倒數(shù)計數(shù)器課程設計匯總

1、湖南涉外經濟學院課程設計報告課程名稱：單片機原理及應用 報告題目：花樣流水燈控制器 學生姓名：李陽 所在學院：信息科學與工程學院專業(yè)班級：電科 1401學生學號： 144290109指導教師：黃科2016年06月20日課程設計任務書7.報告題目花樣流水燈控制器完成時間學生姓名李陽班級指導教師黃科職稱2016.06.20講師1401總體設計要求和技術要點要求電路開啟后，紅黃綠三種顏色的燈在時鐘信號作用下按以下規(guī)律轉換狀 態(tài)。電路啟動后，要求紅黃綠三種顏色的燈在脈沖作用下順序，循環(huán)點亮。紅黃綠 燈每次亮的時間分別為5秒，5秒，10秒。工作內容及時間進度安排1、2、3、查閱資料，確定課題設計方案 繪

2、制完整的的電路原理圖 繪制程序流程圖134、5、6、編寫程序并調試6系統(tǒng)仿真，排除硬軟件錯誤 系統(tǒng)驗收6編寫課程設計報告、答辯月月月月月1415161720月20至24日課程設計成果1與設計內容對應的軟件程序2.課程設計總結報告摘要：電子技術實驗是一門重要的實踐性技術基礎課程。開設本課程的目的在于使學生理論聯(lián)系實際，在老師的指導下完成大綱規(guī)定的實驗任務。通過實 驗熟悉電工.電子技術的應用中常用的設備和電子器件，熟悉常用儀器的使用方 法，掌握正確記錄.處理實驗數(shù)據(jù)、繪制曲線、分析實驗結果的方法，從而開發(fā) 學生分析問題或解決問題的能力，培養(yǎng)學生具有嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L，實事求是的科 學態(tài)度，刻苦鉆研、勇

3、于探索和創(chuàng)新的開拓精神以及遵守紀律、團結協(xié)作和愛護 公物的優(yōu)良品質，為今后從事專業(yè)科研工作和工程技術工作打下良好的基礎。流水燈是一串按一定的規(guī)律像流水一樣連續(xù)閃亮。 流水燈控制是可編程控制 器的一個應用，其控制思想在工業(yè)控制技術領域也同樣適用。言，流水燈控制可用多種方法實現(xiàn)，但對現(xiàn)代可編程控制器而言，利用移位寄存 器實現(xiàn)最為便利。通常用左移寄存器實現(xiàn)燈的單方向移動；用雙向移位寄存器實 現(xiàn)燈的雙向移動。要求紅黃綠三種顏色的燈在時鐘信號作用下按以下規(guī)律轉換狀態(tài)。 電路啟動 后，要求紅黃綠三種顏色的燈在脈沖作用下順序，循環(huán)點亮。 紅黃綠燈每次亮的 時間分別為5秒，5秒，10秒。74LS161計數(shù)器7

4、4LS194移位寄存器關鍵詞：流水燈CC7555定時器 自啟動紅黃綠三種顏色的燈在脈沖作用下順序，循環(huán)點亮。紅黃綠燈每次亮的時間分別為 5秒，5秒，10秒。自啟動、功能介紹、系統(tǒng)設計三、 硬件設計 四、 軟件設計 五、系統(tǒng)調試六、結論與心得七、參考文獻目錄3410一、功能介紹1.1 單片機基礎知識單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一 個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講，一塊芯片就成了一臺計算機。單片機具有體積小、 功能強、 應用面廣等優(yōu)點， 目前正以前所未見的速度取 代著傳統(tǒng)電子線路構成的經典系統(tǒng)，蠶食著傳統(tǒng)數(shù)字電路與模擬電路固有的領 地。它的體積小、質量輕、價

5、格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。同 時，學習使用單片機了解計算機原理與結構的最佳選擇?，F(xiàn)在，這種單片機的使用領域已十分廣泛。 彩電、冰箱、空調、錄像機、VCD 遙控器、游戲機、 電飯煲等無處不見單片機的影子， 單片機早已深深地融入我們 每個人的生活之中。單片機能大大地提高這些產品的智能性，易用性及節(jié)能性等主要性能指標， 給我們的生活帶來舒適和方便的同時， 在工農業(yè)生產上也極大地提高了生產效率 和產品質量。 單片機按用途大體上可分為兩類， 一種是通用型單片機， 另一種是 專用型單片機。MCS-51單片機是美國INTEL公司于1980年推出的產品，與 MCS48單片機 相比，它的結構更先

