單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)說明書流水燈檔P17

1、單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)說明書 題 目： 流水燈的設(shè)計(jì) 系 部： 信息與控制工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣自動(dòng)化技術(shù) 班 級(jí)： 2011級(jí)一班 2013年 6 月 18 目 錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求31.1 設(shè)計(jì)任務(wù)描述31.2 設(shè)計(jì)要求32總體方案設(shè)計(jì)概述32.1 設(shè)計(jì)思路介紹32.2 使用到的芯片32.2.1 STC89C52RC簡(jiǎn)介32.2.2 STC89C52單片機(jī)的功能介紹52.2.3 LED燈介紹53硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)63.1 總體電路設(shè)計(jì)框圖63.2 電路設(shè)計(jì)原理圖63.2.1 流水燈電路原理圖63.2.2 發(fā)光二極管電路73.3 各模塊電路73.3.1 復(fù)位電路介紹73.3.2 振蕩電路介紹8

2、3.3.3 實(shí)物電路圖95 軟件設(shè)計(jì)96 實(shí)驗(yàn)調(diào)試過程106.1 操作過程106.2 硬件調(diào)試146.3 流水燈程序調(diào)試147 結(jié)論158參考文獻(xiàn)161 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)描述設(shè)計(jì)流水燈控制電路，使連接在該電路上的8個(gè)發(fā)光二極管按順序以次閃爍采用數(shù)字集成電路的控制方法，結(jié)合十進(jìn)制計(jì)數(shù)器/譯碼電路設(shè)計(jì)了該流水燈控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由電源、時(shí)鐘電路、計(jì)數(shù)器和譯碼顯示電路4部分組成。能實(shí)現(xiàn)任意方式的流水，只要改變每路發(fā)光二極管的數(shù)目和圖案，就可以實(shí)現(xiàn)隨心所欲的流水花樣。它可作為工作狀態(tài)指示，具有環(huán)保、節(jié)能等特點(diǎn)。1.2 設(shè)計(jì)要求認(rèn)真設(shè)計(jì)，使8個(gè)發(fā)光二極管按順序依次閃爍，并改變程序，實(shí)現(xiàn)不同的

3、閃爍。編寫設(shè)計(jì)報(bào)告寫出設(shè)計(jì)的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會(huì)。2總體方案設(shè)計(jì)概述2.1 設(shè)計(jì)思路介紹整個(gè)系統(tǒng)工作由軟件程序控制運(yùn)行，根據(jù)需要，可以上電后系統(tǒng)經(jīng)過初始化，進(jìn)入用戶設(shè)定模式狀態(tài)。于STC89C52單片機(jī)的彩燈控制方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED紅燈的控制。本方案以STC89C52單片機(jī)作為主控核心，與驅(qū)動(dòng)等模塊組成核心主控制模塊。在主控模塊上設(shè)有晶振電路和8個(gè)LED燈，根據(jù)需要編寫若干種亮燈模式，根據(jù)各種亮燈時(shí)間的不同需要，在不同時(shí)刻輸出燈亮或燈滅的控制信號(hào)。2.2 使用到的芯片2.2.1 STC89C52RC簡(jiǎn)介STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具

4、有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。圖2.1 STC89C52RC引腳圖圖2.2 STC89C52RC外觀2.2.2 STC89C52單片機(jī)的功能介紹 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向

5、量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35MHz，6T/12T可選。2.2.3 LED燈介紹LED 是英文 light emitting diode （發(fā)光二極管）的縮寫，它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個(gè)有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用，所以 LED 的抗震性能好圖2.3 發(fā)光二極管LED日

