單片機(jī)課程設(shè)計led流水燈設(shè)計報告

1、河北建筑工程學(xué)院課程設(shè)計計算說明書題目名稱：單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計系： 機(jī)械工程學(xué)院專 業(yè)： 機(jī)械電子工程班 級： 機(jī)電112學(xué) 號：2011322205學(xué)生姓名：薛景賓指導(dǎo)教師：張東輝職 稱：講 師2014 年 7 月 3 日目 錄1)一、總體設(shè)計(1)二、硬件設(shè)計 (3)三、設(shè)計步驟(5)四、軟件設(shè)計(8)五、軟件調(diào)試 (11)六、心得體會(12 )七、參考文獻(xiàn) (13).、八、一前言1.1 課題簡介 單片機(jī)全稱叫單片微型計算機(jī)（ Single Chip Microcomputer ）, 是一種集成在電路芯 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(jī)存儲器RA

2、M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（可能還包括 顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機(jī)系統(tǒng)。目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。 導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置， 飛機(jī)上各種儀表的控制， 計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸， 工業(yè)自動 化過程的實(shí)時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 IC 卡，民用豪華轎車的安全保 障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這 些都離不開單片機(jī)。 更不用說自動控制領(lǐng)域的機(jī)器人、 智能儀表、 醫(yī)療器械以及各種 智能機(jī)械了。單

3、片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè) 備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個范疇： 1. 在智能儀器儀表上 的應(yīng)用 ：,例如精密的測量設(shè)備 2. 在工業(yè)控制中的應(yīng)用 ：用單片機(jī)可以構(gòu)成形式 多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、 各種報警系統(tǒng)，與計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。 3. 在家用電器中的應(yīng)用可從手 機(jī)，電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工 作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機(jī)等。 5. 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備 領(lǐng)域中的應(yīng)用 ：例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備

4、及病床呼叫 系統(tǒng)等等。 6. 在各種大型電器中的模塊化應(yīng)用 ：如音樂集成單片機(jī)， 看似簡單的功 能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機(jī)的原理） ，就需要復(fù)雜的類似于計算機(jī)的原 理。本設(shè)計著重在于分析計算器軟件和開發(fā)過程中的環(huán)節(jié)和步驟， 并從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)出發(fā)對計 算器設(shè)計做了詳細(xì)的分析和研究。本系統(tǒng)就是充分利用了 8051芯片的 I/O 引腳。系 統(tǒng)以采用MCS-51系列單片機(jī)Intel8051為中心器件來設(shè)計LED流水燈系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)8 個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)。一、總體設(shè)計思路1 設(shè)計思路本課題使用AT89C51單片機(jī)時無須外擴(kuò)存儲器。因此，本流水燈實(shí)際上就是一個 帶有八個

5、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單片機(jī)。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?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?yōu)楦唠娖剑?同理，接在P1.1P1.7 口的其他7個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 LEDLED8依次點(diǎn)亮、熄滅，8只LED燈便 會一亮一暗的做流水燈了。同樣的道理，可以讓 8個燈左移點(diǎn)亮，全亮、全滅。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

6、在控制二極管亮滅的時候應(yīng)該延時一段時間，否則我們就看不到“流水”效果了。在此基礎(chǔ)上，增加外擴(kuò)設(shè)備，利用74LS373和8255擴(kuò)展成24個LED燈循環(huán)顯示。2.原件清單元件名稱型號數(shù)量/個用途單片機(jī)AT89C511控制核心晶振12MHZ1晶振電路電容33pF2晶振電路電阻Respack88上位電阻電阻4.7k4開關(guān)電阻電阻1k1復(fù)位電路電源+5v1提供電源撥碼開關(guān)BUTTON4發(fā)出信號數(shù)碼管7SEG-MPX1-CC8顯示電路、硬件設(shè)計1AT89C511.芯片由 UNTITLEISISPROFESSIONA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供（AT89C511）主要特性：與MCS-51兼容4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽

7、命： 1000寫/ 擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間： 10年 全靜態(tài)工作： 0Hz 24Hz 三級程序存儲器鎖定128*8 位內(nèi)部 RAM32 可編程 I/O 線5 個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)震蕩器和時鐘電路P0 口： I/O 雙 向P1 口： I/O 雙 向P2 口： I/O 雙 向P3 口： I/O 雙 向口。作輸入口時， 口。作輸入口時， 口。作輸入口時， 口。作輸入口時，應(yīng)先 軟件 置“ 1應(yīng)先 軟件 置“ 1應(yīng)先 軟件 置“ 1應(yīng)先 軟件 置“ 12）管腳說明：電源引腳Vcc（ 40 腳） ： 典型值 5V。Vss（ 20 腳） ： 接低電 平。外部晶振XTAL1、X

