心形流水燈課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、-. z心形流水燈設(shè)計(jì)摘 要本課題是利用STC89C52設(shè)計(jì)了一個(gè)心形流水燈電路，該電路可以實(shí)現(xiàn)32個(gè)LED燈循環(huán)閃亮、依次熄滅、對(duì)角閃亮、對(duì)角熄滅、間隔閃亮、間隔熄滅等多種功能。該電路主要由單片機(jī)芯片STC89C52、電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和顯示電路組成。利用Keil軟件編寫(xiě)C語(yǔ)言程序，并生成目標(biāo)代碼He*文件。使用Proteus軟件設(shè)計(jì)仿真電路，并調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼，即可在仿真圖中看到模擬實(shí)物的運(yùn)行狀態(tài)和過(guò)程。使用Altium Designer軟件對(duì)電路進(jìn)展原理圖設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)，并對(duì)該電路行安裝和調(diào)試，調(diào)試結(jié)果可以實(shí)現(xiàn)流水燈的多種亮滅循環(huán)的功能。關(guān)鍵詞：AT89C52，復(fù)位電路

2、，時(shí)鐘電路，發(fā)光二極管目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc4851985711 緒論 PAGEREF _Toc485198571 h 1HYPERLINK l _Toc4851985721.1 課題描述 PAGEREF _Toc485198572 h 1HYPERLINK l _Toc4851985731.2 根本工作原理及框圖 PAGEREF _Toc485198573 h 1HYPERLINK l _Toc4851985742 相關(guān)芯片及硬件電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc485198574 h 2HYPERLINK l _Toc4851985752.

3、1 AT89C52芯片 PAGEREF _Toc485198575 h 2HYPERLINK l _Toc4851985762.1.1 AT89C52的功能特性 PAGEREF _Toc485198576 h 2HYPERLINK l _Toc4851985772.1.2 AT89C52的主要性能參數(shù) PAGEREF _Toc485198577 h 2HYPERLINK l _Toc4851985782.2 時(shí)鐘電路 PAGEREF _Toc485198578 h 3HYPERLINK l _Toc4851985792.3 復(fù)位電路 PAGEREF _Toc485198579 h 4HYPER

4、LINK l _Toc4851985802.4 顯示電路 PAGEREF _Toc485198580 h 4HYPERLINK l _Toc4851985812.6 總原理圖設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc485198581 h 5HYPERLINK l _Toc4851985823 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc485198582 h 6HYPERLINK l _Toc4851985833.1 程序主要流程 PAGEREF _Toc485198583 h 6HYPERLINK l _Toc4851985843.2 程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc485198584 h 7HYPERL

5、INK l _Toc4851985853.4 電路功能仿真 PAGEREF _Toc485198585 h 20HYPERLINK l _Toc485198586總 結(jié) PAGEREF _Toc485198586 h 21HYPERLINK l _Toc485198587致 PAGEREF _Toc485198587 h 22HYPERLINK l _Toc485198588參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc485198588 h 23-. z1 緒論1.1 課題描述隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步和開(kāi)展以及人們生活水平的不斷提高，以大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路為首的電子工藝技術(shù)的使用也越來(lái)越廣泛，結(jié)合

6、單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)的電子電路也層出不窮。 LED彩燈由于其豐富的燈光色彩、低廉的造價(jià)以及控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，用彩燈來(lái)裝飾街道和城市建筑物已經(jīng)成為一種時(shí)尚。利用控制電路可使彩燈按一定的規(guī)律不斷的改變狀態(tài)，不僅可以獲得良好的欣賞效果，而且可以省電。 彩燈的運(yùn)用已經(jīng)遍布于人們的生活中，從歌舞廳到卡拉OK包房，從節(jié)日的祝賀到日常生活中的點(diǎn)綴，這些不僅說(shuō)明了我們對(duì)生活的要求有了質(zhì)的飛躍，也說(shuō)明科技在現(xiàn)實(shí)生活中的運(yùn)用有了較大的開(kāi)展。在這一設(shè)計(jì)中我們將運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)，與單片機(jī)芯片STC89C52的功能，對(duì)心形流水燈系統(tǒng)進(jìn)展設(shè)計(jì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)流水燈的多種亮與滅的循環(huán)，給人帶來(lái)美感1。1.2 根本工作原理及