6、光燈和普通日光燈對(duì)比來說，優(yōu)點(diǎn)如下：1，節(jié)能。2，壽命長(zhǎng)。3，適用性好，因單顆LED的體積小，可以做成任何形狀。4，回應(yīng)時(shí)間短，是ns（納秒）級(jí)別的回應(yīng)時(shí)間，而普通燈具是ms（毫秒）級(jí)別的回應(yīng)時(shí)間。5，環(huán)保，無有害金屬，廢棄物容易回收。6，色彩絢麗，發(fā)光色彩純正，光譜范圍窄，并能通過紅綠藍(lán)三基色混色成七彩或者白光。缺點(diǎn)：1，價(jià)格貴。2，能普遍做到的光效率和理論光效率還有很大差距。3，能做到的壽命和理論壽命（10w小時(shí)）還有很大差距。4，還是有一定的發(fā)熱量。5，光衰還可以大幅度縮小。3硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 總體電路設(shè)計(jì)框圖圖3.1 電路設(shè)計(jì)框圖要實(shí)現(xiàn)流水燈功能，我們只要將發(fā)光二極管LED1LED8

7、依次點(diǎn)亮、熄滅，8只LED燈便會(huì)一亮一暗的做流水燈了。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(shí)間很短，我們?cè)诳刂贫O管亮滅的時(shí)候應(yīng)該延時(shí)一段時(shí)間，否則我們就看不到“流水”效果了 3.2 電路設(shè)計(jì)原理圖3.2.1 流水燈電路原理圖圖3.2 原理圖3.2.2 發(fā)光二極管電路LED發(fā)光二極管依次接P2口，利用共陽極接線，只要P2口由高電平變?yōu)榈碗娖絃ED燈即點(diǎn)亮。圖3.3 LED燈連接方式在LED燈后要加一個(gè)電阻，通常電阻應(yīng)用在單片機(jī)電路中有三種作用：限流電阻、上拉電阻、下拉電阻。在流水燈接線圖中的電阻起的是限流作用。3.3 各模塊電路3.3.1 復(fù)位電路介紹當(dāng)要對(duì)晶體

8、重置時(shí)，只要對(duì)此引腳電平提升至高電平并保持兩個(gè)及其周期以上的時(shí)間便能完成系統(tǒng)重置的各項(xiàng)動(dòng)作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)。如圖所示，只要按此開關(guān)就能完成LED和開關(guān)的重置。 圖3.4 復(fù)位電路3.3.2 振蕩電路介紹單片機(jī)系統(tǒng)正常工作的保證，如果振蕩器不起振，系統(tǒng)將會(huì)不能工作；假如振蕩器運(yùn)行不規(guī)律，系統(tǒng)執(zhí)行程序的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)時(shí)間上的誤差，這在通信中會(huì)體現(xiàn)的很明顯：電路將無法通信。他是由一個(gè)晶振和兩個(gè)瓷片電容組成的，x1和x2分別接單片機(jī)的x1和x2，晶振和瓷片電容是沒有正負(fù)的，注意兩個(gè)瓷片電容相連的那端一定要接地。 圖3.5晶振電路3.3.3 實(shí)物電路圖圖3.6 實(shí)物電路5 軟件

9、設(shè)計(jì)內(nèi)部程序：編寫的流水燈匯編語言程序 ORG 0000H LJMP START ORG 0100HSTART: MOV SP,#50H MOV R7，#11111110B MOV A,R7 MOV P2，A SETB CLOOP: MOV A,R7 RLC A MOV P2，A MOV R7，A LCALL DELAY LCALL DELAY LCALL DELAY LCALL DELAY SJMP LOOPDELAY: MOV R0，#0FFHLP1： MOV R1，#0FFHLP0： DJNZ R1，LP0 DJNZ R0，LP1 RET END6 實(shí)驗(yàn)調(diào)試過程6.1 操作過程1.打開計(jì)

10、算機(jī)上的Keil uVision3 軟件，如下圖所示圖6.1 Keil uVision軟件2.點(diǎn)擊窗口上的ProjectNew Project新建一個(gè)工程，如下圖所示圖6.2 建立新工程3.保存新建的工程，并命名為123，如下圖所示圖6.3 命名新工程4.選擇CPU型號(hào)，本設(shè)計(jì)應(yīng)選用CPU為AT89C51，選定CPU之后點(diǎn)擊確定，如下圖所示圖6.4 CPU的選擇5.點(diǎn)擊窗口Life，在工程下建立一個(gè)項(xiàng)目并命名保存，然后加載到工程中，注意命名時(shí)后綴為.asm，如下圖所示圖6.5 建立項(xiàng)目6.在項(xiàng)目窗口中輸入編寫的匯編語言程序，點(diǎn)擊編譯圖標(biāo)，并選擇生成HEX 文件。圖6.6 生成HEX文件7.編譯

