《微型計算機系統(tǒng)》課程設(shè)計基于單片機的跑馬燈設(shè)計

1、微型計算機系統(tǒng)課程設(shè)計任務(wù)書題目名稱：基于單片機的跑馬燈設(shè)計專業(yè) 自動化 班 自本 132 姓名 學(xué)號 學(xué)校：青島理工大學(xué)自動化學(xué)院 指導(dǎo)教師： 2015年11月30日青島理工大學(xué)自動化工程學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書課程名稱：微型計算機系統(tǒng)設(shè)計題目：基于單片機的跑馬燈設(shè)計系統(tǒng)硬件要求： 根據(jù)實際要求，以mcs-51單片機為核心，設(shè)計3個按鍵，每個按鍵對應(yīng)一個花樣，可手動顯示，即按一個按鍵，顯示一種花樣，也可以再設(shè)計一個按鍵用于連續(xù)顯示每個花樣，每個花樣顯示的時間和花樣設(shè)計者自己規(guī)定，并在論文中給定。設(shè)計控制系統(tǒng)硬件電路，編寫c語言或匯編語言程序，并用proteus軟件進行實時仿真。要求：（1）擴展接口

2、（8255或8155),設(shè)計至少4個按鍵（2）設(shè)計至少32個led（3）led顯示至少有3種花樣，可單獨顯示也可自動循環(huán)顯示軟件設(shè)計： 1）主程序設(shè)計 2）各功能子程序設(shè)計其他要求：1、 每位同學(xué)獨立完成本設(shè)計。2、依據(jù)題目要求，提出系統(tǒng)設(shè)計方案。3、設(shè)計系統(tǒng)電路原理圖。1、 調(diào)試系統(tǒng)硬件電路、功能程序。2、 編制課程設(shè)計報告書并裝訂成冊，報告書內(nèi)容（按順序）（1）報告書封面（2）課程設(shè)計任務(wù)書（3）系統(tǒng)設(shè)計方案的提出、分析（4）系統(tǒng)中典型電路的分析（5）系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖（6）系統(tǒng)電路原理圖（7）源程序（8）課設(shè)字數(shù)不少于3000字成績評語目錄第一節(jié)at89c51芯片分析i第二節(jié)設(shè)計概述3第三

3、節(jié) 算法.5第四節(jié) 編程技巧7第五節(jié) 電路設(shè)計及功能說明，硬件原理框圖及電路圖(包括接口芯片簡介).8第六節(jié) 調(diào)試過程中的主要難點(自己遇到的)及解決思路和辦法；.8課設(shè)結(jié)果及分析、收獲、體會和建議；.9參考文獻10附錄111附錄212第一節(jié)at89c51芯片分析atmel的at89s51是一種高效微控制器，將多功能8位cpu和閃爍存儲器組合在單個芯片中，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。at89c51的芯片引腳圖如下：各引腳的說明和功能分析如下：vcc：供電電壓。gnd：接地。p0口：p0口為一個8位漏級開路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫1時

4、，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時，p0口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進行校驗時，p0輸出原碼，此時p0外部必須被拉高。p1口：p1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗時，p1口作為第八位地址接收。p2口：p2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入

5、。并因此作為輸入時，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。p3口：p3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保

6、持rst腳兩個機器周期的高電平時當(dāng)8051通電，時鐘電路開始工作，在reset引腳上出現(xiàn)24個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計數(shù)器pc指向0000h，p0-p3輸出口全部為高電平，堆棧指鐘寫入07h，其它專用寄存器被清“0”。reset由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000h地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變ram（包括工作寄存器r0-r7）的狀態(tài)，ale/prog：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對

7、外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時，ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。psen：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/psen信號將不出現(xiàn)。ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/

8、ea端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。xtal2：來自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性：xtal1和xtal2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，xtal2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。芯片擦除：整個perom陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ale管腳處于低電平10ms來完成。

