LED流水燈-設(shè)計

1、 課程設(shè)計報告題 目 單片機(jī)的LED流水燈系統(tǒng)設(shè)計 學(xué) 院 機(jī)電學(xué)院 專 業(yè) 電子信息科學(xué)與技術(shù) 學(xué)生姓名 許國昂 汪舸 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 徐宇寶 二一三年六月目 錄一、前 言（1）1.1課題簡介（1）1.2設(shè)計目的（1）二、總體設(shè)計(2）2.1設(shè)計思路（2）2.2原件清單（3）三、硬件設(shè)計（4）3.1AT89C51 （4）3.2電路總覽（6）3.3程序框圖 （6）四、設(shè)計步驟（7）4.1整體設(shè)計（7）4.2單片機(jī)時鐘電 （7）4.3復(fù)位電路 （8）4.4控制電路 （8）4.5工作電路 （9）五、軟件調(diào)試（9）5.1設(shè)計要求 （9）5.2軟件的流程圖（10）5.3程序設(shè)計 （11）5.4軟件調(diào)

2、試（12）六、proteus仿真（14）七、心得體會（15）八、參考文獻(xiàn)（16）第一章 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（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)

3、絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(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.

4、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，并從實踐經(jīng)驗出發(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)Intel80

5、51為中心器件來設(shè)計LED流水燈系統(tǒng)，實現(xiàn)8個LED霓虹燈的左、右循環(huán)顯示，并實現(xiàn)循環(huán)的速度可調(diào)。1.2 設(shè)計目的1.學(xué)習(xí)基本理論在實踐中綜合運用的初步經(jīng)驗，掌握電路設(shè)計的基本方法、設(shè)計步驟，培養(yǎng)綜合設(shè)計與調(diào)試能力。2.掌握匯編語言程序設(shè)計方法。3.培養(yǎng)實踐技能，提高分析和解決實際問題的能力。1.3 設(shè)計任務(wù)及要求1彩燈用8個發(fā)光二極管代替。2電路具有控制彩燈點亮右移、左移、全亮及全滅等功能（用按鍵切換彩燈狀態(tài)）3、彩燈兩點移動時間間隔為1秒。二 、總體設(shè)計思路2.1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，本流水燈實際上就是一個帶有八個發(fā)光二極管的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，即為

6、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)榈碗娖骄涂梢粤耍幌喾?，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?；同理，接在P1.1P1.7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，我們只要將發(fā)光二極管LED1LED8依次點亮、熄滅，8只LED燈便會一亮一暗的做流水燈了。同樣的道理，可以讓8個燈左移點亮，全亮、全滅。在此我們還應(yīng)注意一點，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

7、“流水”效果了。2.2.原件清單元件名稱型號數(shù)量/個用途單片機(jī)AT89SC11控制核心晶振12MHZ1晶振電路電容30pF2晶振電路電阻Respack88上位電阻電阻10k4開關(guān)電阻電阻10k1復(fù)位電路電源+5v1提供電源撥碼開關(guān)BUTTON4發(fā)出信號三、硬件設(shè)計3.1AT89C511.芯片由UNTITLEDISISPROFESSIONAL實驗系統(tǒng)提供（AT89C51） 1）主要特性： 與MCS-51兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間：10年 全靜態(tài)工作：0Hz24Hz 三級程序存儲器鎖定 128*8位內(nèi)部RAM 32可編程I/O線 5個中斷源 可編程串行通

8、道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)震蕩器和時鐘電路2）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、XTAL2分別與晶振兩端相連接。輸入輸出口引腳： P0口：I/O雙向口。作輸入口時，應(yīng)先軟件置“ 1”。 P1口：I/O雙向口。作輸入口時，應(yīng)先軟件置“ 1”。 P2口：I/O雙向口。作輸入口時，應(yīng)先軟件置“ 1”。 P3口：I/O雙向口。作輸入口時，應(yīng)先軟件置“ 1”?？刂埔_： RST、ALE/-PROG、-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）

9、：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： P0口：是一個8位漏極開路輸出型雙向I/O端口。作為輸出端口時，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

10、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）。 P2口：P2口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/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 DPTR）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

11、）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：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

