基于單片機(jī)最小系統(tǒng)的流水燈

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)電氣工程學(xué)院學(xué)生科研實(shí)踐計(jì)劃項(xiàng)目總 結(jié) 報(bào) 告項(xiàng)目編號(hào)： SRPP 項(xiàng)目名稱(chēng)： 基于單片機(jī)最小系統(tǒng)的流水燈 項(xiàng)目參加人： 李?lèi)?（論文撰寫(xiě)者）任子業(yè) 所在班級(jí)： 電子161 項(xiàng)目指導(dǎo)教師： 宋瀟 項(xiàng)目完成時(shí)間： 2017年 6 月 填報(bào)日期： 2017年 6 月 4 日 河南科技大學(xué)電氣工程學(xué)院2016年制 目錄項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容.3設(shè)計(jì)方法.3系統(tǒng)各模塊的設(shè)計(jì)過(guò)程.4 1.電源模塊.4 2.單片機(jī)最小系統(tǒng).5 3.驅(qū)動(dòng)電路.8 4.PCB設(shè)計(jì).8系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).10 1.源程

2、序.10 2.程序流程圖.11系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果分析.12總結(jié).14一、研究?jī)?nèi)容 單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)，是指集成在一塊芯片上的計(jì)算機(jī)，它具有與結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,控制功能強(qiáng),可靠性高,體積小,價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)技術(shù)作為計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)重要的分支，廣泛的應(yīng)用于工業(yè)控制,智能儀器儀表,家用電器,電子玩具等各個(gè)領(lǐng)域。此次研究的內(nèi)容是：用AltiumDesigner制作基于單片機(jī)最小系統(tǒng)流水燈的原理和PCB，自己進(jìn)行各個(gè)原件的焊接。并進(jìn)行程序的設(shè)計(jì)，通過(guò)程序來(lái)精確的控制LED的亮滅時(shí)間，從而達(dá)到預(yù)期的目的。二、設(shè)計(jì)方法首先，我們?cè)O(shè)計(jì)使用8個(gè)LED小燈制作流水燈，采用STC90C51RC作為主控芯片，并在單片機(jī)

3、外圍設(shè)計(jì)了電源指示模塊，復(fù)位電路和晶振。通過(guò)編程控制I/O口的電平高度，使8個(gè)LED燈能夠準(zhǔn)確的以不同的時(shí)間亮滅。其基本的模塊圖如下所示：圖2-1-1 流水燈結(jié)構(gòu) 在這之后，為了防止所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)沒(méi)有誤差，同時(shí)練習(xí)自己的焊接能力，于是我們找到了洞洞板并將單片機(jī)的最小系統(tǒng)焊于其上，錄入程序看是否工作。如果不工作則進(jìn)行修改，直到成功為止。這樣，即練習(xí)了焊接技術(shù)以防焊接PCB時(shí)失誤又能夠進(jìn)一步掌握單片機(jī)最小系統(tǒng)。 最后進(jìn)行程序和PCB的設(shè)計(jì)。主要通過(guò)Keil uVision5和AltiumDesigner兩個(gè)軟件進(jìn)行單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)，原理圖和PCB的制作。最后用stc-isp-15將所得到HEX文件燒

4、錄到單片機(jī)中，觀察說(shuō)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是否達(dá)到所預(yù)期的目的三、系統(tǒng)的各模塊設(shè)計(jì)過(guò)程1、電源模塊供電采用5v的USB供電圖3-1- SEQ 圖3- * ARABIC 1 電源電路C4為去耦合電容，通過(guò)此電容將電路中的耦合產(chǎn)生的能量傳遞抵消，從而減小了對(duì)單片機(jī)工作的影響。2、單片機(jī)最小系統(tǒng)（1）單片機(jī)裸片如圖所示STC90C516RC+系列單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代超高速、低功耗的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)。指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，12時(shí)鐘的機(jī)器周期和6時(shí)鐘的機(jī)器周期可任意選擇，內(nèi)部集成MAX810專(zhuān)用復(fù)位電路，時(shí)鐘頻率在12MHz以下時(shí)，復(fù)位腳可直接接地。我們用P2引腳作為