6、進， 功能更強， 在原來的基礎上增加了更多的電路單元和指 令，指令數(shù)達111條，MCS-51單片機可以算是相當成功的產品，一直到現(xiàn)在， MCS-51 系列或其兼容的單片機仍是應用的主流產品，各高校及專業(yè)學校的培訓 教材仍與MSC-51單片機作為代表進行理論基礎學習。MCS-51系列單片機主要包 括 8031、 8051 和 8751 等通用產品。百家爭鳴的時期， 世界上各大芯片制造公司 16 位到 32 位，數(shù)不勝數(shù)，應有盡有，有與主 但它們各具特色，互成互補，為單片機的應1.2 單片機的發(fā)展趨勢單片機現(xiàn)在可以說是百花齊放， 都推出了自己的單片機，從 8位、 流 C51 系列兼容的，也有不兼容

7、的， 用提供了廣闊的天地?？v觀單片機的發(fā)展過程，可以預示單片機的發(fā)展趨勢，大致有：一、微型單片化現(xiàn)在常規(guī)的單片機普遍都是將中央處理器 （CPU、隨機存取數(shù)據(jù)存儲（RAM、 只讀程序存儲器（RO）并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時電路、時鐘電路 集成在一塊單一的芯片上，增強型的單片機集成了如A/D轉換器、PM（脈寬調制電路）、WDT（看門狗）、有些單片機將LCD（液晶）驅動電路都集 成在單一的芯片上， 這樣單片機包含的單元電路就更多， 功能就越強大。 甚至單 片機廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機芯片。此外，現(xiàn)在的產品普遍要求體積小、 重量輕，這就要求單片機除了功能強和

8、 功耗低外，還要求其體積要小?，F(xiàn)在的許多單片機都具有多種封裝形式，其中 SM（D 表面封裝） 越來越受歡迎， 使得由單片機構成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。二、低功耗CMO化而CHMO則具備了高速和低功MCS-5係列的8031推出時的功耗達630mW而現(xiàn)在的單片機普遍都在lOOmW 左右，隨著對單片機功耗要求越來越低， 現(xiàn)在的各個單片機制造商基本都采用了 CMOS互補金屬氧化物半導體工藝）。像80C51就采用了 HMOS即高密度金屬氧 化物半導體工藝）和CHMOS互補高密度金屬氧化物半導體工藝）。CMOSI然功 耗低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高， 耗的特點， 這些特征， 更適合于要求低功

9、耗像電池供電的應用場合。 所以這種工 藝將是今后一段時期單片機發(fā)展的主要途徑。三、主流與多品種共存現(xiàn)在雖然單片機的品種繁多，各具特色，但仍以89C51為核心的單片機占主 流，兼容其結構和指令系統(tǒng)的有 P HILI PS公司的產品，ATME公司的產品和中國 臺灣的Winbond系列單片機。所以89C51占據(jù)了半壁江山。而Microchip公司的 PIC精簡指令集合（RISC也有著強勁的發(fā)展勢頭，中國臺灣的 HOLTE公司近 年的單片機產量與日俱增， 與其底價質優(yōu)的優(yōu)勢， 占據(jù)一定的市場份額。 此外還 有MOTOROLA司的產品，日本幾大公司的專用單片機。在一定的時期內，這種 情形將得以延續(xù)，將不

10、存在某個單片機一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補、 相輔相成、共同發(fā)展的道路。九十年代以后，單片機在結構上采用雙CPI或內部流水線，CPU位數(shù)有8位、 16位、32位，時鐘頻率高達20MHZ片內帶有PWM輸出、監(jiān)視定時器 WDT可編 程計數(shù)器陣列PCA DMA專輸、調制解調器等。芯片向高度集成化、低功耗方向 的發(fā)展，使得單片機在大量數(shù)據(jù)的實時處理、高級通信系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、復 雜工業(yè)過程控制、高級機器人以及局域網(wǎng)等方面得到大量應用。這類單片機有 NEC公司的 MPD7800 MITSUBISHI公司的 M337700 REVKWE公司的 R65001.3項目設計任務與要求一、任務設計一款以A

11、T89C51單片機作為主控核心，按鍵控制電路、流水燈顯示電 路以及單片機最小系統(tǒng)等模塊組成的核心主控制電路。二、設計要求通過發(fā)光二極管顯示不同的花樣（至少有六種花樣），并且可以通過按鍵來控制流水燈 的速度。二、設計方案本方案主要是通過對基于單片機的多控制、多閃爍方式的 LED流水燈循環(huán) 系統(tǒng)的設計，來達到本設計的要求。其硬件構成框圖如下圖所示，以單片機為核 心控制，由單片機最小系統(tǒng)（時鐘電路、復位電路、電源）、按鍵控制電路、LED 發(fā)光二極管和5V直流電源組成。單片機流水燈循環(huán)控制系統(tǒng)硬件框圖此設計方案中單片機的P1 口接5路按鍵控制電路，實現(xiàn)流水燈花型的切換 功能；單片機的P3.7引腳接上一

