LED流水燈設(shè)計單片機(jī)控制

1、微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與綜合實(shí)驗(yàn)（實(shí)踐）課程設(shè)計實(shí)驗(yàn)報告實(shí)驗(yàn)課題 LED霓虹燈設(shè)計 姓名 學(xué)號 班級 指導(dǎo)老師 目 錄第一章 設(shè)計概述31.1 設(shè)計任務(wù)31.2 設(shè)備器材3第二章 硬件設(shè)計方案32.1 設(shè)計思想32.2 硬件選擇42.3 AT89C52單片機(jī)介紹42.4 硬件邏輯圖72.5 設(shè)計連線82.6 仿真電路圖8第三章 軟件設(shè)計方案83.1 軟件設(shè)計思想83.2 程序流程圖9第四章 調(diào)試及運(yùn)行結(jié)果10第五章 設(shè)計心得與體會10參考資料11源程序清單11第一章 設(shè)計概述1.1 設(shè)計任務(wù)設(shè)計內(nèi)容：利用匯編語言（或C語言），實(shí)現(xiàn)8個單色LED燈的左、右循環(huán)顯示，并實(shí)現(xiàn)循環(huán)的速度可調(diào)。選用芯片： 8

2、255 等注：由于實(shí)驗(yàn)室的沒有提供8255芯片，所以改用單片機(jī)完成此實(shí)驗(yàn)，并且添加了調(diào)節(jié)燈明暗的功能，以實(shí)現(xiàn)明暗可調(diào)。1.2 設(shè)備器材在本設(shè)計中，所用到的設(shè)備器材如下所示：(1)計算機(jī)一臺；(2)唐都儀器實(shí)驗(yàn)箱一臺；(3) AT89C52單片機(jī)一片；(4)導(dǎo)線若干。第二章 硬件設(shè)計方案2.1 設(shè)計思路本課題需要用按鈕開關(guān)實(shí)現(xiàn)流水燈的左右循環(huán)顯示、調(diào)速、控制亮度的功能?？梢赃x用五個開關(guān)來實(shí)現(xiàn)這些操作。單片機(jī)正在軟件運(yùn)行下通過不斷掃描開關(guān)狀態(tài)，來將相關(guān)操作對應(yīng)量送入單片機(jī)的輸入端口，然后判斷屬于哪一類操作。五個開關(guān)分別為K1,K2,K3,K4,K5，分別控制流水燈的調(diào)向、加速、減速、變亮、變暗。在

3、設(shè)計過程中，接開關(guān)的端口要全部保持高電平，當(dāng)按下一個開關(guān)時，輸入一個低電平，即為狀態(tài)改變信號。不能同時有兩個端口同為高電平。在設(shè)計中我主要負(fù)責(zé)了用云脈沖寬度調(diào)制（PWM）波控制LED燈的亮度環(huán)節(jié)，開始對PWM并不是很了解，通過請教同學(xué)和查閱相關(guān)資料，漸漸明白了其中的原理。在主程序運(yùn)行時通過中斷方式調(diào)整其輸出電壓的占空比，從而改變燈泡的亮度。原理是這樣的，主程序的始終頻率和中斷的始終頻率并不相同，大約是中斷的一千倍，LED燈在移動時如果響應(yīng)了中斷，則在執(zhí)行中斷程序時，LED燈近似看做沒有移動，此時在中斷程序中設(shè)計一個初值和一個上限，當(dāng)計數(shù)到初值時置燈泡滅掉，在計數(shù)到上限之前小燈泡都是熄滅的，到達(dá)

4、上限后回0，并置燈泡為亮，繼續(xù)計數(shù)，在到設(shè)定的初值時置小燈泡為滅掉。這樣在主程序的一個周期內(nèi)，中斷程序?qū)⑿襞葜妹髦冒盗私磺Т危ㄟ^改變設(shè)定的初值可以改變小燈泡的亮度。2.2 硬件選擇本實(shí)驗(yàn)選用AT89C52單片機(jī)、五個按鍵開關(guān)和8個發(fā)光二極管。其中AT89C52為控制核心，當(dāng)5個開關(guān)的狀態(tài)改變時，單片機(jī)檢測到開關(guān)信號后就通過軟件輸出控制發(fā)光二極管。2.3 AT89C52單片機(jī)介紹AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技

