基于單片機的4x4光立方課程設(shè)計

JIUJIANGUNIVERSITY單片機課程設(shè)計報告題目光立方院系電子工程學院專業(yè)自動化姓名宋建軍學號22班級學號A1032組員吳小康、文壇指導(dǎo)教師丁文斌目錄TOC\o"1-2"\u一、摘要3設(shè)計目的與要求4設(shè)計目的4設(shè)計要求4三、硬件方案設(shè)計4單片機資源分配情況53.2復(fù)位電路53.3時鐘電路53.4系統(tǒng)的工作原理圖63.5焊接實物圖10軟件設(shè)計114.1系統(tǒng)框圖114.2程序流程圖11程序13五、心得體會17六、參考文獻17摘要當今社會，隨著電子行業(yè)的不斷開展，單片機憑借著其極高的性能價格比，受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用廣泛，開展迅猛。單片機體積小，質(zhì)量小，抗干擾能力強，對環(huán)境要就不高，價格低廉，靈活性好，已廣泛的應(yīng)用在工業(yè)自動化、通信、自動檢測、信息家電、電力電子航空航天等各個方面。成為現(xiàn)代生產(chǎn)和生活中不可缺少的一局部。對于大三的我們來說，學習單片機也好久了，對單片機有了大體的了解，此次單片機課程設(shè)計，我們采用的是STC89C52RC系列的單片機，利用此單片機來控制一個“光立方〞。光立方顧名思義就是一個立方體，我們采用的是4*4*4的模式，將LED燈分成四層，利用程序來編寫各種不同的效果來控制LED的亮滅，最終使得整個立方體展現(xiàn)不同的造型和圖案，使其變得美輪美奐，絢麗多彩。設(shè)計目的與要求=1\*GB2⑴．進一步掌握單片機的原理及其功能。學會利用單片機做一些課外電子設(shè)計與制作。=2\*GB2⑵．熟悉LED點亮條件及其工作原理。=3\*GB2⑶．熟悉光立方顯示的原理及其相關(guān)的線路連接。=4\*GB2⑷．通過此次的電路焊接和調(diào)試提高自己的動手及其分析問題的能力。=1\*GB2⑴.利用單片機控制4*4*4的LED光立方顯示一些3D的圖形，通過編程編寫一些程序控制單片機輸出一些上下電平從而控制某個和某些LED等亮和暗，由此來通過燈光顯示一些3D圖形。設(shè)計內(nèi)容包括了時鐘電路、復(fù)位電路、三極管驅(qū)動電路、LED光立方電路等幾局部的設(shè)計。根據(jù)內(nèi)容畫出相應(yīng)的電路圖，再編寫出相應(yīng)的程序。=2\*GB2⑵.編寫完程序后，進行實物的焊接，將程序燒寫到單片機上，最后進行調(diào)試。2.3小組分工情況吳小康主要負責硬件局部，主要工作是焊接電路。宋建軍主要負責軟件局部，主要工作是編寫程序，畫電路圖。文壇主要負責報告的撰寫，一起完成了本次課程設(shè)計的任務(wù)。硬件方案設(shè)計將4*4*4的LED光立方分層4層，分別由單片機的P2.0，P2.1，P2.2，P2.3，四個口來控制每一層，且給低電平有效，再有P0口和P1的總共16個口來控制16列，給高電平有效，P0和P1口加上位排阻，再給每一列加三極管放大，三極管的基極接單片機的P0和P1口，集電極接5V電源，發(fā)射極接每一列。這樣就可以通過控制每個口的輸出信號來控制每個的亮滅。2復(fù)位電路通過某種方式，是單片機內(nèi)部各類存放器的值變?yōu)槌鍪聽顟B(tài)的操作稱為復(fù)位。單片機的復(fù)位是通過外部電路來實現(xiàn)的，復(fù)位引腳RET通過一個施密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連接，施密特觸發(fā)器用作噪聲抑制，偉哥機器周期的S5P2時刻，復(fù)位電路采樣一次施密特輸出電平，獲得內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。單片機的時鐘電路正常工作后，CPU在RET/VPD引腳上連續(xù)采集到兩個機器周期的高電平后就可以完成復(fù)位操作了，但實際應(yīng)用時，復(fù)位電平的脈沖寬度一般大于1ms。復(fù)位電路通常采用上電復(fù)位、手動按鍵復(fù)位和看門狗復(fù)位三種方式，本次采用的是上電復(fù)位方式。3.3時鐘電路單片機的各個功能部件的運行都是是時鐘控制信號為基準，一拍一拍的工作。因此時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。常用的時鐘電路設(shè)計為內(nèi)部時鐘方式，單片機內(nèi)部有一個由反向放大器構(gòu)成的震蕩電路，芯片上的XTAL1和XTAL2分別為震蕩電路的輸入和輸出端。只要在這兩個引腳上接一個石英晶體振蕩器和兩個微調(diào)電容就構(gòu)成內(nèi)部方式的振蕩器電路，有振蕩器產(chǎn)生自激振蕩，便構(gòu)成一個完整的震蕩信號發(fā)生器。