簡易廣告燈(廣告燈左移右移)設(shè)計

1、鄭州科技學(xué)院單片機課程設(shè)計題 目 簡易廣告燈設(shè)計 學(xué)生姓名 X X 專業(yè)班級 11級自動化一班 學(xué) 號 201142002 院 （系） 電氣工程學(xué)院 指導(dǎo)教師 王繼紅 完成時間 2014年 11月 14日 鄭州科技學(xué)院單片機課程設(shè)計任務(wù)書專業(yè) 11自動化 班級 1班 學(xué)號 201142002 姓名 XX 一、設(shè)計題目 簡易廣告燈設(shè)計 二、設(shè)計任務(wù)與要求利用單片機外加輔助元件對發(fā)光二極管的亮滅進行控制，從而實現(xiàn)LED燈的左右移動的效果。要求做單一燈的左移右移，八個發(fā)光二極管L1L8分別接在單片機的P1.0P1.7接口上，輸出“0”時，發(fā)光二極管亮，開始時P1.0P1.1P1.2P1.3P1.7P

2、1.6P1.0亮，重復(fù)循環(huán)。三、主要參考文獻1 皮大能.單片機課程設(shè)計指導(dǎo)書M. 北京：北京理工大學(xué)出版社, 2010,10.2 張毅剛.單片機原理及接口技術(shù)M. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1990,1.3 李秀華.單片機原理及實踐M. 沈陽：東北大學(xué)出版社,2006,4.4 艾運階,建華.MCS-51單片機項目教程M. 北京：北京理工大學(xué)出版社,2012,1.四、設(shè)計時間 2014 年 11 月 3 日 至 2014 年 11月 14 日 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日目 錄1 實驗產(chǎn)品簡介12 設(shè)計思路13 設(shè)計目的及要求24 設(shè)計過程24.1 系統(tǒng)硬件電路實現(xiàn)24.2 單片機最小系統(tǒng)74

3、.3 程序設(shè)計內(nèi)容84.4 程序流程圖94.5 電路仿真95 程序代碼105.1 單向程序1105.2 單向程序2125.3 來回程序126 心得體會14參考文獻15附錄1：電路原理圖16附錄2：實物圖17附錄3：元件清單181 實驗產(chǎn)品簡介廣告燈，也叫廣告流水燈，就是能把任何圖案以光的形式投影在廣場或各種樓體上的一種電子產(chǎn)品，投影的圖案既有動態(tài)效果，也有靜態(tài)效果，各種圖案都可以訂做，很容易吸引眾人的眼光，關(guān)注率非常高。在現(xiàn)在諸多的娛樂場所、理發(fā)店、賓館、飯店、公司等的門外，都可以看到各式各樣的廣告流水燈。廣告燈這是一種新生的傳媒，成本低，投射方便，是各種廣告公司的新寵。廣告燈還能在一些傳統(tǒng)媒

4、體無法投放的地方發(fā)生作用，并會有意想不到的效果，如地面，馬路邊上。廣告燈可運用色彩的對比手法，從而產(chǎn)生與眾不同的色彩感覺與色彩組合，并有助于作品形象區(qū)別于周圍事物與環(huán)境，形成色彩視覺沖擊力，引發(fā)注意。不同的色彩對比組合，可以營造鮮艷奪目、明亮活潑，也可以是莊重高雅、雍容華貴，在作品與消費者接觸的一剎那中，打動消費者，增強注意的力度，在形成廣告的第一印象時，色先奪人，并留下深刻的印象。廣告燈主要應(yīng)用于廣告牌、建筑泛光照明、網(wǎng)球場、停車場、體育館及碼頭等。2 設(shè)計思路本次實驗需要設(shè)計一個能夠?qū)崿F(xiàn)對廣告燈的圖案進行控制的裝置，我們利用單片機的功能進行實現(xiàn)。單片機的強大功能可以幫助我們實現(xiàn)廣告燈的左右

5、移動，并且可以鞏固單片機的理論知識，提高自己的實踐能力。單片機具有功能強、體積小、成本低、功耗小等特點，使它在工業(yè)控制、智能儀器、節(jié)能技術(shù)改造、通信系統(tǒng)、信號處理及家用電器產(chǎn)品中都得到了廣泛的應(yīng)用。另外，單片機在很大程度上改變了傳統(tǒng)的設(shè)計方法，以往采用模擬電路、數(shù)字電路實現(xiàn)的電路系統(tǒng)，大部分功能單元都可以通過對單片機硬件功能擴展及專用程序的開發(fā)，來實現(xiàn)系統(tǒng)提出的要求，這意味著許多電路設(shè)計問題將轉(zhuǎn)化為程序設(shè)計問題，這在很大程度上能夠簡化電路，但也要求有較好的程序設(shè)計基礎(chǔ)。我們設(shè)計的整體思路是利用AT89C51單片機為核心，配合簡單的外部電路，實現(xiàn)對發(fā)光二極管的點亮順序及圖案的控制。通過Prote