5、術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場合。AT89C52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線。AT89C52的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下：引腳圖如下： 引腳功能說明：P0 口：P0 口是一組8 位漏極開路型雙向I/O 口， 也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8 個TTL邏輯門電路，對端口P0 寫“1”時，可作為高阻抗輸入端用。 訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組

6、口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 在Flash 編程時，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時，要求外接上拉電阻。 P1 口：P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。與AT89C51 不同之處是，P1.0 和P1.1 還可分別作為定時/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和輸入（P1.1/T2EX）， 參

7、見表1。 Flash 編程和程序校驗(yàn)期間，P1 接收低8 位地址。 表.P1.0和P1.1的第二功能 引腳號功能特性P1.0T2，時鐘輸出P1.1T2EX（定時/計數(shù)器2） P2 口：P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個TTL邏輯門電路。對端口P2 寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。在訪問外部程序存儲器或16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX DPTR 指令）時，P2 口送出高8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問8 位地址

8、的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX RI 指令）時，P2 口輸出P2 鎖存器的內(nèi)容。 Flash 編程或校驗(yàn)時，P2亦接收高位地址和一些控制信號。 P3 口：P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口。P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個TTL 邏輯門電路。對P3 口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3 口除了作為一般的I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能 。P3 口還接收一些用于Flash 閃速存儲器編程和程序校驗(yàn)的控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期

9、以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8 位字節(jié)。一般情況下，ALE 仍以時鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE 脈沖。 對Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH 單元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。該位置位后，只有一條MOVX 和MOVC指令才能將ALE 激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE 禁止位

10、無效。 PSEN：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89C52 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。 EA/VPP：外部訪問允許。欲使CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1 被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 Flash 存儲器編程時，該引腳加上+12V 的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V 編

11、程電壓Vpp。 XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。2.4硬件連接框圖單片機(jī)從開關(guān)上提取不同輸入信號，進(jìn)行相應(yīng)的軟件操作，反映輸出在發(fā)光二極管上。開關(guān)輸入AT89C52單片機(jī)流水燈2.5設(shè)計連線本實(shí)驗(yàn)的連線為：開關(guān)使用唐都試驗(yàn)箱上的5個開關(guān)，分別接到單片機(jī)的P2.0P2.4口，然后發(fā)光二極管分別接到單片機(jī)的P1.0P1.7口。2.6實(shí)驗(yàn)仿真電路圖第三章軟件設(shè)計方案3.1 軟件設(shè)計思想一個完整的系統(tǒng)僅有硬件是不夠的，還要有軟件的配合。軟件和硬件對一個系統(tǒng)來說都是不可或缺的。本實(shí)驗(yàn)采用C語言編程，在具體設(shè)計中，通過GetKey()函數(shù)來不

12、停的掃描開關(guān)的狀態(tài)，通過KeyProcess（）來確定輸入的信號，即按鍵的位置，從而執(zhí)行不同的子程序內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)LED燈的控制。3.2程序流程圖第四章 調(diào)試及運(yùn)行結(jié)果通過設(shè)計和編寫程序代碼，講程序通過Keil軟件編譯后生成的hex文件寫進(jìn)AT89C52中，便可操作。為當(dāng)撥動相應(yīng)的開關(guān)時，看LED燈的變化。調(diào)試過程中問題很多，主要原因是對單片機(jī)結(jié)構(gòu)的不熟悉，其次就是程序中的一些問題。但通過努力，都被一一解決。實(shí)際接線前我們先用protues仿真了一下實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確認(rèn)無誤后接線，這樣提高了調(diào)試的時間。第五章 心得體會經(jīng)過四次的上機(jī)課程設(shè)計，在我和*同學(xué)的共同努力下，順利的完成了任務(wù)，并在其中體現(xiàn)了自己