一般選用石英晶體振蕩器。此電路在加電大約延遲10ms后振蕩器起振，在XTAL2引腳產(chǎn)生幅度為3V左右的正弦波時鐘信號，其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。電路中兩個電容C1、C2的作用有兩個：一是幫助振蕩器起振；二是對振蕩器的頻率進行微調(diào)。本系統(tǒng)的C1、C2的值為33pf。單片機在工作時，有內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生或由外直接輸入的送至內(nèi)部控制邏輯單元的時鐘信號的周期稱為時鐘周期。其大小是時鐘信號頻率的倒數(shù)，f表示。圖2中的時鐘頻率為12MHz，即f=12MHz，那么時鐘周期為1/12us。3.4系統(tǒng)的工作原理圖光立方一、二層：光立方三、四層：單片機口點連接：三極管放大電路：總原理圖：3.5焊接實物圖軟件設(shè)計3.1系統(tǒng)方框圖時鐘電路時鐘電路STC89C52RC芯片復(fù)位電路三極管驅(qū)動點路LED光立方電路3.2程序流程圖開始開始取層和列的數(shù)據(jù)調(diào)用顯示子程序Disp調(diào)用延時子程序Delay元器件清單：名稱數(shù)量大LED燈70個AT89S521片按鍵1901316個102排阻2個1K電阻16個20pF瓷片電容2個12MHz晶振1個10uF電容1個330電阻1個1個3.3C語言程序#include<reg51.h>#defineucharunsignedcharvoiddelay100ms(uchardata1ms){uchari,j,m;for(i=0;i<data1ms;i++)for(j=0;j<110;j++) for(m=0;m<100;m++) ;}voiddisp(ucharceng,ucharlie1,ucharlie2){delay100ms(7);P1=ceng;P2=lie1;P0=lie2;}voidmain(void){unsignedcharhang,shu1;unsignedcharcodeC1[][16]={{0x07,0x0B,0x0D,0x0E,0x0E,0x0C,0x08,0x00,0x00,0x08,0x0C,0x0E,0x0C,0x08,0x00,0x00},{0x08,0x0C,0x0E,0x0C,0x08,0x00,0x00,0x08,0x0C,0x0E,0x0C,0x08,0x00,0x00,0x08,0x0C},{0x0E,0x0E,0x0E,0x0E,0x0E,0x0E,0x0E,0x0E,0x0E,0x0E,0x0E,0x0E,0x0E,0x0E,0x0E,0x0E},{0x0C,0x08,0x00,0x00,0x08,0x0C,0x0E,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x08,0x0C,0x0E,0x0F,0x0E,0x0C,0x08,0x00},{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0D,0x0D,0x0D,0x05,0x09,0x09,0x09,0x0D,0x0D,0x0D,0x05},{0x09,0x09,0x09,0x00,0x09,0x09,0x09,0x09,0x09,0x09,0x09,0x09,0x09,0x09,0x09,0x09},{0x09,0x09,0x09,0x09,0x09,0x09,0x09,0x09}};unsignedcharcodeL1[][16]={{0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x60,0x60,0x60,0x60,0x60,0x60,0x60,0x96,0x96,0x96,0x96,0x96},{0x96,0x96,0x33,0x33,0x33,0x33,0x33,0x33,0x33,0xCC,0xCC,0xCC,0xCC,0xCC,0xCC,0xCC},{0x01,0x03,0x07,0x0F,0x8E,0x8C,0x88,0x80,0x00,0x00,0x00,0x10,0x30,0x70,0x70,0x60},{0x60,0x60,0x60,0x60,0x60,0x60,0x60,0xCC,0x0F,0x33,0x66,0xCC,0xF0,0x33,0x66,0xCC},{0x66,0x33,0xF0,0xCC,0x66,0x33,0xF0,0xCC,0xCC,0xCC,0xCC,0xCC,0x60,0x60,0x60,0x60},{0xE8,0x74,0x32,0x11,0x00,0x06,0x66,0x60,0x60,0x60,0x00,0x00,0x06,0x66