單片機流水燈課程設(shè)計.doc

1、單片機流水燈課程設(shè)計.doc 基于 at89c51 單片機的流水燈 1 引言 1.1 課題簡介 單片機全稱叫單片微型計算機(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.處理器 cpu 隨機存儲器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系統(tǒng)。 目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡(luò)

2、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、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機械了。單片機廣泛應(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：在智能儀器儀表上的應(yīng)用，例如精密的測量設(shè)備；在工業(yè)控制中的應(yīng)用，用單片機可以構(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)，與計算機聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等；在家用電器中的應(yīng)用

3、可從手機，電話機、小型程控交換機、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，無線電對講機等。單片機在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用，例如醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等；在各種大型電器中的模塊化應(yīng)用，如音樂集成單片機，看似簡單的功能，微縮在純電子芯片中(有別于磁帶機的原理)，就需要復(fù)雜的類似于計算機的原理。 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 intel8051 為中心器件來設(shè)

4、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。 (3) 彩燈兩點移動時間間隔為 0.5 秒。 2 總體設(shè)計思路 2.1 設(shè)計思路 本課題使用 at89c51 單片機時無須外擴存儲器。因此，本流水燈實際上就是一個帶有八

5、個發(fā)光二極管的單片機最小應(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單片機。 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?p1.0 口的 led1 熄滅，就要把 p1.0 口的電平變?yōu)楦唠娖?；同理，接?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)

6、以及單片機執(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"流水'效果了。 2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)機構(gòu)框圖如圖 1 所示。 at89c51單片機流水燈樣式開關(guān)輸入 圖 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 2.3 系統(tǒng)程序流程圖 系統(tǒng)程序總流程圖如圖 2 所示。 開始讀入四個開關(guān)的狀態(tài)燈左移點亮判斷開關(guān)狀態(tài)燈右移點亮燈全滅燈全亮燈流動運行或全亮全滅結(jié)束否 圖 2 系統(tǒng)框圖 3 設(shè)計步驟 3.1 硬件設(shè)計 硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成微機系統(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。單片機實質(zhì)上是一個硬件的芯片，在

7、實際應(yīng)用中，通常很難直接和被控對象進行電氣連接，必須外加各種擴展接口電路、外部設(shè)備、被控對象等硬件和軟件，才能構(gòu)成一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)。本設(shè)計選用以at89s51 單片機為主控單元。顯示部分：8 個 led 燈循環(huán)亮滅。 3.2 單片機時鐘電路 時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號，單片機本身就是一個復(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格地按時序進行工作。 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 1

8、2mhz 的石英晶體。時鐘電路如圖 3 所示。 圖 3 時鐘電路圖 3.3 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。復(fù)位電路如圖 4 所示。 圖 4 復(fù)位電路圖 3.4 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，具體的控制電路如圖 5 所示。 圖 5 開關(guān)電路圖 3.5 工作電路 (1) 工作電路就是根據(jù)總的電路的指令，

9、來反應(yīng)工作情況。本電路的流水燈電路具體的如圖 6 所示。 圖 6 流水燈電路圖 (2) 根據(jù)各個模塊的功能及他們的信號傳輸，連接電路如圖 7 所示。 圖 7 整體電路圖 4 軟件設(shè)計 4.1 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，彩燈向上點亮循環(huán)，按下第二個，彩燈向下循環(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。 4.2 源程序見附錄 5 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試一般分為以下四個階段：1、 編寫程序并查錯；2、

10、在匯編語言的編譯系統(tǒng)中編譯源程序 3、對程序進行編譯連接，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)的錯誤進行了認真的分析和修改，多次調(diào)試成功后，能夠很好的達到既定的設(shè)計效果。 此系統(tǒng)可以改進為可以通過對開關(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。 6 心得體會 經(jīng)過一段時間的努力，我們順利的完成了這次單片機課設(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 單片機等一些器件的設(shè)計讓我

11、學(xué)習(xí)和掌握了單片機技術(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；另一方面在用 proteus 軟件畫電路圖時，然后再轉(zhuǎn)換成一維的 word 中進行編輯，這個過程中讓我掌握了計算機輔助的設(shè)計技術(shù)。當然，這是一個需要不斷的嘗試，不斷的校核，不斷的修改，最后完成一個合理的設(shè)計的過程。需要的是細心和耐心。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)于單片機技術(shù)方面的許多專業(yè)知識，同時也讓我感覺到團隊合作的重要性。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，在交流中，不僅強化了自己原有的知識體系，也擴展了自己的思維。課設(shè)是一個通過思考、發(fā)問、自己解惑并動手、提高的過程。我會在以后的學(xué)習(xí)中不斷學(xué)習(xí)，積累經(jīng)驗，完善自己。 對于這次單片機課程設(shè)計不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上沒有學(xué)