12、用一個色點標(biāo)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。 32、電路總覽四 、設(shè)計步驟4.1整體設(shè)計硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成微機(jī)系統(tǒng)的實體和裝置，通常由運算器、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)實質(zhì)上是一個硬件的芯片，在實際應(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。4.2單片機(jī)時鐘電路時鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時鐘信號，單片機(jī)本

13、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X1，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的石英晶體。時鐘電路如下圖：4.3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。4.4控制電路控制電路用于控制工作電路的工作情況，根據(jù)要求來控制電路，本電路的控制電路用來控制

14、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54.5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：2）根據(jù)各個模塊的功能及他們的信號傳輸，連接電路如下：五、軟件設(shè)計5.1設(shè)計要求本系統(tǒng)的功能就時實現(xiàn)流水燈的循環(huán)點亮，主要有四個功能，第一，按下第一個按鈕，彩燈向左點亮循環(huán)，按下第二個，彩燈向右循環(huán)點亮，按下第三個，彩燈全滅，按下第四個，彩燈全亮。彩燈用8個發(fā)光二極管代替。電路具有的控制彩燈點亮右移、左移、全亮及全滅的功能用按鍵切換彩燈狀態(tài)，彩燈兩點移動時間間隔為0.5秒。5.2、軟件的

15、流程圖：開始讀入七個開關(guān)的狀態(tài)判斷開關(guān)狀態(tài)燈左移點亮燈右移點亮燈 全 亮燈 全 滅燈流動運行或全亮全滅無輸入5.3、程序設(shè)計 #include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit K1=P10;sbit K2=P11;sbit K3=P12;sbit K4=P13;sbit K5=P14;sbit K6=P15;sbit K7=P16; uchar Pattern_P2= 0x18,0x24,0x42,0x81; uchar Pattern1_P2= 0x01,0x03,0x07,0x0f,0x1f

16、,0x3f,0x7f,0xff;uchar Pattern2_P2= 0xff,0x7f,0x3f,0x1f,0x0f,0x07,0x03,0x01;void DelayMS(uint x) uchar t;while(x-) for(t=120;t0;t-);void main() int i; P2=0x00;while (1)if(K1=0) P2=0x01; do P2=_crol_(P2,1);DelayMS(150); while(K3=1)&(K4=1)&(K2=1)&(K5=1)&(K6=1)&(K7=1); if(K2=0) P2=0x80;do P2=_cror_(P2,1

17、);DelayMS(150); while(K3=1)&(K4=1)&(K1=1)&(K5=1)&(K6=1)&(K7=1); if(K3=0)doP2=0x00;while(K1=1)&(K4=1)&(K2=1)&(K5=1)&(K6=1)&(K7=1);if(K4=0)doP2=0xff;while(K3=1)&(K1=1)&(K2=1)&(K5=1)&(K6=1)&(K7=1); if(K5=0) P2=0x00; do for(i=0;i4;i+)P2=Pattern_P2i;DelayMS(150); while(K3=1)&(K1=1)&(K2=1)&(K4=1)&(K6=1)&(

18、K7=1); if(K6=0) P2=0x00; do for(i=0;i8;i+)P2=Pattern1_P2i;DelayMS(150);P2=0x00;DelayMS(150); while(K3=1)&(K1=1)&(K2=1)&(K4=1)&(K5=1)&(K7=1); if(K7=0) P2=0x00; do for(i=0;i8;i+)P2=Pattern2_P2i;DelayMS(150);P2=0x00;DelayMS(150); while(K3=1)&(K1=1)&(K2=1)&(K4=1)&(K5=1)&(K6=1); 5.4軟件調(diào)試軟件調(diào)試一般分為以下四個階段：1、

19、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亮右移、左移、全亮及全滅等功。六.Protues仿真圖1自左向右圖二全亮七、心得體會經(jīng)過兩周的努力，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，也使以前學(xué)的很多知識都得到了運用。通過本次課設(shè)，我不僅學(xué)到了關(guān)于單片機(jī)技術(shù)方面的許多專業(yè)知識，同時也讓我感覺到團(tuán)隊合作的重要性。其實如何有效和快速的找到資料也是課設(shè)給我的啟發(fā)，利用好圖書館和網(wǎng)絡(luò)，是資源的到最好的利用。與他人交流思想是取得成功的關(guān)鍵，在交流