9、在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，at89c51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，cpu停止工作。但ram，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存ram的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。第二節(jié)設(shè)計概述本程序設(shè)計意在展示跑馬燈的色彩樣式及“跑馬”變換效果，如果將跑馬燈做大，會有很高的觀賞價值。通過對一些相關(guān)書籍資料的查閱及網(wǎng)上各種作品和代碼的瀏覽，對各種實現(xiàn)代碼的比較和優(yōu)化，總結(jié)出本程序，以較優(yōu)秀的代碼實現(xiàn)各種可控的“跑馬燈”

10、功能。硬件系統(tǒng)部分包括顯示部分、按鍵控制部分和控制芯片。系統(tǒng)框圖如下：第三節(jié) 算法編譯兩個函數(shù)，分別是voiddisplay()函數(shù)和voiddelay()函數(shù)，前者是led顯示函數(shù)，后者是延時函數(shù)。程序的開始，先定義各個參數(shù)、各口的地址以及各個位。主函數(shù)中，定義y1、y2分別為pa口pb口的相應(yīng)地址，控制各個led燈的亮滅；m為顯示函數(shù)voiddisplay()中for循環(huán)的個數(shù)，控制led燈亮滅循環(huán)；k1、k2分別為pa口pb口地址轉(zhuǎn)移的個數(shù)，控制pa口pb口地址轉(zhuǎn)移的方式；t為延遲的參數(shù)，順、跳兩模式定義不同的k值和m值。然后定義cpu的各個狀態(tài)，使其正常工作。在順序顯示中，先進入whi

11、le(1)循環(huán)，循環(huán)中兩判斷條件if(p1=0xfd)，令k1=1，實現(xiàn)順顯示，和if(p1=0xfb)，令k2=2實現(xiàn)跳顯示。根據(jù)條件進入相應(yīng)模式，各有一個led燈亮、兩個led燈亮、四個led燈亮、八個led燈亮，和一個led燈、兩個led燈、四個led燈間隔亮顯示函數(shù)voiddisplay()中，兩個for循環(huán)分別控制pa口pb口led燈的循環(huán)模式，其中n為for循環(huán)的次數(shù)。先定義pa口pb口的首地址outdata1、outdata2進入循環(huán)，函數(shù)_cror_和_crol_控制他們地址不同的轉(zhuǎn)移方式，k為其中的轉(zhuǎn)移的個數(shù)。t為延遲函數(shù)的參數(shù)，控制亮滅延遲的時間。延遲函數(shù)voiddelay

12、()中，t為延遲的參數(shù)，控制程序中所需的延遲時間。程序中各個參數(shù)之間都一一對應(yīng)，根據(jù)要求相互呼應(yīng)。通過控制這些參數(shù)的量值來實現(xiàn)硬件仿真中多種跑馬燈的運行模式。第四節(jié) 編程技巧設(shè)計中，我將與pa相連的led燈順序排列，與pb相連的逆序排列，要注意兩組初始值并不相同，明確參數(shù)間的關(guān)系，多個參數(shù)組合使用，實現(xiàn)跑馬燈的多種運行方式。第五節(jié) 電路設(shè)計及功能說明，硬件原理框圖及電路圖(包括接口芯片簡介)；本次設(shè)計采用at89c52芯片驅(qū)動可編程接口芯片8155的擴展來實現(xiàn)led燈的多種顯示方式。讓at89c52芯片的p0口與8155芯片的三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線d0d7連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。當(dāng)cpu執(zhí)行輸入輸出指令