5、電路的驅(qū)動(dòng)接口，用RST引腳連接復(fù)位電路，用XTAL1和XTAL2連接晶振，用RXD和TXD連接下載模塊，VCC和GND連接電源。圖3- SEQ 圖3- * ARABIC 2-1 單片機(jī)（2）晶振XTAL2XTAL1如圖所示XTAL2XTAL1圖3-2-2 晶振電路每個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，全程是叫晶體震蕩器，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振的作用非常大，他結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機(jī)所必須的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個(gè)基礎(chǔ)上的，晶振的提供的時(shí)鐘頻率越高，那單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。晶振旁邊接的是負(fù)載電容，負(fù)載電容是指晶振的兩條引線連接IC塊內(nèi)部及外部所有有效電容之和，可看作晶振片在電

6、路中串接電容。負(fù)載頻率不同決定振蕩器的振蕩頻率不同，而我們采用的是12MHz的晶振，結(jié)合芯片手冊(cè)的說(shuō)明所以使用了47pf的負(fù)載電容。（3）復(fù)位電路如圖所示：當(dāng)單片機(jī)的RST引腳置于高電平幾秒后，單片機(jī)復(fù)位，程序重新執(zhí)行。RSTRST圖3-2-3 復(fù)位電路VCC上電時(shí)，C充電，在10K電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位;幾個(gè)毫秒后，C充滿，10K電阻上電流降為0，電壓也為0，使得單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。工作期間，按下S，C放電，在10K電阻上出現(xiàn)電壓，并持續(xù)一段時(shí)間，使得單片機(jī)復(fù)位。松開(kāi)S，C又充電，幾個(gè)毫秒后，單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。（4）下載模塊如圖所示 ： 插針2接單片機(jī)TXD引腳，插針1接單片機(jī)RX

7、D引腳。圖3-2-4 插針圖3-2-5 下載模塊USB下載模塊是單獨(dú)的物件，沒(méi)有直接焊入PCB中，于是用四頭插針與相應(yīng)功能的接口連接，然后再用杜邦線與插針連接就能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。（5）上拉電阻的設(shè)計(jì)如圖所示：圖3-2-6 上拉電阻P0口是集電極開(kāi)路輸出,也就是OC門(mén),這種結(jié)構(gòu)沒(méi)有輸出高電平的能力就相當(dāng)于一個(gè)一端接地的開(kāi)關(guān), 按下去就輸出低電平0V,斷開(kāi)就沒(méi)有電壓,是懸空狀態(tài).如果要輸出高電平控制一個(gè)器件,而這個(gè)器件本身又沒(méi)有內(nèi)置上拉,就必須自己接一個(gè)上拉電阻。3、驅(qū)動(dòng)模塊如圖所示:圖3-3-1 驅(qū)動(dòng)電路單片機(jī)的I/O輸出能力不足以驅(qū)動(dòng)LED燈，所以采用灌電流的方式來(lái)驅(qū)動(dòng)LED燈發(fā)光。4、PCB

8、的設(shè)計(jì) 我主要設(shè)計(jì)PCB，在設(shè)計(jì)PCB時(shí)遇到了不少的困難。首先是原理圖，設(shè)計(jì)時(shí)需要很多的原件，有的元件庫(kù)里的元件沒(méi)有封裝有的有，但是有很多是不能用的。而且，不同的元件庫(kù)里的原件還不一樣，而自己畫(huà)原件又很浪費(fèi)時(shí)間，也不會(huì)畫(huà)。于是就在網(wǎng)上找了很多的資源，最終將原理圖的問(wèn)題解決。在畫(huà)PCB時(shí)，先進(jìn)行原件的布局，之后開(kāi)始布線，為了減少信號(hào)的損失我把地線加粗為30mil，電源線加粗為20mil?？紤]我們所做的板子非常的小，就沒(méi)有進(jìn)行覆銅。然而一些封裝卻無(wú)法解決，比如說(shuō)排阻即找不到封裝自己也不會(huì)畫(huà)，還有就是一些電容，找到封裝，但是不符合實(shí)際，不是太大就是太小，結(jié)果只畫(huà)了圖而沒(méi)有去制作。原理圖如下：圖3-4

