基于單片機的流水燈設(shè)計

1、目 錄引言- 1 -第一章 總體設(shè)計方案- 3 -1.1設(shè)計思路- 3 -1.2原件清單- 4 -第二章 電路設(shè)計與分析- 5 -2.1 AT89C51- 5 -2.1.1主要特性- 5 -2.1.2 管腳說明- 5 -2.1.3 AT89C51單片機的P口特點- 7 -2.2 設(shè)計原理圖- 9 -第三章 軟件設(shè)計與分析- 11 -3.1位控法- 11 -3.2 proteus仿真- 14 -第四章 總結(jié)與致謝- 15 -4.1總結(jié)- 15 -4.2致謝- 18 -參考文獻- 19 -附錄1- 21 -附錄2- 23 -引言當今社會，這種由單片機芯片控制各種硬件工作的技術(shù)也日益成熟，并普及在交

2、通、化工、機械等各個領(lǐng)域。而流水燈這項技術(shù)在生活中的應(yīng)用更是廣泛，較為貼近生活。而流水燈控制的設(shè)計所需要的知識也正好吻合了我們本學期對于單片機這門課程的學習，所以設(shè)計流水燈控制的這個課題讓我們對知識的學習和鞏固都有了進一步的加深。學習單片機的最有效方法就是理論與實踐并重，現(xiàn)在我把單片機流水燈設(shè)計作為一個課程設(shè)計，需要更深的去了解單片機的很多功能，努力的去查找資料，當今時代是一個新技術(shù)層出不窮的時代，在電子領(lǐng)域尤其是自動化智能控制領(lǐng)域，傳統(tǒng)的分立元件或數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，正以前所未見的速度被單片機智能控制系統(tǒng)所取代。單片機具有體積小、功能強、成本低、應(yīng)用面廣等優(yōu)點，可以說，智能控制與自動

3、控制的核心就是單片機。單片機課程設(shè)計主要是為了讓我們增進對89C51單片機電路的感性認識，加深對理論方面的理解。了解軟硬件的有關(guān)知識，并掌握軟硬件設(shè)計過程、方法及實現(xiàn)，為以后設(shè)計和實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)打下良好基礎(chǔ)。另外，通過簡單課題的設(shè)計練習，使我們了解必須提交的各項工程文件，達到鞏固、充實和綜合運用所學知識解決實際問題的目的。關(guān)鍵詞：流水燈，89C51單片機，控制系統(tǒng) 第一章 總體設(shè)計方案1.1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P

4、0.0口的LED1亮起來，那么只要把P0.0口的電平變?yōu)榈碗娖骄涂梢粤?；相反，如果要接在P0.0口的LED1熄滅，就要把P0.0口的電平變?yōu)楦唠娖剑煌?，接在P0.1P0.7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。在此基礎(chǔ)上，增加外擴設(shè)備，利用74LS373和8255擴展成24

5、個LED燈循環(huán)顯示。1.2原件清單表1 流水燈設(shè)計元件表元件名稱型號數(shù)量/個用途單片機AT89C511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)出信號數(shù)碼管7SEG-MPX1-CC8顯示電路第二章 電路設(shè)計與分析2.1 AT89C51 2.1.1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 可編程串行通道 低功

6、耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)震蕩器和時鐘電路2.1.2 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 與MCS-51兼容 4K字節(jié)可編程閃

7、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 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)震蕩器和時鐘電路電源引腳 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”。 控制引腳：

8、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（高電平效）。 ALE/-PROG(30腳）：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）。2.1.3 AT89C51單片機的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）/

9、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。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。在訪問外部程序存儲器時

10、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）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。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。

11、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。它在排阻上一般用一個色點標出來。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。2.2 設(shè)計原理圖圖1 流水燈硬件原理圖 從原理圖中可以看出，如果要讓接在P0.0口的LED1亮起來，那么只要把P0.0口的電平變?yōu)榈碗娖骄涂梢粤?；相反，如果要接在P0.0口的LED1熄滅，就要把P0.0口的電平變?yōu)楦唠娖?；同理，接在P0.1P0.7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LED1LE

