基于單片機(jī)AT89C51的花樣跑馬燈設(shè)計(jì)報(bào)告

1、基于AT89C51的花樣跑馬燈一 課設(shè)簡(jiǎn)介1-1. 課設(shè)目的 為了進(jìn)一步鞏固學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用能力和運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，開始為期兩周的課程設(shè)計(jì)。通過設(shè)計(jì)使學(xué)生在鞏固所學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)之上具有初步的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用能力。1、通過本設(shè)計(jì)，使學(xué)生綜合運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)原理與應(yīng)用、DSP原理與應(yīng)用C語言程序設(shè)計(jì)以及數(shù)字電路、模擬電路等課程的內(nèi)容，為以后從事電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)、軟件編程、系統(tǒng)控制等工作奠定一定的基礎(chǔ)。2、學(xué)會(huì)使用KEIL C和PROTEUS等軟件，用C語言或匯編語言編寫一個(gè)較完整的實(shí)用程序，并仿真運(yùn)行，保證設(shè)計(jì)的正確性。3、了解單片機(jī)接口應(yīng)用開發(fā)的全過程：分

2、析需求、設(shè)計(jì)原理圖、選用元器件、布線、編程、調(diào)試、撰寫報(bào)告等。1-2. 課設(shè)內(nèi)容利用單片機(jī)的自動(dòng)控制功能，設(shè)計(jì)出相應(yīng)不同的電路，可以實(shí)現(xiàn)IED燈不同模式的顯示效果。本課程是利用AT80C51單片機(jī)的自動(dòng)控制功能，并結(jié)合其它電子元器件以及軟件實(shí)現(xiàn)的跑馬燈，實(shí)現(xiàn)不同種類的LED燈顯示效果。二硬件電路設(shè)計(jì)2.1AT89C51簡(jiǎn)介及接口說明AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存

3、儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。AT89C51引腳排列圖由于工藝及標(biāo)準(zhǔn)化等原因，芯片的引腳數(shù)量是有限的，但單片機(jī)為實(shí)現(xiàn)控制所需要的信號(hào)數(shù)目卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其引腳數(shù)目。為解決這一矛盾，單片機(jī)的某些信號(hào)引腳被賦以雙重功能。1）電源及電源復(fù)位引腳：（1）VCC（40腳）：正

4、常操作時(shí)接+5V直流電源。（2）VSS (20腳)：接地端。（3）RST/VPD（9腳）：復(fù)位信號(hào)輸入端。在該引腳上輸入一定時(shí)間（約兩個(gè)機(jī)器周期）的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。該引腳的第二功能是VPD，即備用電源輸入端。當(dāng)主電源發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值時(shí)，可將+5V備用電源自動(dòng)接入VPD端，以保護(hù)片內(nèi)RAM中的信息不丟失，使復(fù)電后能繼續(xù)正常運(yùn)行。（4）/VPP（31腳）：訪問程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)/編程電源輸入。當(dāng)保持高電平時(shí)，訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，訪問地址范圍在04KB內(nèi)；當(dāng)PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過0FFFH，即訪問地址超出4KB時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序；當(dāng)保持低電平時(shí)，不管單片機(jī)內(nèi)

5、部是否有程序存儲(chǔ)器，則只訪問外部程序存儲(chǔ)器（從0000H地址開始）。由此可見，對(duì)片內(nèi)有可用程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)而言，端應(yīng)接高電平，而對(duì)片內(nèi)無程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)，可將接地。對(duì)于EPROM型單片機(jī)，在EPROM編程期間，此引腳用于施加21V的編程電源（VPP）。2）時(shí)鐘振蕩電路引腳XTAL1和XTAL2：（1）XTAL1（19腳）：外接石英晶體和微調(diào)電容引腳1。它是片內(nèi)振蕩電路反向放大器的輸入端。采用外部振蕩器時(shí)此引腳接地。（2）XTAL2（18腳）：外接石英晶體和微調(diào)電容引腳2。它是片內(nèi)振蕩電路反向放大器的輸出端。采用外部振蕩器時(shí)此引腳為外部振蕩信號(hào)輸入端。3) （30腳）：低8位地址鎖存控制信號(hào)

6、/編程脈沖輸入。在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ALE用于把P0口輸出的低8位地址鎖存起來，以實(shí)現(xiàn)低8位地址和數(shù)據(jù)的隔離。在訪問外部程序存儲(chǔ)器期間，ALE信號(hào)兩次有效；而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間，ALE信號(hào)一次有效。對(duì)于EPROM型單片機(jī)，在EPROM編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。4）（29腳）：外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)輸出端，低電平有效。在從外部程序存儲(chǔ)器取指令（或常數(shù)）期間，此引腳定時(shí)輸出負(fù)脈沖作為讀取外部程序存儲(chǔ)器的信號(hào)，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效，此時(shí)地址總線上送出的地址為外部程序存儲(chǔ)器地址；在此期間，如果訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)。5）并行雙向輸入/輸出(I/O)口引腳：（1）P