9、-1 原理圖 PCB圖如下所示： 圖3-4-2 PCB四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1、源程序部分設(shè)計(jì)程序采用延時(shí)程序，先定義一個(gè)延時(shí)函數(shù)，通過(guò)返回不同的函數(shù)值，在不同的位置調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)不同LED燈的亮滅時(shí)間。為了精確的控制延時(shí)的時(shí)間我們用了Keil uVision5 進(jìn)行了仿真，第一個(gè)燈亮的時(shí)間是1.01秒與我們規(guī)定的一秒只有0.01的誤差，達(dá)到了我們預(yù)期的目的，這說(shuō)明我們?cè)O(shè)計(jì)的程序是可行的。圖4-1-1 延時(shí)函數(shù)2、程序流程圖 圖4-2-1 程序框圖五、系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果分析我們的工作開(kāi)始進(jìn)展的時(shí)候，我們根據(jù)各功能模塊畫(huà)出了原理圖，并用AD制圖軟件進(jìn)行了仔細(xì)的排線畫(huà)出了PCB原理圖。隨后我們用洞洞板開(kāi)始進(jìn)行硬

10、件的焊接，在硬件的焊接完成后，將寫(xiě)好的程序下載進(jìn)去，結(jié)果有一兩個(gè)燈沒(méi)亮，我們用萬(wàn)用表進(jìn)行了排查，燈的引腳處沒(méi)有電壓，我們動(dòng)了動(dòng)單片機(jī)，發(fā)現(xiàn)燈的引腳和單片機(jī)的底座焊接的不牢固。在程序的設(shè)計(jì)中，我們用軟件仿真時(shí)發(fā)現(xiàn)并沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的亮滅時(shí)間，于是不斷地修改延時(shí)函數(shù)中第二個(gè)循環(huán)中的n的值然后不斷進(jìn)行仿真最后確定了125.5這個(gè)值較為準(zhǔn)確。同時(shí)在燒錄時(shí)我們發(fā)現(xiàn)只有在開(kāi)關(guān)打開(kāi)的一瞬間，HEX文件才能被燒錄進(jìn)去，而其他時(shí)間無(wú)法燒錄。經(jīng)過(guò)詳細(xì)的了解，原來(lái)我們單片機(jī)的P1.0,P1.1未置低屬于冷啟動(dòng)，只有在斷電然后上電才能夠完成下載。但這并沒(méi)有影響到實(shí)驗(yàn)的完成，在以后的設(shè)計(jì)中，我們會(huì)注意到運(yùn)用到熱啟動(dòng)，畢竟熱

11、啟動(dòng)不用多次的按動(dòng)開(kāi)關(guān)鍵。圖5-1-1 實(shí)物最后在這都完成之后，我們現(xiàn)將單片機(jī)通上電，然后將程序燒錄進(jìn)去，最終達(dá)到了預(yù)期的目的。六、總結(jié)在本次項(xiàng)目中，我主要從事的是動(dòng)手操作這部分。通過(guò)查閱書(shū)籍和影像資料我已經(jīng)初步的掌握了Keil uVision5和AltiumDesigner的基本的使用方法。在本項(xiàng)目中我經(jīng)過(guò)不斷地修改布局，我把本次項(xiàng)目所需的PCB 板基本的畫(huà)完，但是封裝出現(xiàn)了很大的錯(cuò)誤，是經(jīng)過(guò)老師的指導(dǎo)修改，然后才成功的把AD制圖搞定。之后就是軟件的編寫(xiě)，通過(guò)隊(duì)友的指導(dǎo)，掌握了延時(shí)的方法很快就編寫(xiě)了所需的程序，并成功的運(yùn)行在單片機(jī)上。在焊接的過(guò)程中也掌握了焊接的技巧，能夠焊接一些基礎(chǔ)的器件同時(shí)在實(shí)驗(yàn)室的學(xué)習(xí)中也基本的掌握了一些實(shí)驗(yàn)儀器的使用 。這次項(xiàng)目使我學(xué)到很多東西，為我進(jìn)一步學(xué)習(xí)單片機(jī)奠定了基礎(chǔ)。在以后的學(xué)習(xí)中希望通過(guò)對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)，入門(mén)嵌入式系統(tǒng)和一