12、D8依次點亮、熄滅，8只LED燈便會一亮一暗的做流水燈了。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。第三章 軟件設(shè)計與分析3.1位控法 單片機的應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成，上述硬件原理圖搭建完成上電之后，我們還不能看到流水燈循環(huán)點亮的現(xiàn)象，我們還需要告訴單片機怎么來進行工作，即編寫程序控制單片機管腳電平的高低變化，來實現(xiàn)發(fā)光二極管的一亮一滅。軟件編程是單片機應(yīng)用系統(tǒng)中的一個重要的組成部分，是單片機學習的重點和難點。下面我們以最簡單的流水燈控制功能即實現(xiàn)8個LED燈的循環(huán)點亮，來介紹實現(xiàn)

13、流水燈控制的軟件編程方法。這是一種操作簡單容易理解的方法，采用順序程序結(jié)構(gòu)，用位指令控制P0口的每一個位輸出高低電平，從而來控制相應(yīng)LED燈的亮滅。程序如下：ORG    0000H      ；單片機上電后從0000H地址執(zhí)行AJMP    START           ；跳轉(zhuǎn)到主程序存放地址處ORG     0030H  

14、；設(shè)置主程序開始地址START：MOV    SP，#60H ；設(shè)置堆棧起始地址為60HCLR      P0.0        ； P0.0輸出低電平，使LED1點亮ACALLDELAY         ；調(diào)用延時子程序SETBP0.0          ； P0.0輸出高電平

15、，使LED1熄滅CLR P0.1          ； P0.1輸出低電平，使LED2點亮ACALLDELAY         ；調(diào)用延時子程序SETBP0.1         ； P0.1輸出高電平，使LED2熄滅CLR P0.2          ； P0

16、.2輸出低電平，使LED3點亮ACALLDELAY      ；調(diào)用延時子程序SETBP0.2          ；P0.2輸出高電平，使LED3熄滅CLR P0.3         ；P0.3輸出低電平，使LED4點亮ACALLDELAY      ；調(diào)用延時子程序SETBP0.3    

17、;     ；P0.3輸出高電平，使LED4熄滅CLR P0.4         ；P0.4輸出低電平，使LED5點亮ACALLDELAY      ；調(diào)用延時子程序SETBP0.4          ；P0.4輸出高電平，使LED5熄滅CLR P0.5       &

18、#160; ； P0.5輸出低電平，使LED6點亮ACALLDELAY      ；調(diào)用延時子程序SETBP0.5          ；P0.5輸出高電平，使LED6熄滅CLR P0.6         ；P0.6輸出低電平，使LED7點亮ACALLDELAY      ；調(diào)用延時子程序SETBP0.6  &

19、#160;        ；P0.6輸出高電平，使LED7熄滅CLR P0.7         ；P0.7輸出低電平，使LED8點亮ACALLDELAY       ；調(diào)用延時子程序SETBP0.7          ；P0.7輸出高電平，使LED8熄滅ACALLDELAY   

20、    ；調(diào)用延時子程序AJMP  START     ；8個LED流了一遍后返回到標號START處再循環(huán)DELAY：               ；延時子程序MOV    R0，#255 ；延時一段時間D1：  MOV   R1，#255DJNZ      R1，$DJNZ&#

21、160;     R0，D1RET                   ；子程序返回END                     ；程序結(jié)束3.2 proteus仿真 馬上啟動K

22、eil單片機集成開發(fā)環(huán)境，建立新工程liu01.UV2，將上面的源程序liu01.asm導(dǎo)入到工程中，設(shè)置好Keil工程的編譯參數(shù)，編譯得到HEX格式的目標文件liu01.hex，用 ISP編程器 將目標文件liu01.hex燒寫到AT89S51單片機中，接下來就是將燒寫好的AT89S51從編程器上取下，放到“ S51增強型單片機實驗板 ”上通電，我們就看到了LED1LED8的"流水"效果了。 圖2 流水燈仿真圖第四章 總結(jié)與致謝4.1總結(jié)作為一名電子信息工程專業(yè)的大三學生，我覺得做單片機課程設(shè)計是十分有意義的，而且是十分必要的。在已度過的大學時間里，我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)