6、us和Keil軟件的設(shè)計及仿真，驗證實驗方案的成敗。對于整體的設(shè)計如圖2-1的方框圖所示。顯示電路單片機電源驅(qū)動電路脈沖電路開關(guān)電路圖2-1 電路設(shè)計方框圖3 設(shè)計目的及要求（1） 熟悉集成電路的引腳安排。（2） 掌握芯片的邏輯功能及使用方法。（3）了解電路板結(jié)構(gòu)及其接線方法。（4） 掌握單片機的基本原理和編程方法。（5） 熟悉仿真軟件Proteus和Keil的基本操作和方法。（6） 要求做單一燈的左移右移，八個發(fā)光二極管L1L8分別接在單片機的P1.0P1.7接口上，輸出“0”時，發(fā)光二極管亮，開始時P1.0P1.1P1.2P1.3P1.7P1.6P1.0亮，重復(fù)循環(huán)。4 設(shè)計過程4.1 系

7、統(tǒng)硬件電路實現(xiàn)把“單片機系統(tǒng)”區(qū)域中的P1.0P1.7用8芯排線連接到“八路發(fā)光二極管指示模塊”區(qū)域中的L1L8端口上，要求：P1.0對應(yīng)著L1，P1.1對應(yīng)著L2，P1.7對應(yīng)著L8。電路圖如圖4-1所示，按電路圖的要求連接電路。AT89C51圖4-1 電路原理圖 AT89C51單片機及其引腳說明：AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS八位處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片

8、中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。AT89C51單片機有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含兩個外中斷口，兩個16位可編程定時計數(shù)器，引腳電路如圖4-2所示。 主要特性：l 與MCS-51 兼容 l 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 l 壽命：1000寫/擦循環(huán)l 數(shù)據(jù)保留時間：10年l 全靜態(tài)工作：0Hz-24MHzl 三級程序存儲器鎖定l 128×8位內(nèi)部RAMl 32可編程I/O線l 兩個16位定時器/計數(shù)器l 5個中斷源 l 可編程串行通道l 低功耗的閑置和掉電模式l 片內(nèi)

9、振蕩器和時鐘電路 管腳說明：VCC：供電電壓GND：接地P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(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門電流。P1口管腳寫入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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收

10、。 P2口：P2口為一個內(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TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，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口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，

11、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。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：管腳 備選功能:l P3.0 RXD（串行輸入口）l P3.1 TXD（串行輸出口）l P3.2 /INT0（外部中斷0）l P3.3 /INT1（外部中斷1）l P3.4 T0（記時器0外部輸入）l P3.5 T1（記時器1外部輸入）l P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）l P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）l P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。l RST：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持RS

12、T腳兩個機器周期的高電平時間。l ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，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，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， 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，置位無效。l PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，

13、每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。l EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。l XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。l XTAL2：來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

14、外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。圖4-2 AT89C51單片機引腳圖4.2 單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)一般指單片機和時鐘電路和復(fù)位電路。由于51單片機內(nèi)部集成了程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，只要增加時鐘電路和復(fù)位電路，單片機就具備了工作的基本條件，單片機就可以正常運行了。單片機是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算

15、機系統(tǒng)。本次課程設(shè)計中選用AT89C51式單片機，其最小系統(tǒng)主要由電復(fù)位、振蕩電路組成。單片機的最小系統(tǒng)如圖4-2所示。單片機的復(fù)位電路原理是在單片機的復(fù)位引腳RST上電阻和電容，實現(xiàn)上電復(fù)位。當復(fù)位電平持續(xù)兩個時鐘周期以上時復(fù)位有效。復(fù)位電路由按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩部分組成，上電復(fù)位是在復(fù)位引腳上連接一個電容到VCC，再連接一個電阻到GND；按鍵復(fù)位是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個開關(guān)，當開關(guān)按下時電容被放電、RST也被拉到高電平，而且由于電容的充電，會保持一段時間的高電平來使單片機復(fù)位。AT89C51單片機使用12MHZ的晶振最為振蕩源，由于單片機內(nèi)部有振蕩電路，所以外部只要連接一個晶振和兩個電容即可

16、，電容一般在15pF至50pF之間。外部晶振結(jié)合單片機內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機所需的時鐘頻率。圖4-3 單片機最小系統(tǒng)電路圖4.3 程序設(shè)計內(nèi)容我們可以運用輸出端口指令MOVP1，A或MOVP1，DATA，只要給累加器值或常數(shù)值，然后執(zhí)行程序中的指令，即可達到輸出控制的動作。每次送出的數(shù)據(jù)是不同的，具體的數(shù)據(jù)如下表1所示，根據(jù)表中的各個端口送出數(shù)據(jù)對應(yīng)的情況，LED相應(yīng)的點亮。然后可以改變程序中的內(nèi)容，并相應(yīng)的下載到單片機中，則LED會按新的順序依次點亮，并實現(xiàn)循環(huán)功能。表1 送出的數(shù)據(jù)表P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 說明 L8 L7 L6 L5 L

