行安裝。再進(jìn)行元器件的安裝焊接，在安裝焊接時應(yīng)注意避免虛焊、假焊 現(xiàn)象，并且要注意掌

16、握焊接時間。如果焊接時間過長就有可能將元器件損壞。 軟件調(diào)試一般分為以下四個階段：1、編寫程序并查錯；2、在匯編語言的編譯 系統(tǒng)中編譯源程序3、對程序進(jìn)行編譯連接，并及時發(fā)現(xiàn)程序中存在的錯誤；4、改正錯誤。在軟件調(diào)試過程中，對出現(xiàn)的錯誤進(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)效果應(yīng)用 Keil C51 根據(jù)設(shè)計(jì)要求編寫出程序后，調(diào)試中出現(xiàn)符號錯誤及無用編 碼，根據(jù)提示改進(jìn)后最終成功編寫出所要求的程序，并用仿真程序調(diào)用后得到預(yù)期 效果。采用 STC-ISP 燒寫軟件進(jìn)行程序燒寫，開始不能下載，經(jīng)檢查串口出現(xiàn)問題， 經(jīng)安裝驅(qū)動并檢查插口序號后，成功下載軟件到單片機(jī)。運(yùn)行結(jié)

17、果：成功下載軟件，接通外部電源，LED丁亮起，但是有部分并未按照預(yù)期完成，經(jīng)調(diào)試程序后，與預(yù)期相同，總體效果比較好。5.2 遇到問題 ：1 LED虛亮，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)時電源部分跳線斷了，補(bǔ)好后正常工作。2 所亮的燈不是所預(yù)想的，經(jīng)過仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)程序賦值問題并解決。3由于每個電阻的阻值不同，外表白色的 LED燈不好對應(yīng)阻值的大小，浪費(fèi)了 我好多時間去排版，最好用紙畫好電路圖標(biāo)清每個序號，寫清燈的顏色才能更好地 實(shí)現(xiàn)我想要的效果。4 LED燈不亮，經(jīng)用電表測量發(fā)現(xiàn)有個別燈壞了，或者對LED丁陽極和陰極焊接錯誤。5 焊接的過程也是困難重重，焊接的效果不是很理想，但是運(yùn)行還是不錯的。六 總結(jié)經(jīng)過一周時間的

18、努力，我們順利的完成了這次單片機(jī)課設(shè)。這是一個磨練意志 的過程。從課題的選擇開始，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過程中我得到了很大的鍛 煉。此次編寫程序控制單片機(jī)管腳電平的高低變化，來實(shí)現(xiàn)發(fā)光二極管的一亮一滅 一方面，通過 IO 口引腳的電平高低來實(shí)現(xiàn)亮滅，低電平亮，高電平滅來實(shí)現(xiàn)流水 燈多彩的效果。通過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)知識和技術(shù)要點(diǎn)，也使以前學(xué)的很多知識都得到了運(yùn)用，由過本次課設(shè)，我不僅學(xué)到了關(guān)于單片機(jī)技術(shù)方面的許多專業(yè)知識，同時也讓我感覺到團(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 了自己原有的知識體系，也擴(kuò)展了自己的思維。課設(shè)是一