單片機(jī)課程設(shè)計(jì)led流水燈設(shè)計(jì)報(bào)告

1、河北建筑工程學(xué)院 單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)目 錄一、前 言 （1）1.1課題簡(jiǎn)介 （1）1.2設(shè)計(jì)目的 （1）二、總體設(shè)計(jì)（2）2.1設(shè)計(jì)思路 （2）2.2原件清單 （2）三、硬件設(shè)計(jì) （3）3.1at89c51 （3）3.2系統(tǒng)框圖 （5）3.3程序框圖 （5）四、軟件設(shè)計(jì)（5）4.1硬件設(shè)計(jì) （6）4.2單片機(jī)時(shí)鐘電（6）4.3復(fù)位電路 （6）4.4控制電路 （7）4.5工作電路 （7）五、軟件調(diào)試（8）5.1設(shè)計(jì)要求 （8）5.2軟件的流程圖（9）5.3程序設(shè)計(jì) （9）六、軟件調(diào)試（11）七、心得體會(huì)（12）八、參考文獻(xiàn)（13）第一章 前言1.1 課題簡(jiǎn)介單片機(jī)全稱叫單片微型計(jì)算機(jī)（si

2、ngle 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(chǔ)器ram、只讀存儲(chǔ)器rom、多種i/o口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)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(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)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(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)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(dòng)洗衣機(jī)的控

3、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(dòng)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(gè)范疇： 1.在智能儀器儀表上的應(yīng)用 ：,例如精密的測(cè)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(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。 3.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(dòng)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(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無線

4、電對(duì)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(jiǎn)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(jì)算機(jī)的原理。本設(shè)計(jì)著重在于分析計(jì)算器軟件和開發(fā)過程中的環(huán)節(jié)和步驟，并從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)出發(fā)對(duì)計(jì)算器設(shè)計(jì)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)intel8051為中心器件來設(shè)計(jì)led流水燈系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)8個(gè)led霓虹燈的左、右循環(huán)顯示，并實(shí)現(xiàn)循環(huán)的速度可調(diào)。1.2 設(shè)計(jì)目的1.學(xué)習(xí)基本理論在實(shí)踐中綜

5、合運(yùn)用的初步經(jīng)驗(yàn)，掌握電路設(shè)計(jì)的基本方法、設(shè)計(jì)步驟，培養(yǎng)綜合設(shè)計(jì)與調(diào)試能力。2.掌握匯編語言程序設(shè)計(jì)方法。3.培養(yǎng)實(shí)踐技能，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1彩燈用8個(gè)發(fā)光二極管代替。2電路具有控制彩燈點(diǎn)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(diǎn)移動(dòng)時(shí)間間隔為0.5秒。二 、總體設(shè)計(jì)思路2.1設(shè)計(jì)思路本課題使用at89c51單片機(jī)時(shí)無須外擴(kuò)存儲(chǔ)器。因此，本流水燈實(shí)際上就是一個(gè)帶有八個(gè)發(fā)光二極管的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，即為由發(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(gè)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)?/p>

6、低電平就可以了；相反，如果要接在p1.0口的led1熄滅，就要把p1.0口的電平變?yōu)楦唠娖剑煌?，接在p1.1p1.7口的其他7個(gè)led的點(diǎn)亮和熄滅的方法同led1。因此，要實(shí)現(xiàn)流水燈功能，我們只要將發(fā)光二極管led1led8依次點(diǎn)亮、熄滅，8只led燈便會(huì)一亮一暗的做流水燈了。同樣的道理，可以讓8個(gè)燈左移點(diǎn)亮，全亮、全滅。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。在此基礎(chǔ)上，增加外擴(kuò)設(shè)備，利用74ls373和8255擴(kuò)展成24個(gè)led燈循環(huán)顯示。 元件名稱型號(hào)數(shù)量/個(gè)用途單片機(jī)at

7、89s511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(hào)數(shù)碼管7seg-mpx1-cc8顯示電路2.2.原件清單三、硬件設(shè)計(jì)3.1at89c511.芯片由untitledisisprofessional實(shí)驗(yàn)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(chǔ)器 壽命：1000寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年 全靜態(tài)工作：0hz24hz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 128*8位內(nèi)部ram 32可編程i/o線 5個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗

8、的閑置和掉電模式 片內(nèi)震蕩器和時(shí)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(shí)，應(yīng)先軟件置“ 1”。 p1口：i/o雙向口。作輸入口時(shí)，應(yīng)先軟件置“ 1”。 p2口：i/o雙向口。作輸入口時(shí)，應(yīng)先軟件置“ 1”。 p3口：i/o雙向口。作輸入口時(shí)，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(hào)輸入端（高電平有效）。 ale/-prog(30腳）：地址鎖存