,0x60,0x60},{0x60,0x00,0x00,0x00,0x80,0x40,0x20,0x20,0x20,0x60,0x62,0x60,0x30,0x10,0x80,0xC0},{0x60,0x60,0x60,0x60,0x64,0x60,0x30,0x10}//{0x01,0x02,0x04,0x08,0x80,0x40,0x20,0x10,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},//列掃描};unsignedcharcodeL2[][16]={{0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x06,0x06,0x06,0x06,0x06,0x06,0x06,0x69,0x69,0x69,0x69,0x69},{0x69,0x69,0xCC,0xCC,0xCC,0xCC,0xCC,0xCC,0xCC,0x33,0x33,0x33,0x33,0x33,0x33,0x33},{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x08,0x88,0xC8,0xE8,0xF0,0x71,0x31,0x11,0x10,0x04,0x06},{0x06,0x06,0x06,0x06,0x06,0x06,0x06,0x33,0xF0,0xCC,0x66,0x33,0x0F,0xCC,0x66,0x33},{0x66,0xCC,0x0F,0x33,0x66,0xCC,0x0F,0x33,0x33,0x33,0x33,0x33,0x06,0x06,0x06,0x06},{0x8E,0x47,0x23,0x11,0x00,0x00,0x00,0x06,0x06,0x06,0x66,0x60,0x00,0x00,0x06,0x06},{0x06,0x66,0x60,0x00,0x08,0x0C,0x06,0x66,0x06,0x06,0x06,0x06,0x03,0x01,0x00,0x08},{0x04,0x64,0x06,0x06,0x06,0x06,0x03,0x01}//{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x02,0x04,0x08,0x80,0x40,0x20,0x10}};while(1){for(hang=0;hang<8;hang++){for(shu1=0;shu1<16;shu1++)disp(C1[hang][shu1],L1[hang][shu1],L2[hang][shu1]);}//for(hang=0;hang<1;hang++)//{//for(shu1=0;shu1<16;shu1++)//{shu2=0;//disp(C1[shu2][shu2],L1[hang][shu1],L2[hang][shu1]);//}//}}}心得體會此次為期半個多月的課程設(shè)計，讓我感受頗深。最終看到了絢麗多姿，變化多端的LED光立方的圖案。在這半個多月的學習中，在很大程度上培養(yǎng)了自己的獨立思考及其動手能力。學會了自己獨立的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題。老師還為我們提供了網(wǎng)絡(luò)，遇到不明白的問題，首先是通過上網(wǎng)查閱相關(guān)資料、翻閱書籍找出問題的答案。而且還有老師在實驗室指導(dǎo)我們的設(shè)計，在查閱資料仍找不到但答案的還可以請教老師。盡管此次設(shè)計過程中遇到些問題，但最終還是一步一個腳印過來了。本次我主要的是負責程序的編寫。在剛開始燒寫程序進去調(diào)試時，發(fā)現(xiàn)LED燈P0口和P2口控制的兩組燈點亮的有點延時，不能夠同步顯示圖案的效果。檢查程序后發(fā)現(xiàn)，原來是在送完P(guān)0口數(shù)據(jù)后，就立馬加了個延時，再送P2口數(shù)據(jù)，再延時，這樣導(dǎo)致P0口與P2口之間的顯示效果在視覺上慢了半拍，達不到預(yù)期圖案要顯示的效果，最后將中間的那個延時程序調(diào)到送完P(guān)2口數(shù)據(jù)之后再給其進行延時，通過調(diào)試發(fā)現(xiàn)能夠正常顯示。另外在編寫各種圖案顯示代碼的時候，讓我深刻的體會到，要想編好相應(yīng)的代碼，光立方的三維空間的想象能力還是比擬重要，54個燈到底是要求哪個燈給高電平哪個燈給低電平，還要根據(jù)顯示要求組合好。以防出現(xiàn)亂碼顯示情況。在匯編程序中，剛開始想用移位指令來實現(xiàn)代碼的傳送，發(fā)現(xiàn)在一些簡單的圖案還可以〔如掃描極有規(guī)律的顯示〕，但在復(fù)雜一點的立體圖就無法使用了，最后還是將其全部統(tǒng)一