7、0口的P0.0P0.7引腳（3932腳）：8位通用輸入/輸出端口和片外8 位數(shù)據(jù)/低8位地址復(fù)用總線端口。（2）P1口的P1.0P1.7引腳（18腳）：8位通用輸入/輸出端口。（3）P2口的P2.0P2.7引腳（2821腳）：8位通用輸入/輸出端口和片外高8位地址總線端口。（4）P3口的P3.0P3.7引腳（1017腳）：8位通用輸入/輸出端口，具有第二功能。2.2硬件原理框圖X1X2 P0 AT89C51RST P21-8紅色LED9-16綠色LED晶振2.3電路模塊1）振蕩電路晶振為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)。設(shè)置為12MHz。2）跑馬燈顯示電路P0口連接1-8號(hào)紅色LED燈，根據(jù)輸出的高低電平控

8、制燈的亮滅；P2口接9-16號(hào)綠色LED燈。三軟件電路設(shè)計(jì)本課程設(shè)計(jì)是采用89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)的花樣跑馬燈，通過keil進(jìn)行c語言編程，通過protues進(jìn)行軟件硬件仿真。仿真時(shí)可以觀察到不同方式的跑馬燈閃爍。開始程序程序主體條件判斷跑馬燈延時(shí)程序分支四C語言源程序 #include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code Pattern_P0=0xfc,0xf9,0xf3,0xe7,0xcf,0x9f,0x3f,0x7f,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff

9、,0xff,0xff, 0xe7,0xdb,0xbd,0x7e,0xbd,0xdb,0xe7,0xff,0xe7,0xc3,0x81,0x00,0x81,0xc3,0xe7,0xff, 0xaa,0x55,0x18,0xff,0xf0,0x0f,0x00,0xff,0xf8,0xf1,0xe3,0xc7,0x8f,0x1f,0x3f,0x7f, 0x7f,0x3f,0x1f,0x8f,0xc7,0xe3,0xf1,0xf8,0xff,0x00,0x00,0xff,0xff,0x0f,0xf0,0xff, 0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f,0xff,

10、0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe, 0xfe,0xfc,0xf8,0xf0,0xe0,0xc0,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x80,0xc0,0xe0,0xf0,0xf8,0xfc,0xfe, 0x00,0xff,0x00,0xff,0

11、x00,0xff,0x00,0xff;uchar code Pattern_P2=0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfc,0xf9,0xf3,0xe7,0xcf,0x9f,0x3f,0xff, 0xe7,0xdb,0xbd,0x7e,0xbd,0xdb,0xe7,0xff,0xe7,0xc3,0x81,0x00,0x81,0xc3,0xe7,0xff, 0xaa,0x55,0x18,0xff,0xf0,0x0f,0x00,0xff,0xf8,0xf1,0xe3,0xc7,0x8f,0x1f,0x3f,0x7f, 0x7f,0x3f,0x1f,0

12、x8f,0xc7,0xe3,0xf1,0xf8,0xff,0x00,0x00,0xff,0xff,0x0f,0xf0,0xff, 0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f, 0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfc,0xf8,0xf0,0xe0,0xc0,0x8

13、0,0x00, 0x00,0x80,0xc0,0xe0,0xf0,0xf8,0xfc,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0x00,0xff,0x00,0xff,0x00,0xff,0x00,0xff;/延時(shí)void DelayMS(uint x) uchar i; while(x-) for(i=0;i<120;i+); /主程序void main() uchar i; while(1) /從數(shù)組中讀取數(shù)據(jù)送至P0和P2口顯示 for(i=0;i<136;i+) P0=Pattern_P0i; P2=Pattern_P2i;

14、 DelayMS(100); 五仿真過程綜述使用proteus isis進(jìn)行硬件連接：AT89C51的X1，X2連接振蕩電路作為時(shí)鐘信號(hào)，P0口分別連接LED通過220歐的電阻到高電平，P2口分別連接綠色LED通過220歐電阻到高電平。在RST上輸入一定時(shí)間（約兩個(gè)機(jī)器周期）的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。EA引腳連接低電平，實(shí)現(xiàn)編程。硬件連接圖跑馬燈動(dòng)作設(shè)計(jì)依次為：兩盞燈從上向下，跑兩次；中間向兩邊移動(dòng)再收攏；中間向兩邊擴(kuò)散再收攏；單數(shù)編號(hào)燈跳轉(zhuǎn)雙數(shù)編號(hào)燈；上下各亮三盞燈；上邊亮四盞燈跳轉(zhuǎn)下邊四盞燈；三盞亮燈上下移動(dòng)；全燈閃爍一次；下邊亮四盞燈跳轉(zhuǎn)上邊四盞燈；一盞燈上下移動(dòng)；一盞燈向下擴(kuò)展全燈亮；全