12、個按鈕開關以實現(xiàn)對流水燈閃爍頻率的控制， 即實現(xiàn)了快慢兩種節(jié)拍實現(xiàn)花型的變換； 單片機上的P2 口接八路LED發(fā)光二極 管組成流水燈電路，顯示流水燈循環(huán)情況。17三、硬件設計3.1直流穩(wěn)壓電源電路塊，外,的直流電。直流穩(wěn)壓電源是電子設備的重要組成部分。本項目直流穩(wěn)壓電源為下圖為穩(wěn)壓電源采用的是三端集成穩(wěn)壓TRAi-2l:PS三端固定式集成穩(wěn)壓電源電路圖tell.對于一個完整的電子設計來講，首要問題就是為整個系統(tǒng)提供電源供電模 電源電路的穩(wěn)定可靠是系統(tǒng)平穩(wěn)運行的前提和基礎。電子設備除用電池供電還采用市電（交流電網(wǎng)）供電。通過變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓后，得到穩(wěn)定+5V。直流穩(wěn)壓電源的制作一般有 3種

13、制作形式，分別是分立元件構成的穩(wěn)壓電 源、線性集成穩(wěn)壓電源和開關穩(wěn)壓電源。器7805構成的正5V直流電源。AT89C51單片機的工作電壓范圍：4.0V-5.5V，所以通常給單片機外接5V 直流電源。此處用3節(jié)1.5V的干電池供電。3.2單片機最小系統(tǒng)要使單片機工作起來，最基本的電路的構成由單片機、 時鐘電路、復位電路 等組成，單片機最小系統(tǒng)如圖所示。時鐘電路：本系統(tǒng)采用單片機內部方式產生時鐘信號，用于外接一個12MHz 石英晶體振蕩器和2個30pF微調電容，構成穩(wěn)定的的自激振蕩器，其發(fā)出的脈 沖直接送入內部的時鐘電路。復位電路：確定單片機工作的起始狀態(tài)，完成單片機的啟動過程。單片機系 統(tǒng)的復位

14、方式有上電自動復位和手動按鍵復位。 本設計采用手動按鍵復位，該復 位方式同樣具有上電自動復位功能。 - IO AC6占C8R1D .33DR - 訂©ffH R11.S3Bft -vTDfT；-3.3 LED電路I- -1r -I,.33F，.門閔:，.，I1單片機最小系統(tǒng)p -I IXI .-CRYSTfil -iTEKT- 19 I23；A；亜二31r=U1 -xr/M.1XTXiL2RSTP$EN ALE 母DtR1CD血£4ceIXCF41141257垂互21'1LII'W10'111177H15訐LED-VEUnwLEDAEIJJCWLED

15、-VELLQWD片LED-VELLJOWD5 - LED-VELLJOW 、D6 '330 R- 訂曰gR2 -330 R” 、TD<D R3【330 R<TEHTR4330 R-:T曰尸-R5 -?3GR- 訂曰<rR6 - 23OR” yellow R330 R- 訂閉R8 -LEDYEIUW 訂EXT”. ”LED流水燈顯示電路LED流水燈顯示電路如圖所示，實際上是由 8個發(fā)光二極管和8個電阻構 成的電路。發(fā)光二極管與電阻對應串聯(lián)，然后接在與之相對應的P2 口上。通過軟 件編程對P2 口輸出高低電平來實現(xiàn)不同的閃爍花型。由于發(fā)光二極管的導通電 壓一般為1.7V以

16、上，另外，他的工作電流根據(jù)型號不同一般為1mA到30mA ,電阻選擇范圍100Q 3000Q在此我們這里選用560Q的電阻。3.4按鍵控制電路按鍵控制電路如下圖所示，是由6個按鍵開關構成的。他們分別接在單片機AT89C51 的 P1 接口和 P3.0 口 ,Key1-Key5 接在 P1.0-P1.4,Key6接在 P3.7上。 為了一對一的控制LED燈的閃爍方式。當按下開關Key1時，LED流水燈系統(tǒng)閃 爍第一種流水燈花型。當按下開關 Key2時,LED燈系統(tǒng)閃爍第二種閃爍方式。 當閉合Key6時，流水燈閃爍節(jié)拍變慢。P2.7/A15-CHD2.14T1IyD立丄衛(wèi)7PPP PP PPPP3