7、框圖本課程設(shè)計(jì)的*系統(tǒng)原理如圖1所示。電源電路 AT89C52 顯示電路時(shí)鐘電路復(fù)位電路圖1根本工作原理框圖2 相關(guān)芯片及硬件電路設(shè)計(jì)2.1AT89C52芯片。圖2 AT89C52引腳圖2.1.1 AT89C52的功能特性STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能的微控制器，具有8K的系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，其具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能，在經(jīng)典的MCS-51核上做了很多的改良，使得STC89C52在處理嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)更加高效、靈活。STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4個(gè)外部中斷、全雙工串行口、一個(gè)7向量4級(jí)中斷構(gòu)造、3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、8K字節(jié)Flash、512字

8、節(jié)RAM隨機(jī)存儲(chǔ)器、看門(mén)狗定時(shí)器，其12周期和6周期可以任意選擇，其工作電壓在3V5.5V之間，工作頻率在040MHZ，實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHZ2。其管腳的封裝圖如圖2所示。2.1.2 AT89C52的主要性能參數(shù)AT89C52主要性能參數(shù)如下：與MC51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容VCC38腳：芯片電源，接+5VGND16腳：接地端*TAL115腳：片振蕩器反相放大器和時(shí)鐘發(fā)生器電路的輸入端。當(dāng)使用片振蕩器時(shí)，該引腳連接外部石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)采用外接時(shí)鐘源時(shí)，該引腳接外部時(shí)鐘振蕩器的信號(hào) *TAL214腳：片振蕩器反相放大器的輸出端。當(dāng)使用片振蕩器時(shí)，該引腳連接外部石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)采用外

9、部時(shí)鐘源時(shí)，該引腳懸空ALE27腳：用來(lái)鎖存P0口送出的低8位地址PSEN26腳：外部ROM讀選通信號(hào)RST4腳：復(fù)位信號(hào)輸入端EA/Vpp29腳：外ROM選擇/片EPROM編程電源P0口：8位，漏極開(kāi)路的雙向I/O口P1口：8位，準(zhǔn)雙向I/O口，具有部上拉電阻P2口：8位，準(zhǔn)雙向I/O口，具有部上拉電阻P3口：8位，準(zhǔn)雙向I/O口，具有部上拉電阻2.2時(shí)鐘電路單片機(jī)有一個(gè)由反相放大器所構(gòu)成的振蕩電路，*TAL1和*TAL2分別為振蕩電路的輸入端和輸出端。在*TAL1和*TAL2引腳上外接石英晶體和微調(diào)電容構(gòu)成并聯(lián)振蕩回路。晶振頻率設(shè)置為11.0592MHZ,作用是產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。單片機(jī)晶振提供

10、的時(shí)鐘頻率越高，則單片機(jī)運(yùn)行速度就越快，單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率。電容值為30pF,可以起到頻率微調(diào)作用3。時(shí)鐘電路如圖3所示。圖3 時(shí)鐘電路圖2.3復(fù)位電路單片機(jī)RST接口為復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。在該引腳上加上持續(xù)時(shí)間大于兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，就可以使單片機(jī)復(fù)位。在單片機(jī)正常工作時(shí)，此引腳應(yīng)為小于或等于0.5V的低電平。復(fù)位電路接單片機(jī)RST端口,在RST輸入端出現(xiàn)高電平時(shí)實(shí)現(xiàn)復(fù)位和初始化4。復(fù)位電路如4所示。圖4 復(fù)位電路2.4 顯示電路單片機(jī)的P0口為8位的漏極開(kāi)路的雙向I/O口，當(dāng)P0口作為普通的I/O口使用時(shí)，需要上拉電阻，這時(shí)為準(zhǔn)雙向口。P1

11、、P2、 P3 都為8位的準(zhǔn)雙向口，具有部上拉電阻。圖5為顯示電路，單片機(jī)I/O口一對(duì)一直接控制LED燈，顯示電路中的32個(gè)電阻既為上拉電阻，也起到電路分壓作用，防止燒壞元器件5。顯示電路如圖5 所示圖5顯示電路圖2.6 總原理圖設(shè)計(jì)總結(jié)時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、以及顯示電路，把其放入一個(gè)電路。得到總體的電路?？傮w電路如圖6所示。圖6 電路原理圖3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1 程序主要流程單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成，在硬件原理圖搭建完成上電之后，暫時(shí)還不能看到流水燈循環(huán)點(diǎn)亮的現(xiàn)象，還需要編寫(xiě)程序控制單片機(jī)管腳電平的上下變化，來(lái)實(shí)現(xiàn)LED燈的各種亮滅功能。先將P0、P1、P2、P3全部置1，即通入高電平