15、燈閃爍幾次；過程重復(fù)。綠燈和紅燈閃爍情況相同，還可以根據(jù)創(chuàng)意改變LED燈的排序和閃爍花樣，只要改變定義數(shù)組里的值，就能實(shí)現(xiàn)更多的花樣跑馬效果。六設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)定時(shí)器中斷延時(shí)程序設(shè)計(jì)：采用DelayMS ()函數(shù)進(jìn)行的延時(shí)是不精確的，主要有以下兩個(gè)原因。（1）該類型的DelayMS ()函數(shù)采用的延時(shí)是通過對(duì)變量進(jìn)行遞減或遞增實(shí)現(xiàn)的，很難計(jì)算精確的延時(shí)時(shí)間。（2）由于跑馬燈的狀態(tài)函數(shù)和延時(shí)函數(shù)是和主任務(wù)耦合到一起的，因此主任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間要對(duì)延時(shí)的時(shí)間產(chǎn)生影響。假設(shè)一個(gè)跑馬燈的延時(shí)函數(shù)的延時(shí)時(shí)間是1s，但是由于主函數(shù)可能存在不同的分支，因此當(dāng)主函數(shù)執(zhí)行不同分支程序時(shí)，實(shí)際的跑馬燈延時(shí)時(shí)間是不一樣的。

16、七總結(jié) 本次課程設(shè)計(jì)耗時(shí)一周，通過硬件設(shè)計(jì)和軟件編程、仿真的方式加深了對(duì)單片機(jī)技術(shù)原理與應(yīng)用、DSP原理與應(yīng)用C語言程序設(shè)計(jì)以及數(shù)字電路、模擬電路等課程的內(nèi)容的理解，以及綜合運(yùn)用能力，增強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力和分析能力。課程設(shè)計(jì)剛剛開始對(duì)軟件不太熟悉，通過網(wǎng)上搜索資料學(xué)習(xí)，以及同學(xué)之間相互討論輔助，很快學(xué)會(huì)軟件的運(yùn)用，并開始著手下一步選擇課題以及課題分析，由于同學(xué)們選擇的課題不盡相同，就開始分頭查找資料，途徑包括網(wǎng)絡(luò)，書本等多種方式，結(jié)合自己的理解程度最終確定自己的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行下一步硬件連接，在連接過程中，由于連接到總線的支路沒有標(biāo)號(hào)導(dǎo)致仿真失敗，可見細(xì)節(jié)決定成??；硬件連接完成后，使用Keil

17、uVision3進(jìn)行軟件編程，檢查無錯(cuò)后生成hex文件進(jìn)行仿真，在若干改進(jìn)后，成功實(shí)現(xiàn)與期望相近的的仿真結(jié)果。本次課程設(shè)計(jì)完成后，我有以下幾點(diǎn)體會(huì):1.要注意細(xì)節(jié)。細(xì)節(jié)決定成敗，這句話在這次課題中不僅一次得到了印證，小到一個(gè)引腳的連接，一點(diǎn)點(diǎn)的錯(cuò)誤都會(huì)使整個(gè)電路無法運(yùn)行，因此我們不僅僅要有整體意識(shí)，也要注意細(xì)節(jié)，不要因?yàn)橐粋€(gè)小小的細(xì)節(jié)而導(dǎo)致滿盤皆輸。2.要與同學(xué)們互相溝通、交流 。設(shè)計(jì)過程中難免會(huì)遇到各種各樣的問題，但每個(gè)同學(xué)遇到的問題不盡相同，可以通過相互討論相互幫助來解決彼此的問題。軟件設(shè)計(jì)是耗時(shí)最長(zhǎng)的一項(xiàng)，涉及到整個(gè)系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。首先要編寫總體框架，然后做簡(jiǎn)單的測(cè)試，保證能正常運(yùn)行，接下來編寫單個(gè)的子狀態(tài)程序，寫完一個(gè)測(cè)試一個(gè)，這樣保證了最后調(diào)試的成功率。在編寫程序過程中需要很好的編寫習(xí)慣，結(jié)構(gòu)要明顯，標(biāo)明注釋，隨時(shí)存檔，程序盡量簡(jiǎn)約。總之通過本次課設(shè)，使我在單片機(jī)的基本原理、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編程設(shè)計(jì)思路技巧的掌握方面都能向前邁了