13、時，通過它實現(xiàn)8位數(shù)據(jù)的讀/寫操作，控制字和狀態(tài)信息也通過數(shù)據(jù)總線傳送。8155的地址選擇線a1、a0分別與at89c52的p2.7和p2.6連接，通過定義不同的地址來定義8155芯片pa口和pb口的工作方式。讀寫命令線分別與單片機的讀寫命令線相連，片選線直接接地，復(fù)位線reset接單片機的p2.5。同時pa口與8個led燈順序連接。pb口與8個led燈逆序連接，通過按鍵控制可以選擇不同的運行模式，實現(xiàn)多種跑馬燈的運行模式。第六節(jié) 調(diào)試過程中的主要難點(自己遇到的)及解決思路和辦法；設(shè)計中與pa口連接的led燈是順序依次亮，與pb口連接的led燈是逆序依次亮，要注意pa初始狀態(tài)分別是fe、fc

14、、f0、00，pb初始狀態(tài)分別是7f、3f、0f、00。其次pb口跳躍亮，所以k2初始值為2。課設(shè)結(jié)果及分析、收獲、體會和建議；通過此次為期兩周的課程設(shè)計，我加深了對單片機以及c語言的認識和理解，使各部分的知識得到了進一步的鞏固。將平時學(xué)的理論知識真正應(yīng)用到實際中，實現(xiàn)了學(xué)與用相結(jié)合，應(yīng)用單片機這一開發(fā)環(huán)境，軟硬件結(jié)合來達到設(shè)計一實物的目的。同時還了解了兩個專業(yè)軟件：keilc和proteus仿真軟件，現(xiàn)在基本熟悉了他們的應(yīng)用與相關(guān)知識。此次課程設(shè)計，關(guān)鍵的是整個課設(shè)過程，這中間有著我們的辛勤勞動和認真的思考，過程有些枯燥，但卻十分有意義。仿真和程序的編寫都會遇到很多問題，但我們保持耐心，認真

15、對待，問題終會解決。整個過程認真堅持下來，你會收獲很多，體會很多，不管是對以后的學(xué)習(xí)，還是對我們的自身本事的鍛煉，這些都是我們非常寶貴的財富。課設(shè)過程中遇到的苦難，通過對設(shè)計的認真分析以及與同學(xué)們的討論，找到了其中的出錯點，將其改正，每個問題都這樣一一改正，整個課設(shè)完成的十分成功。此次課設(shè)還鍛煉了我們的動手能力，開闊了我們的思維境界，使我們的知識更豐富，不僅加深了我們對所學(xué)專業(yè)的認識，更增加了我們對所學(xué)專業(yè)的興趣！參考文獻1c語言程序設(shè)計教程張敏霞，孫麗鳳主編北京：電子工業(yè)出版社，2007.32單片機原理及接口技術(shù)胡漢才主編北京：清華大學(xué)出版社，2010.53 模擬電路課本4 數(shù)字電路課本附錄

16、1附錄2#include#include#defineucharunsignedchar#definepaxbyte0x00#definepbxbyte0x01#definepcxbyte0x02#definecomxbyte0x03sbitk1=p10;sbitk2=p11;sbitk3=p12;sbitk4=p13;ucharcodelie8=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;ucharcodehangk08=0x00,0xc3,0xc3,0xff,0xff,0xc3,0xc3,0x00;ucharcodehangk18=0x1e,0x21,0

17、x42,0x84,0x84,0x42,0x21,0x1e;ucharcodehangk28=0x00,0x00,0x7f,0x88,0x88,0x67,0x00,0x00;unsignedcharmode;unsignedcharkey;voidkeyscan(void);voiddelay(uchart);voidlight0(void);voidlight1(void);voidlight2(void);voidmain()pa=0;pb=0;com=0x80;it0=1;ex0=1;ea=1;while(1)switch(key)case1:light0();break;case2:li

18、ght1();break;case3:light2();break;case4:light0();delay(1000);light1();delay(1000);light2();delay(1000);break;default:break;voidint0(void)interrupt0keyscan();voiddelay(uchart)uchari=0;while(t-)for(i=0;i120;i+);voidkeyscan(void)if(k1=0)delay(10);if(k1=0)while(!k1);key=1;if(k2=0) delay(10);if(k2=0)while(!k2);key=2;if(k3=0)