8、TAL2 分別與晶振兩端相連接。輸入輸出口引腳：RST、 ALE/-PROG、控制引腳：-PSEN、-EA/Vpp 組成 了 MSC-51 的控制總線RST（ 9 腳） ： 復(fù) 位信 號輸 入端 （ 高 電平 有 效） ALE/-PROG（30 腳） ： 地 址鎖存 信號 輸出 端 。 第二 功能： 編 程脈沖輸 入。-PSEN（ 29 腳 ）： 外部 程序存 儲器讀選 通信號。 -EA/Vpp（31 腳 ）： 外部 程序 存儲 器使 能端 。 第二 功能：編 程電壓輸 入端（ +21V ） 。3） AT89C51單片機(jī)的P 口特點(diǎn)：P0 口 ：是一個8位漏極開路輸出型雙向I/O端口。作為輸出

9、端口 時 ，每位能 以吸收電 流的 方 式 驅(qū)動 8 個 TTL 輸入，對 端 口 寫 1 時 ， 又可作高阻抗 輸入端用。 在訪問外部程序或數(shù)據(jù)存儲器時，它是時 分多路轉(zhuǎn)換的 地址（低 8 位） /數(shù)據(jù)總線， 在訪問期間將激活內(nèi)部的上拉電阻。P1 口： P1 口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 端口。 P1 口的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。 對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可作 輸入口。P2 口作輸入口使用時，因?yàn)閮?nèi)部有上拉電阻，那些被外部 信號拉低的引腳會輸出一個電流（Iil ）。P2 口： P2 口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/

10、O 端口。 P2 口的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。 對端口寫1時， 通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位， 這時可作 輸 入 口 。 P2 口 作 輸 入 口 使 用 時 ， 因 為 內(nèi) 部 有 上 拉 電 阻 ， 那 些 被 外 部 信號拉低的引腳會輸出一個電流（ Iil ）。在 訪問外部程序存儲器時 和 16位外部地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVX DPT）R 時， P2 口送出高8位地址。在訪問 8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVX RI）時，P2 口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器（SFR）區(qū)中的P2寄 存器的內(nèi)容） ， 在整個訪問期間不會改變。P3 口：

11、 P3 口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 端口。 P3 口的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。 對端口寫1時， 通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位， 這時可作 輸 入 口 。 P3 口 作 輸 入 口 使 用 時 ， 因 為 內(nèi) 部 有 上 拉 電 阻 ， 那 些 被 外 部 信號拉低的引腳會輸出一個電流（Iil ）。（ 2） 排阻的作用 所謂排阻就是若干個參數(shù)完全相同的電阻，它們的一個引腳都連到一起， 作為公共引腳。其余引腳正常引出。所以如果一個排阻是由 n 個電阻構(gòu)成的， 那么它就有 n+1 只引腳，一般來說，最左邊的那個是公共引腳。它在排阻上一 般用一個色點(diǎn)標(biāo)

12、出來。排阻一般應(yīng)用在數(shù)字電路上，比如：作為某個并行口的 上拉或者下拉電阻用。使用排阻比用若干只固定電阻更方便。2、系統(tǒng)框圖燈左移點(diǎn)亮燈右移點(diǎn)亮燈全亮燈流動運(yùn)行或全亮全滅圖13、程序框圖硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成微機(jī)系統(tǒng)的實(shí)體和裝置，通常由運(yùn)算器、控制器、存儲器、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)上是一個硬件 的芯片，在實(shí)際應(yīng)用中，通常很難直接和被控對象進(jìn)行電氣連接， 必須外加各種擴(kuò)展 接口電路、外部設(shè)備、被控對象等硬件和軟件，才能構(gòu)成一個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。本設(shè) 計選用以AT89S51單片機(jī)為主控單元。顯示部分：8個LED燈循環(huán)亮滅。2單片機(jī)時鐘電路時鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所

13、需要的時鐘信號，單片機(jī)本身就是一個復(fù)雜的同步 時序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時鐘信號控制下嚴(yán) 格地按時序進(jìn)行工作。在MCS-51芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳XI,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 一個穩(wěn)定的自激振蕩器。此電路采用12MHZ勺石英晶體。時鐘電路如下圖：G143復(fù)位電路電阻的作用是用于上電復(fù)位的，VCC以上電，由于電容兩端電壓不能突變，所 以RST上為高電平，然后電容放電，RST就為低電平了，還可以用手動復(fù)位，此 電路應(yīng)用自動復(fù)位。圖34控制電路控制電路用于控制工作電路的工作情況，根據(jù)要求來控