17、.C/FW P3.1/T>® F3.2/ltfiDP3.3/iMrTP3.4nDP 3.VT1 陀厲殛 P3,圖I101131IS4H17JZZL.+5V<? O-1 PO - O CHD鍵盤控制電路3.5串口電路串口電路為單片提供與PC機連接端口，為單片機提供下載程序到單片機程 序存儲器中。串口原理圖如下圖所示。串口也稱串行通信接口， RS-232是目前最常用的一種串行通訊接口，由于 其形狀和針腳數(shù)量的原因，其接頭又被稱為DB9接頭0 RS-232針腳定義：2RXD 接收數(shù)據(jù)、3TXD發(fā)送數(shù)據(jù)、5GND系統(tǒng)接地，一般就用到這幾個引腳。串口原理圖MAX232芯片是專門為電

18、腦的RS-232標準串口設計的單電源電平轉換芯片， 使用+5V單電源供電。MAX23內部結構基本可分三個部分：第一部分是電荷泵電路：由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構成，功能是 產生+12V和-12v兩個電源，提供給RS-232串口電平的需要。第二部分是數(shù)據(jù)轉換通道：由7、& 9、10、11、12、13、14腳構成兩個數(shù) 據(jù)通道，其中 13 腳（R1IN ）、12 腳（R1OUT）、11 腳（T1IN ）、14 腳（T1OUT） 為第一數(shù)據(jù)通道，8 腳（R2IN ）、9 腳（R2OUT）、10 腳（T2IN ）、7 腳（T2OUT） 為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、

19、T2IN輸入轉換成RS-232數(shù)據(jù)從 T1OUT、T2OUT送至U電腦 DP9插頭；DP9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從 R1IN、R2IN 輸入轉換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出第三部分是供電：15腳DNG、16腳VCC （+5V）。四、軟件設計本設計是以單片機AT89C51為核心控制8個發(fā)光二極管5種閃爍方式的變 換。硬件電路如圖所示，八個發(fā)光二極管 D1 - D8分別接在單片機的P2.0- P2.7 接口上，當給P2.0 口輸出“0時，發(fā)光二極管點亮，當輸出“ 1時，發(fā)光二極管熄 滅。可以運用輸出端口指令 MOV P0, A或MOV P0,# DATA，只要給累加器 值或

20、常數(shù)值，同理，接在 P2.1P2.7 口的其他7個LED的點亮和熄滅的方法同 LED1。因此，要實現(xiàn)流水燈功能，只要將發(fā)光二極管LED1LED8依次點亮、熄滅，8只LED燈便會一亮一暗的成流水燈了。在此還應注意一點，由于視覺 暫留效應以及單片機執(zhí)行每條指令的時間很短，在控制二極管亮滅的時候應該延時一段時間，否則我們就看不到閃爍效果。程序啟動時跳轉到鍵盤判斷模塊程序 中，此程序里面包含 Key1-Key5的按鍵情況判斷，循環(huán)檢測直到有按鍵按下的 時候，程序轉去相對應按鍵的流水燈顯示的花型模塊，與此同時，當按鍵 Key6 有閉合時，程序中調用延時程序時，給延時參數(shù)賦值上另一個值，是延時程序延 時時

21、間發(fā)生改變，以達到不同快慢節(jié)奏閃爍的流水燈。具體程序流程如下圖所示。主程序流程圖五、系統(tǒng)調試£££ f £*& t;f_-s : r 一二丐 w J厶； L f 15 ir ?厚？552<h©程氨Q:s 總璋軍OS 直宜WQ n Tlr- 4 r IL sft.圖5-1按鍵控制電路、流水燈顯示電路£?k 二總一 :豆 £h -六、結論與心得本方案以AT89C51單片機作為主控核心,以及單片機最小系統(tǒng)等模塊組成的核心主控制電路，利用軟件編程燒錄程序到 單片機來實現(xiàn)對 LED 流水燈進行控制，與其他 LED 流水燈相比該電路結構簡單、 易操作、硬件少、體積小、成本低、低能耗等優(yōu)點，其電路集成度高，工作原 理簡單，清晰明了，控制圖案的花樣多，移植性好。這次課程設計的時間雖然不算很長， 但使我對很多東西有了更深刻的認識。 平時在課堂 上無法掌握的集體操作都有了一定的進步?？偨Y如下：查閱資料和閱讀相關文獻的重要性。向同學請教的重要性，團結協(xié)作的重要性。勤動手的重要性，自己動手，豐衣足食！以前很多時候一遇到問題常常都會問同學，但是通過這次設計，我學會了自己