9、信號(hào)輸出端。 第二功能：編程脈沖輸入。 -psen（29腳）：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。 -ea/vpp(31腳）：外部程序存儲(chǔ)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(diǎn)： p0口：是一個(gè)8位漏極開路輸出型雙向i/o端口。作為輸出端口時(shí)，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8 個(gè)ttl輸入，對(duì)端口寫1時(shí)，又可作高阻抗輸入端用。在訪問外部程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，它是時(shí)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(gè)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(dòng)（吸收或輸出電流方式）4個(gè)ttl輸入。對(duì)端口寫1時(shí)

10、，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可作輸入口。p2口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部有上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流（iil）。 p2口：p2口是一個(gè)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(dòng)（吸收或輸出電流方式）4個(gè)ttl輸入。對(duì)端口寫1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可作輸入口。p2口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部有上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流（iil）。在訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)和16位外部地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 movx dptr）時(shí)，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(chǔ)器（如執(zhí)行 movx ri）時(shí)，p2

11、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(gè)訪問期間不會(huì)改變。 p3口：p3口是一個(gè)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(dòng)（吸收或輸出電流方式）4個(gè)ttl輸入。對(duì)端口寫1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可作輸入口。p3口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部有上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流（iil）。（2）排阻的作用所謂排阻就是若干個(gè)參數(shù)完全相同的電阻，它們的一個(gè)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(gè)排阻是由n個(gè)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(gè)是公共引腳。它在排阻上一般用一個(gè)色點(diǎn)

12、標(biāo)出來。排阻一般應(yīng)用在數(shù)字電路上，比如：作為某個(gè)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、系統(tǒng)框圖開始讀入四個(gè)開關(guān)的狀態(tài)判斷開關(guān)狀態(tài)燈左移點(diǎn)亮燈右移點(diǎn)亮燈 全 亮燈 全 滅燈流動(dòng)運(yùn)行或全亮全滅無輸入圖133、程序框圖開關(guān)輸入at89c5單片機(jī)流水燈四 、設(shè)計(jì)步驟4.1硬件設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成微機(jī)系統(tǒng)的實(shí)體和裝置，通常由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)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(shí)質(zhì)上是一個(gè)硬件的芯片，在實(shí)際應(yīng)用中，通常很難直接和被控對(duì)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(duì)象等硬件和軟件，才能構(gòu)成一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)選

13、用以at89s51單片機(jī)為主控單元。顯示部分：8個(gè)led燈循環(huán)亮滅。4.2單片機(jī)時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作。在mcs-51芯片內(nèi)部有一個(gè)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(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。 此電路采用12mhz的石英晶體。時(shí)鐘電路如下圖：圖24.3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

14、為低電平了，還可以用手動(dòng)復(fù)位，此電路應(yīng)用自動(dòng)復(fù)位。圖34.4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流水燈的工作情況，當(dāng)按下1、2、3、4各個(gè)開關(guān)時(shí)，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44.5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：圖52）根據(jù)各個(gè)模塊的功能及他們的信號(hào)傳輸，連接電路如下：圖6五、軟件設(shè)計(jì)5.1設(shè)計(jì)要求本系統(tǒng)的功能就時(shí)實(shí)現(xiàn)流水燈的循環(huán)點(diǎn)亮，主要有四個(gè)功能，第一，按下第一個(gè)按鈕，彩燈向上點(diǎn)亮循環(huán)，按下第二個(gè)，彩燈向下循環(huán)點(diǎn)亮，按下第三個(gè)，彩燈全亮，按下第四

15、個(gè)，彩燈全滅。彩燈用8個(gè)發(fā)光二極管代替。電路具有的控制彩燈點(diǎn)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(diǎn)移動(dòng)時(shí)間間隔為0.5秒。5.2、軟件的流程圖：開始讀入四個(gè)開關(guān)的狀態(tài)判斷開關(guān)狀態(tài)燈左移點(diǎn)亮燈右移點(diǎn)亮燈 全 亮燈 全 滅燈流動(dòng)運(yùn)行或全亮全滅無輸入圖75.3、程序設(shè)計(jì) org 0000h ;單片機(jī)上電后從00000h地址執(zhí)行 ajmp start ;跳轉(zhuǎn)到主程序存放地指出 org 0030h ;設(shè)置主程序開始地址start: mov sp,#60h ;設(shè)置堆棧起始地址為60h mov dptr,#tab ;把tab表首地址送入dptrstart1: jnb p0.0,loop1