12、，用16進(jìn)制表示為0*FFH，則32個(gè)LED燈全部處于熄滅狀態(tài)。然后給P0口賦值0*7FH，即只有P0.0處于低電平時(shí)，LED1燈點(diǎn)亮。使用延時(shí)函數(shù)delay，并設(shè)置延時(shí)時(shí)間為2秒，延時(shí)時(shí)間一到P0口的值就變?yōu)?*3FH,即P0.0和P0.1都為高電平，LED2也開(kāi)場(chǎng)點(diǎn)亮，如此循環(huán)P0口控制的8個(gè)LED燈全部點(diǎn)亮，當(dāng)高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，LED燈熄滅。P1、P2、P3口控制的LED燈閃亮和熄滅原理同P0口一樣，所以就可以看到LED燈的流水效果了6。程序流程圖如圖7所示，開(kāi)場(chǎng)讀取I/O口狀態(tài)判斷I/O口狀態(tài)低電平高電平LED燈點(diǎn)亮LED燈熄滅 延時(shí)燈流動(dòng)運(yùn)行完畢圖7 程序設(shè)計(jì)流程圖3.2 程序設(shè)計(jì)

13、*include*include *defineuint unsigned int*defineuchar unsigned charuchar code table=0*fe,0*fc,0*f8,0*f0,0*e0,0*c0,0*80,0*00; / 逐個(gè)點(diǎn)亮07uchar code table1=0*7f,0*3f,0*1f,0*0f,0*07,0*03,0*01,0*00; / 逐個(gè)點(diǎn)亮70uchar code table2=0*01,0*03,0*07,0*0f,0*1f,0*3f,0*7f,0*ff; / 逐個(gè)滅07uchar code table3=0*80,0*c0,0*e0,0

14、*f0,0*f8,0*fc,0*fe,0*ff; / 逐個(gè)滅70void delay(uint t);/延時(shí)void zg(uint t,uchar a);/兩邊逐個(gè)亮void qs(uint t,uchar a);/全部閃爍void zg*h(uint t,uchar a); / 逆時(shí)針逐個(gè)點(diǎn)亮/void zg*h1(uint t,uchar a); / 順時(shí)針逐個(gè)點(diǎn)亮void djs(uint t,uchar a); /對(duì)角閃void lbzgm(uint t,uchar a);/兩邊逐個(gè)滅/void sszgm(uint t,uchar a); / 順時(shí)針逐個(gè)滅void nszgm(ui

15、nt t,uchar a); / 逆時(shí)針逐個(gè)滅void sztl(uint t,uchar a);/順時(shí)逐個(gè)同步亮void nztl(uint t,uchar a);/逆時(shí)逐個(gè)同步亮void sztm(uint t,uchar a);/順時(shí)逐個(gè)同步滅void nztm(uint t,uchar a);/逆時(shí)逐個(gè)同步滅void hwzjl(uint t,uchar a); /橫往中間亮void hwzjm(uint t,uchar a); /橫往中間滅/void swzjl(uint t,uchar a); /豎往中間亮/void swzjm(uint t,uchar a); /豎往中間滅voi

16、d nzdl(uint t,uchar a); /逆時(shí)逐段亮void nzdgl(uint t,uchar a); /逆時(shí)逐段一個(gè)點(diǎn)亮void jgs(uint t,uchar a); /間隔閃void zg(uint t,uchar a)/兩邊逐個(gè)亮uchar i,j; for(j=0;ja;j+) P0=P1=P2=P3=0*ff; P0=0*7f;delay(t); for(i=0;i7;i+) P0=table1i+1; P2=table1i; delay(t); P2=0*00;P1=0*fe; delay(t); for(i=0;i7;i+) P1=tablei+1;P3=tabl

17、e1i;delay(t); P3=0*00;delay(t); void qs(uint t,uchar a) /全部閃爍uchar j;for(j=0;ja;j+) P0=P1=P2=P3=0*ff; delay(t); P0=P1=P2=P3=0*00; delay(t); void zg*h(uint t,uchar a) / 逆時(shí)針逐個(gè)點(diǎn)亮uchar i,j;for (j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0*ff;for (i=0;i8;i+)P0=table1i;delay(t);for(i=0;i8;i+)P1=tablei;delay(t);for(i=0;i8;i+)P

18、3=tablei;delay(t);for(i=0;i8;i+)P2=tablei;delay(t);void nszgm(uint t,uchar a) / 逆時(shí)針逐個(gè)滅uchar i,j;for(j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0*00;for (i=0;i8;i+)P0=table3i;delay(t);for (i=0;i8;i+)P1=table2i;delay(t);for (i=0;i8;i+)P3=table2i;delay(t);for (i=0;i8;i+)P2=table2i;delay(t);void zg*h1(uint t,uchar a) / 順時(shí)針逐