13、的獨(dú)創(chuàng)部分。同時我感覺自己學(xué)到了很多。首先是要把理論和實(shí)際相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，然后再實(shí)踐，從而提高自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考問題的能力。在設(shè)計的過程中遇到了很多的問題，也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處。首先是之前對單片機(jī)并不十分了解，通過借閱書籍，找同學(xué)咨詢慢慢的開始對其有了初步的認(rèn)識。其次是一些相關(guān)軟件的用法，這個通過自己慢慢的摸索也逐漸熟悉了起來。特別是protues的使用，它給了我們很大的幫助，幫助我們解決了很多調(diào)試過程中的問題。在者是對PWM波的使用，這個問題很是傷到筋，因?yàn)橹皩ζ洳⒉涣私猓瑥氖煜さ绞褂梦覀儾殚喠撕芏噘Y料，請教了同學(xué)，最后終于掌握了。同時也是設(shè)計更完善。此課程設(shè)計讓

14、我加深理解了所學(xué)的理論知識，并進(jìn)一步建立了計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的整體概念，初步掌握了單片機(jī)軟、硬件開發(fā)方法，為以后進(jìn)行實(shí)際的單片機(jī)軟、硬件應(yīng)用開發(fā)奠定了良好的基礎(chǔ)。這對下學(xué)期單片機(jī)的學(xué)習(xí)會有很大的幫助，也使我對單片機(jī)產(chǎn)生了興趣。這次課程設(shè)計的順利完成，離不開學(xué)長，同學(xué)和知道老師的幫助，特別是PWM波的運(yùn)用，也是學(xué)長給我們提出的建議。在此感謝老師和學(xué)長的無私幫助。附錄一 參考文獻(xiàn)1單片機(jī)原理及其接口技術(shù) 胡漢才 編著 北京：清華大學(xué)出版社2MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用張毅剛 編著 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社351單片機(jī)C語言應(yīng)用程序設(shè)計 實(shí)例精講（第二版） 戴佳 劉博文 編著 電子工業(yè)出版社附錄一

15、C語言程序清單/*/* 程序名：可控流水燈*/* 功能：實(shí)現(xiàn)流水燈的方向、速度、亮度控制 */* 硬件：P2接開關(guān)，P1接LED */*/#include<reg52.h>#include <intrins.h>sbit K1=P20; /方向sbit K2=P21; /加速sbit K3=P22; /減速sbit K4=P23; /加亮sbit K5=P24; /變暗unsigned char Speed,LED;unsigned int tCount=0;unsigned char Idx; /速度取值索引bit Dirtect=1; /滾動方向char duty=

16、10; /占空比unsigned int code sTable=0,1,3,7,9,15,30,50,100,200,230,280,300,350; /調(diào)速表void InitTimer0_Timer1(void);void delay(unsigned int x) unsigned char i; while(x-) for(i=0;i<20;i+);unsigned char GetKey(void) unsigned char K; if(P2=0xFF) return 0; delay(10); switch(P2) case 0xFE:K=1;break; case 0x

17、FD:K=2;break; case 0xFB:K=3;break; case 0xF7:K=4;break; case 0xEF:K=5;break; default: K=0;break; while(P2!=0xFF); /等待釋放按鍵 return K;void KeyProcess(unsigned char Key) switch(Key) case 1:Dirtect=Dirtect;break; /方向 case 2:if(Idx>1) Speed=sTable-Idx;break;/加速 case 3:if(Idx<15) Speed=sTable+Idx;bre

18、ak;/減速 case 4:duty+;if(duty>=20) duty=20;break; /加亮 case 5:duty-;if(duty<=0) duty=1; break; /變暗 void main(void) unsigned char Key; P1=P2=0xFF; Idx=4; Speed=sTableIdx;IP=0x02; /中斷優(yōu)先級 InitTimer0_Timer1(); LED = 0xfe; P1 = LED; while(1) Key=GetKey(); if(Key!=0) KeyProcess(Key); /*/* 定時器0和定時器1初始化 */*/void InitTimer0_Timer1(void) TMOD = 0x20; TH1 = 0x06; TL1 = 0x06; EA = 1; ET0 = 1; TR0 = 1