23、課。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)課的理論知識，如何去鍛煉我們的實踐能力？如何把我們所學的專業(yè)基礎(chǔ)課理論知識運用到實踐中去呢？我想做類似的課程設(shè)計就為我們提供了良好的實踐平臺。這次單片機課程設(shè)計我們歷時兩個星期，但經(jīng)過這兩個星期的實踐和體驗下來，我們又怎么會去在乎那個先后問題呢，因為對我來說學到的不僅是那些知識，更多的是團隊和合作。現(xiàn)在想來，也許學校安排的課程設(shè)計有著它更深層的意義吧，它不僅僅讓我們綜合那些理論知識來運用到設(shè)計和創(chuàng)新，還讓我們知道了一個團隊凝聚在一起時所能發(fā)揮出的巨大潛能!單片機作為我們的主要專業(yè)課之一，雖然在大三開學初我對這門課并沒有什么興趣，覺得那些程序枯燥乏味，但在這次課程

24、設(shè)計后我發(fā)現(xiàn)自己在一點一滴的努力中對單片機的興趣也在逐漸增加。兩個星期前我們五個人還在為到底選那個課題而發(fā)生分歧，最后抽簽選定課題，但是隨之而來的問題卻遠比我們想想的要困難的多，但沒想到這項看起來不需要多少技術(shù)的工作卻是非常需要耐心和精力在一個星期后的今天我已明白課程設(shè)計對我來說的意義，它不僅僅是讓我們把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力，更重要的是同學間的團結(jié)，雖然我們這次花去的時間比別人多，但我相信我們得到的也會更多!在做本次課程設(shè)計的過程中，我感觸最深的當屬查閱大量的設(shè)計資料了。為了讓自己的設(shè)計更加完善，查閱這方面的設(shè)計資料是十分必要的，同時也是必不可

25、少的。我們是在做單片機課程設(shè)計，但我們不是藝術(shù)家，他們可以拋開實際盡情在幻想的世界里翱翔，而我們一切都要有據(jù)可依，有理可尋，不切實際的構(gòu)想永遠只能是構(gòu)想，永遠無法升級為設(shè)計。其次，在這次課程設(shè)計中，我們運用到了以前所學的專業(yè)課知識，如：匯編語言、模擬和數(shù)字電路知識等。雖然過去從未獨立應(yīng)用過它們，但在學習的過程中帶著問題去學我發(fā)現(xiàn)效率很高，這是我做這次課程設(shè)計的又一收獲。后，要做好一個課程設(shè)計，就必須做到：在設(shè)計程序之前，對所用單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個系統(tǒng)的了解，知道該單片機內(nèi)有哪些資源；要有一個清晰的思路和一個完整的的軟件流程圖；在設(shè)計程序時，不能妄想一次就將整個程序設(shè)計好，反復(fù)修改、不斷改進是

26、程序設(shè)計的必經(jīng)之路；要養(yǎng)成注釋程序的好習慣，一個程序的完美與否不僅僅是實現(xiàn)功能，而應(yīng)該讓人一看就能明白你的思路，這樣也為資料的保存和交流提供了方便；在設(shè)計課程過程中遇到問題是很正常德，但我們應(yīng)該將每次遇到的問題記錄下來，并分析清楚，以免下次再碰到同樣的問題的課程設(shè)計結(jié)束了，但是從中學到的知識會讓我受益終身。發(fā)現(xiàn)、提出、分析、解決問題和實踐能力的提高都會受益于我在以后的學習、工作和生活中。設(shè)計過程，好比是我們?nèi)祟惓砷L的歷程，常有一些不如意，但畢竟這是第一次做，難免會遇到各種各樣的問題。在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。通過這次課程設(shè)計我也發(fā)現(xiàn)了

27、自身存在的不足之處，雖然感覺理論上已經(jīng)掌握，但在運用到實踐的過程中仍有意想不到的困惑，經(jīng)過一番努力才得以解決。這也激發(fā)了我今后努力學習的興趣，我想這將對我以后的學習產(chǎn)生積極的影響。通過這次設(shè)計，我懂得了學習的重要性，了解到理論知識與實踐相結(jié)合的重要意義，學會了堅持、耐心和努力，這將為自己今后的學習和工作做出了最好的榜樣。我覺得作為一名自動化專業(yè)的學生，單片機的課程設(shè)計是很有意義的。更重要的是如何把自己平時所學的東西應(yīng)用到實際中。雖然自己對于這門課懂的并不多，很多基礎(chǔ)的東西都還沒有很好的掌握，覺得很難，也沒有很有效的辦法通過自身去理解，但是靠著這一個多禮拜的“學習”，在小組同學的幫助和講解下，漸