11、顯示匯編程序沒有錯(cuò)誤之后，將Keil uVision軟件最小化，打開仿真軟件STC-ISP.先選擇CPU類型為STC89C52RC，COM選擇為COM4，然后點(diǎn)擊打開文件，選擇之前生成的HEX格式文件，然后點(diǎn)擊Download/下載，當(dāng)坐下角窗口顯示上電時(shí)，按下按鈕，此時(shí)會(huì)看到八個(gè)LED指示燈亮滅。此時(shí)表明設(shè)計(jì)成功。如下圖:圖6.7 選擇文件6.2 硬件調(diào)試拿到電路板后，首先要檢查加工質(zhì)量，并確保沒有任何方面的錯(cuò)誤，如短路和斷路，尤其要避免電源短路；元器件在安裝前要逐一檢查，用萬用表測(cè)其數(shù)值，看是否與所用相同；先空載上電（芯片座上不插芯片），并檢查各引腳的電位是否正確。若一切正常，方可在斷電的

12、情況下將芯片插入，再次檢查各引腳的電位及其邏輯關(guān)系。將萬用表的探針放到單片機(jī)接電源的引腳上檢測(cè)一下，看是否符合要求。6.3 流水燈程序調(diào)試將電路板串口連接電腦，把程序燒入STC89C52系統(tǒng)。用USB接口連接電腦，為單片機(jī)提供電源。電源接入口，程序開始運(yùn)行。LED燈開始輪流閃爍，閃爍間隔大概為0.5S。點(diǎn)擊復(fù)位電路，單片機(jī)復(fù)位，LED燈從第一盞燈開始又依次亮起。7 結(jié)論再接到這次課程實(shí)習(xí)題目的時(shí)候本來想設(shè)計(jì)一個(gè)帶LCD屏的音樂倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器，但是由于知識(shí)儲(chǔ)備不足以及對(duì)硬件系統(tǒng)的不熟悉，我們還是放棄了這個(gè)思路，轉(zhuǎn)而設(shè)計(jì)流水燈系統(tǒng)。通過這次實(shí)習(xí)讓我們可以在實(shí)踐中檢驗(yàn)我們所學(xué)的單片機(jī)知識(shí)，更好的融會(huì)貫

13、通，并在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。這次設(shè)計(jì)的流水燈由于比較簡(jiǎn)單，遇到的問題都不是很困難，我們通過互相之間的交流、查閱書籍以及通過互聯(lián)網(wǎng)所搜所需的資料都能夠比較好的解決。 這次設(shè)計(jì)的流水燈系統(tǒng)缺點(diǎn)是程序輸入采用串口輸入，燒入程序比較復(fù)雜。電路比較簡(jiǎn)單，所實(shí)現(xiàn)的功能只有流水燈，時(shí)間閃爍的控制需要修改程序才能實(shí)現(xiàn)。如果需要改進(jìn)的，可以增加一個(gè)時(shí)間設(shè)置來設(shè)這流水燈的閃爍時(shí)間，或者通過流水燈排列的形狀不同可以做成花樣流水燈。8參考文獻(xiàn)1康華光，陳大欽. 電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第五版）M. 北京：高等教育出版社，20052姜志海、趙艷雷、陳松 .單片機(jī)的C語言程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用基于Proteus仿真（第二版）M 電子工業(yè)出版社3趙月飛，郭會(huì)平，胡仁喜。 protel 99SE基礎(chǔ)與實(shí)例教程M 機(jī)械工業(yè)出版社4張毅剛，彭喜元。 單片機(jī)原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)M 電子工業(yè)出版社5周興華，手把手教你學(xué)單片機(jī)（第二版）M 北京航空航天大學(xué)出版社6 吳金戎，沈慶陽，郭庭吉. 8051