19、個(gè)點(diǎn)亮uchar i,j;for (j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0*ff;for (i=0;i8;i+)P2=table1i;delay(t);for(i=0;i8;i+) P3=table1i;delay(t);for(i=0;i8;i+)P1=table1i;delay(t);for(i=0;i8;i+)P0=tablei;delay(t);void sszgm(uint t,uchar a) / 順時(shí)針逐個(gè)滅uchar i,j;for(j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0*00;for (i=0;i8;i+)P2=table3i;delay(t);for (i=

20、0;i8;i+)P3=table3i;delay(t);for (i=0;i8;i+)P1=table3i;delay(t);for (i=0;i8;i+)P0=table2i;delay(t);void djs(uint t,uchar a) /對(duì)角閃uchar j;for(j=0;ja;j+) P0=P1=P2=P3=0*ff;P0=P3=0*00;delay(t);P0=P1=P2=P3=0*ff;P1=P2=0*00;delay(t);void lbzgm(uint t,uchar a)/兩邊逐個(gè)滅 uchar i,j; for (j=0;j1;i-)P1=tablei-1;P3=ta

21、ble1i-2;delay(t);P1=0*fe;P3=0*ff;delay(t);P1=0*ff;P2=0*01;delay(t);for(i=7;i1;i-)P0=table1i-1;P2=table1i-2;delay(t);P0=0*7f;P2=0*ff;delay(t);P0=0*ff;delay(t); void sztl(uint t,uchar a)/順時(shí)逐個(gè)同步亮uchar i,j;for(j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0*ff;for(i=0;i8;i+)P0=tablei;P1=P2=P3=table1i; delay(t);void nztl(uint t

22、,uchar a)/逆時(shí)逐個(gè)同步亮uchar i,j;for(j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0*ff;for(i=0;i8;i+)P0=table1i;P1=P2=P3=tablei;delay(t);void sztm(uint t,uchar a)/順時(shí)逐個(gè)同步滅uchar i,j;for(j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0*00;for(i=0;i8;i+)P0=table2i;P1=P2=P3=table3i;delay(t);void nztm(uint t,uchar a)/逆時(shí)逐個(gè)同步滅uchar i,j;for(j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P

23、3=0*ff;for(i=0;i8;i+)P0=table3i;P1=P2=P3=table2i;delay(t);void hwzjl(uint t,uchar a) /橫往中間亮uchar i,j;for (j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0*ff;for(i=0;i8;i+)P0=P2=P1=table1i;P3=tablei;delay(t);void hwzjm(uint t,uchar a) /橫往中間滅uchar i,j;for (j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0*00;for(i=0;i8;i+)P0=P2=P1=table3i;P3=table2i;

24、delay(t);void swzjl(uint t,uchar a) /豎往中間亮uchar i,j;for (j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0*ff;for(i=0;i8;i+)P0=P2=P1=tablei;P3=table1i;delay(t);void swzjm(uint t,uchar a) /豎往中間滅uchar i,j;for (j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0*00;for(i=0;i8;i+)P0=P2=P1=table2i;P3=table3i;delay(t);void nzdl(uint t,uchar a) /逆時(shí)逐段亮uchar i,

25、j;for (j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0*ff;for(i=0;i8;i+)P0=table1i;delay(t);P0=0*ff;for(i=0;i8;i+)P1=tablei;delay(t);P1=0*ff;for(i=0;i8;i+)P3=tablei;delay(t);P3=0*ff;for(i=0;i8;i+)P2=tablei;delay(t);P2=0*ff;void nzdgl(uint t,uchar a) /逆時(shí)逐段一個(gè)點(diǎn)亮uchar i,j,k,l;for (j=0;ja;j+)k=table10;P0=k;l=table0;P1=P2=P3=l;d

26、elay(t);for(i=0;i8;i+)k=_crol_(k,-1);P0=k;l=_crol_(l,1);P1=P2=P3=l;delay(t);void jgs(uint t,uchar a) /間隔閃uchar j;for (j=0;ja;j+)P0=0*55;P1=P2=P3=0*aa;delay(t);P0=0*aa;P1=P2=P3=0*55;delay(t);void main()uchar i;while(1) zg(100,1); /兩邊逐個(gè)亮 lbzgm(100,1); /兩邊逐個(gè)滅 jgs(300,10); djs(100,20); /對(duì)角閃P1=P2=P3=0*ff