17、4 L3 L2 L1 11111110 L1亮1111110 1L2亮111110 11L3亮11110 111L4亮1110 1111L5亮110 11111L6亮10 111111L7亮0 1111111L8亮4.4 程序流程圖按照程序流程圖的整體要求設(shè)計電路的程序內(nèi)容，程序流程圖如圖4-3所示。圖4-3程序流程圖4.5 電路仿真按照電路設(shè)計的要求，結(jié)合電路原理圖，在Proteus軟件上繪制電路圖。選擇合適的元器件，然后排版、連線。電路連接完成后，要對單片機進行程序?qū)懭?，這個過程還需要另一個軟件Keil。將事先準備好的程序代碼通過Keil生成.HEX文件，然后與Proteus連接寫入到單片

18、機中。接著調(diào)試運行，觀察結(jié)果。仿真電路圖如圖4-4所示。圖4-4電路仿真圖5 程序代碼5.1 單向程序1ORG 0000H START: MOV P1, #01111111B      ;最下面的LED點亮 LCALL DELAY         MOV P1, #10111111B            ;最下面第二個LED點亮 LCALL DELAY M

19、OV P1, #11011111B            ;最下面第三個LED點亮 （以下省略） LCALL DELAY MOV P1, #11101111B LCALL DELAY MOV P1, #11110111B LCALL DELAY MOV P1, #11111011B LCALL DELAYMOV P1, #11111101BLCALL DELAY MOV P1, #11111110B LCALL DELAY MOV P1, #11111111B  &

20、#160;          ;完成第一次循環(huán)點亮,延時約0.25秒 AJMP START                    ;反復(fù)循環(huán) DELAY:MOV R4, #2L3: MOV R2 , #250L1: MOV R3 , #250L2: DJNZ R3 , L2 DJNZ R2 , L1 DJNZ R4 ,

21、 L3 RET END5.2 單向程序2ORG0000H AJMPMAINORG0030HMAIN:MOVP1, #00H ;全亮LCALL DELAYLCALL DELAYLCALL DELAY;延時一段時間MOVA, #0FEH ;每次只亮一個燈LOOP:MOVP1, ALCALL DELAYLCALL DELAYLCALL DELAYR1A ;循環(huán)左移AJMPLOOPDELAY: MOVR7, #00H ;延時子程序TT:MOVR6, #00HDJNZ R6, $ DJNZ R7, TT RET END5.3 來回程序 ORG0000HSTART:MOV R2, #8 MOV A, #0

22、FEH ;給A賦值成11111110SETB C ;將C狀態(tài)位置1LOOP:MOV P1, A LCALL DELAY RLC A ;累加器連進位標志左循環(huán)移位，即A為11111101DJNZ R2,LOOP MOV R2, #8 LOOP1:MOV P1, A LCALL DELAYRRC A ;累加器連進位標志右循環(huán)DJNZ R2, LOOP1 LJMP START ;LJMP 2KB范圍內(nèi)長轉(zhuǎn)移DELAY:MOV R5,#20 ;延時子程序，延時0.2秒 D1:MOV R6,#20 D2:MOV R7,#248 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D2 DJNZ R5,D1 RET EN

23、D6 心得體會單片機在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用非常廣泛，通過本次實訓(xùn)，使我進一步學(xué)習(xí)了關(guān)于單片機原理的知識，在設(shè)計時根據(jù)要求，復(fù)習(xí)了相關(guān)的知識和查詢了相關(guān)的資料。根據(jù)實驗條件，確定了合適的方案。在整個課程設(shè)計中，不僅鞏固了理論知識，而且大大提高了動手實踐能力，還加強了團隊間的協(xié)作能力。 我在我們這一組，主要是負責資料查詢和電路 仿真等工作，在這過程中我學(xué)到了許多書上沒有的知識，比如芯片的管腳說明、封裝及內(nèi)部原理等。另外，我還有一個很大的收獲就是關(guān)于軟件方面的，仿真軟件Proteus的使用，以前只是了解這個軟件，并沒有真正操作，這次在仿真的過程中，我發(fā)現(xiàn)了許多問題，最后通過查閱資料和詢問老師都一一得到了解決，學(xué)到了許多真正的技術(shù)。當然通過這次實訓(xùn)也讓我對匯編語言有了更深的了解，讓我對軟件更加喜歡。另外，我運用了課余時間對單片機做了一個整體的認識，不僅復(fù)習(xí)了以前學(xué)過的知識，還查閱了相關(guān)資料，學(xué)到了許多新的知識，同時，我對單片機的最小系統(tǒng)有了很好的掌握，并能夠充分的運用到各個電路設(shè)計中，對自己的幫助很大。通過