16、 ;判斷p0.0處開關(guān)是否閉合 jnb p0.1,loop2 ;判斷p0.1處開關(guān)是否閉合 jnb p0.2,loop3 ;判斷p0.2處開關(guān)是否閉合 jnb p0.3,loop4 ;判斷p0.3處開關(guān)是否閉合 ajmp start1 ;如果沒有開關(guān)閉合重新檢測(cè)loop1: clr a ;累加器清零 movc a,a+dptr ;取數(shù)值表中的數(shù)cjne: a,#11111111b,show1;檢查左移結(jié)束標(biāo)志 ajmp start ;左移結(jié)束重新檢測(cè)開關(guān)狀態(tài)show1: mov p1,a ;將數(shù)據(jù)送到p1口 acall delay ;調(diào)用延時(shí)子程序 inc dptr ;取數(shù)據(jù)表指針指向下一數(shù)據(jù)

17、 ajmp loop1 ;繼續(xù)查表取數(shù)據(jù)loop2: mov a,#09h ;設(shè)定累加器的初始值 movc a,a+dptr ;取數(shù)值表中的數(shù) cjne a,#00000000b,show2;檢查右移結(jié)束標(biāo)志 ajmp start ;右移結(jié)束重新檢查開關(guān)狀態(tài)show2: mov p1,a ;將數(shù)據(jù)送到p1口 acall delay ;調(diào)用延時(shí)子程序 inc dptr ;取數(shù)據(jù)表指針指向下一數(shù)據(jù) ajmp loop2 ;繼續(xù)查表取數(shù)據(jù)loop3:mov a,#08h ;設(shè)定累加器初始值 movc a,a+dptr ;取數(shù)值表中的數(shù) mov p1,a ;將數(shù)據(jù)送到p1口 ajmp start ;全

18、滅結(jié)束重新檢測(cè)開關(guān)狀態(tài)loop4: mov a,#11h ;設(shè)定累加器初始值 movc a,a+dptr ;取數(shù)值表中的數(shù) mov p1,a ;將數(shù)據(jù)送到p1口 ajmp start ;全滅結(jié)束重新檢測(cè)開關(guān)狀態(tài)delay:mov r0,#10 ;延時(shí)一段時(shí)間d0: mov r1,#200d1: mov r2,#123 nopd2: djnz r2,d2 djnz r1,d1djnz r0,d0 ret ;子程序返回tab:db 11111110bdb 11111101bdb 11111011bdb 11110111bdb 11101111bdb 11011111bdb 10111111bdb

19、01111111bdb 11111111bdb 01111111bdb 10111111bdb 11011111bdb 11101111bdb 11110111bdb 11111011bdb 11111101bdb 11111110bdb 00000000b end ;程序結(jié)束六、軟件調(diào)試軟件調(diào)試一般分為以下四個(gè)階段：1、 編寫程序并查錯(cuò)；2、在匯編語言的編譯系統(tǒng)中編譯源程序3、對(duì)程序進(jìn)行編譯連接，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)程序中存在的錯(cuò)誤；4、改正錯(cuò)誤。在軟件調(diào)試過程中，對(duì)出現(xiàn)的錯(cuò)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(jì)效果。此系統(tǒng)可以改進(jìn)為可以通過對(duì)開關(guān)的調(diào)節(jié)來控制流水燈電路具有

20、控制彩燈點(diǎn)亮右移、左移、全亮及全滅等功。七、心得體會(huì)經(jīng)過一段時(shí)間的努力，我們順利的完成了這次單片機(jī)課設(shè)。這是一個(gè)磨練意志的過程。從課題的選擇開始，計(jì)算器的設(shè)計(jì)、硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、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(gè)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(jì)讓我學(xué)習(xí)和掌握了單片機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)和技術(shù)要點(diǎn)，也使以前學(xué)的很多知識(shí)都得到了運(yùn)用；另一方面在用proteus軟件畫電路圖時(shí)，然后再轉(zhuǎn)換成一維的word中進(jìn)行編輯，這個(gè)過程中讓我掌握了計(jì)算機(jī)輔助的設(shè)計(jì)技術(shù)。當(dāng)然，這是一個(gè)需要不斷的嘗試，不斷的校核，不斷的修改，最后完成一個(gè)合理的設(shè)計(jì)的過程。需要的是細(xì)心和耐心。在很大程度上培養(yǎng)了我拼搏的工作精神。使我受益匪淺，更加明確了自己專業(yè)的方向。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(shí)，同時(shí)也讓我感覺到團(tuán)隊(duì)合作的重要性。其實(shí)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