14、制電路，本電路的控制電路用來控制流水燈的工作情況，當(dāng)按下 1、2、3、4各個開關(guān)時，電路具有左移、右 移、全亮、全沒的功能，具體的控制電路如下：圖45工作電路1）工作電路就是根據(jù)總的電路的指令， 來反應(yīng)工作情況。本電路的流水燈電路具體的如下：02 LE&Fm3三七4 LEXLa5 L=Z-«LnA67 LZ1-*=L_O.ma1圖52）根據(jù)各個模塊的功能及他們的信號傳輸，連接電路如下:四、軟件設(shè)計1設(shè)計要求本系統(tǒng)的功能就時實(shí)現(xiàn)流水燈的循環(huán)點(diǎn)亮，主要有四個功能，第一，按下第一個 按鈕，彩燈向上點(diǎn)亮循環(huán)，按下第二個，彩燈向下循環(huán)點(diǎn)亮，按下第三個，彩燈全亮, 按下第四個，彩燈全滅。

15、彩燈用8個發(fā)光二極管代替。電路具有的控制彩燈點(diǎn)亮右移、 左移、全亮及全滅的功能用按鍵切換彩燈狀態(tài)，彩燈兩點(diǎn)移動時間間隔為0.5秒。2、軟件的流程圖：圖73、程序設(shè)計ORG 0000H;單片機(jī)上電后從00000H地址執(zhí)行AJMP START ;跳轉(zhuǎn)到主程序存放地指出ORG 0030H;設(shè)置主程序開始地址START: MOV SP,#60H; 設(shè)置堆棧起始地址為60HMOV DPTR,#TAB ;把TAB表首地址送入 DPTRSTART1: JNB P0.0,LOOP1 ;判斷P0.0處開關(guān)是否閉合JNB P0.1,LOOP2 ; 判斷P0.1處開關(guān)是否閉合JNB P0.2,LOOP3 ;判斷 P

16、0.2 處開關(guān)是否閉合JNB P0.3,LOOP4 ;判斷 P0.3 處開關(guān)是否閉合AJMP START1 ;如果沒有開關(guān)閉合重新檢測LOOP1: MOV A,#00H ; 累加器清零MOVC A,A+DPTR ; 取數(shù)值表中的數(shù)CJNE A,#11111111B,NEXT1檢查左移結(jié)束標(biāo)志AJMP START ; 左移結(jié)束重新檢測開關(guān)狀態(tài)NEXT1: MOV P1,A ; 將數(shù)據(jù)送到 P1 口ACALL DELAY ; 調(diào)用延時子程序INC DPTR ; 取數(shù)據(jù)表指針指向下一數(shù)據(jù)AJMP LOOP1 ; 繼續(xù)查表取數(shù)據(jù)LOOP2: MOV A,#09H; 設(shè)定累加器的初始值MOVC A,A+

17、DPTR ; 取數(shù)值表中的數(shù)CJNE A,#00000000B,NEXT2; 檢查右移結(jié)束標(biāo)志AJMP START ;NEXT2: MOV P1,A ACALL DELAY INC DPTR ;AJMP LOOP2LOOP3: MOV A,#08H右移結(jié)束重新檢查開關(guān)狀態(tài)將數(shù)據(jù)送到 P1 口調(diào)用延時子程序 取數(shù)據(jù)表指針指向下一數(shù)據(jù) 繼續(xù)查表取數(shù)據(jù) 設(shè)定累加器初始值MOVC A,A+DPTR ; 取數(shù)值表中的數(shù)MOV P1,A ;將數(shù)據(jù)送到P1 口AJMP START ; 全滅結(jié)束重新檢測開關(guān)狀態(tài)LOOP4: MOV A,#11H; 設(shè)定累加器初始值MOVC A,A+DPTR ; 取數(shù)值表中的數(shù)

18、MOV P1,A ;將數(shù)據(jù)送到P1 口AJMP START ; 全滅結(jié)束重新檢測開關(guān)狀態(tài)DELAY: MOV R0,#10 ; 延時一段時間DLO: MOV R1,#200DL1: MOV R2,#123NOPDL2: DJNZ R2,DL2DJNZ R1,DL1DJNZ R0,DL0RET ; 子程序返回TAB: DB 11111110BDB 11111101BDB 11111011BDB11110111BDB 11101111BDB 11011111BDB 10111111BDB 01111111BDB 11111111BDB 01111111BDB 10111111BDB 1101111

19、1BDB 11101111BDB 11110111BDB 11111011BDB11111101BDB 11111110BDB00000000BEND ; 程序結(jié)束五、軟件調(diào)試軟件調(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)計效果此系統(tǒng)可以改進(jìn)為可以通過對開關(guān)的調(diào)節(jié)來控制流水燈電路具有控制彩燈點(diǎn)亮右 移、左移、全亮及全滅等功。六、心得體會經(jīng)過一段時間的努力，我們順利的完成了這次單片機(jī)課設(shè)。這是一個磨練意志的 過程。從課題的選擇開始，計算器的設(shè)計、硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計、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。一方面通過C51單片機(jī)等一些器件的設(shè)計讓我學(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；另一方面在用 Proteus 軟 件畫電路圖時