28、漸對這門課逐漸產(chǎn)生了些許的興趣，自己開始主動學習并逐步從基礎(chǔ)慢慢開始弄懂它。我認為這個收獲應(yīng)該說是相當大的。覺得課程設(shè)計反映的是一個從理論到實際應(yīng)用的過程，但是更遠一點可以聯(lián)系到以后畢業(yè)之后從學校轉(zhuǎn)到踏上社會的一個過程。小組人員的配合相處，以及自身的動腦和努力，都是以后工作中需要的。4.2致謝 為時兩周的單片機課程設(shè)計在小組5個成員的齊心協(xié)力，合作互助的戰(zhàn)斗氛圍中，圓滿完成。首先，感謝學院給我們安排此次單片機課程設(shè)計課程，給我們一個自主學習，自己動手，相互合作學習的平臺和機會。其次，感謝給我們單片機課程設(shè)計課程輔導(dǎo)的許中璞老師，從開始分組到課題選定，從查找資料到軟件調(diào)試，從內(nèi)容補充到仿真調(diào)試，

29、從整理到課程設(shè)計報告的撰寫，老師一直不辭辛苦的陪伴著我們，為我們答疑解惑，對我們的課程進行指導(dǎo)和說明，亦師亦友的情感不斷在我們的生活和學習中逐漸滋生，成長。最后，感謝我們的小組其他成員，在本次單片機課程設(shè)計課程過程中給予我莫大的支持與幫助，我們相互學習，相互糾正錯誤和不足，一步一步的完善課程設(shè)計報告。最后，我想說一句，老師，您辛苦了！感謝您對我們的諄諄教誨，才能讓我們順利的完成本次課程設(shè)計報告。參考文獻1徐煜明，韓雁.單片機原理及接口技術(shù)M.北京：電子工業(yè)出版社，2005.12萬光毅，嚴義，邢春香.單片機實驗與實踐教程M.北京：北京航空航天大學出版社，2006.43張義和.51單片機（C語言版

30、）M.南京：人民郵電出版社，2006.74梅麗鳳.單片機原理及接口技術(shù)M. 北京：清華大學出版社，2003.4 5侯玉寶.基于Proteus的51系列單片機設(shè)計與仿真M. 上海： 電子工業(yè)出版社，2005.2651楊欣，王玉鳳，劉湘黔.單片機應(yīng)用從零開始M. 北京：清華大學社2001.57戴佳.51單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)典型實例M. 天津：中國電力出版社2007.9 8楊欣，王玉鳳，劉湘黔.51單片機應(yīng)用實例詳解M. 北京： 清華大學出版社2002.6附錄1程序代碼ORG    0000H      

31、;  ；單片機上電后從0000H地址執(zhí)行AJMP    START        ；跳轉(zhuǎn)到主程序存放地址處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60HCLR    P0.0  &

32、#160;      ； P0.0輸出低電平，使LED1點亮ACALL DELAY  ；調(diào)用延時子程序SETB P0.0       ； P0.0輸出高電平，使LED1熄滅CLR P0.1       ； P0.1輸出低電平，使LED2點亮ACALL DELAY       ；調(diào)用延時子程序SETB P0.1     

33、   ； P0.1輸出高電平，使LED2熄滅CLR P0.2        ； P0.2輸出低電平，使LED3點亮ACALL DELAY       ；調(diào)用延時子程序SETB P0.2       ； P0.2輸出高電平，使LED3熄滅CLR P0.3        ； P0.3輸出低電平，使LED4點亮ACALL DELAY&

34、#160;      ；調(diào)用延時子程序SETB P0.3       ； P0.3輸出高電平，使LED4熄滅CLR P0.4        ； P0.4輸出低電平，使LED5點亮ACALL DELAY     ；調(diào)用延時子程序SETB P0.4        ； P0.4輸出高電平，使LED5熄滅CLR P0