27、;for(i=0;i3;i+) P0=0*00;delay(800); P0=0*ff;delay(800); P0=0*00; for(i=0;i3;i+) P1=0*00;delay(800); P1=0*ff;delay(800); P1=0*00; for(i=0;i3;i+) P3=0*00;delay(800); P3=0*ff;delay(800); P3=0*00; for(i=0;i3;i+) P2=0*00;delay(800); P2=0*ff;delay(800); qs(500,3);for(i=0;i6;i+) zg*h(50,1); nszgm(50,1); dj

28、s(100,20); /對(duì)角閃for(i=0;i3;i+) zg(100,1); /兩邊逐個(gè)亮 lbzgm(100,1); /兩邊逐個(gè)滅 qs(200,10);djs(100,50); for(i=0;i5;i+) sztl(200,1); /順時(shí)逐個(gè)同步亮nztm(200,1); nztl(200,1);sztm(200,1); /順時(shí)逐個(gè)同步滅 djs(300,10); /對(duì)角閃 nzdgl(300,10); /逆時(shí)逐段一個(gè)點(diǎn)亮 jgs(300,10); /間隔閃for(i=0;i3;i+) zg*h(100,1); nszgm(100,1); for(i=0;i5;i+) zg*h1(1

29、00,1); sszgm(100,1); nzdl(200,3); /逆時(shí)逐段亮 jgs(50,100); /間隔閃P0=P1=P2=P3=0*ff;for (i=0;i8;i+)P0=table1i;delay(200);for (i=0;i8;i+)P1=tablei;delay(200);for(i=0;i3;i+)P0=P1=0*00;delay(200);P0=P1=0*ff;delay(200);for (i=0;i8;i+)P2=table1i;delay(200);for (i=0;i8;i+)P3=table1i;delay(200);for(i=0;i3;i+)P2=P3=

30、0*00;delay(200);P2=P3=0*ff;delay(200);nzdgl(50,40); /逆時(shí)逐段一個(gè)點(diǎn)亮for(i=0;i4;i+) zg(100,1);qs(100,10); lbzgm(100,1); djs(50,100); /對(duì)角閃for(i=0;i3;i+) zg*h(100,1); nszgm(100,1); djs(1000,10); for(i=0;i10;i+) hwzjl(200,1); /橫往中間亮hwzjm(200,1); /橫往中間滅 djs(300,10); /對(duì)角閃 for(i=0;i10;i+) swzjl(200,1); /豎往中間亮swzj

31、m(200,1); /豎往中間滅 for(i=0;i5;i+) zg*h(100,1); nszgm(100,1); djs(100,20); /對(duì)角閃 zg(300,1); lbzgm(300,1);for(i=0;i5;i+) zg*h1(100,1); sszgm(100,1); for(i=0;i0;*-)for (y=120;y0;y-);3.4 電路功能仿真在各局部電路設(shè)計(jì)的根底上，按照總體電路圖在Proteus上一一進(jìn)展器件選擇，并連接。將電路連接好后，為各個(gè)器件選擇適宜的參數(shù)，然后調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼He*文件，啟動(dòng)仿真。根據(jù)LED燈是否發(fā)亮，判斷所設(shè)計(jì)的電路是否可以實(shí)現(xiàn)32個(gè)LED燈依次點(diǎn)亮、依次熄滅、對(duì)角閃亮、對(duì)角熄滅、間隔閃亮、間隔熄滅等多種功能。剛開(kāi)場(chǎng)時(shí)，LED燈不亮，仔細(xì)檢查原來(lái)是將LED燈接反了，改正之后LED燈便可以正常發(fā)光了。電路仿真的結(jié)果為32個(gè)LED燈依次發(fā)亮、依次熄滅，并可以實(shí)現(xiàn)多種亮滅功能。根據(jù)仿真結(jié)果可知電路原理及程序無(wú)誤，可以進(jìn)展PCB設(shè)計(jì)7。如圖8所示。圖8 電路仿真圖總 結(jié)在設(shè)計(jì)電路圖的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)了屢次分析和仿真驗(yàn)證，并結(jié)合所給的器件清單最后確定了需要哪些器件來(lái)實(shí)現(xiàn)電路的功能，并且保證了所需要的元器件在給出的清單圍。經(jīng)過(guò)Proteus軟件屢次仿真和修改后，在仿真電路圖實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的前提下確定了最終的原理圖。然后在Alti