單片機課程設計 閃爍跑馬燈系統設計38 1 課程設計負責人 班級姓名學號電氣0806謝士軍24電氣0806王虎飛18 2 課程設計指導書 一 基本要求 用8051設計閃爍跑馬燈顯示系統 正常時p2口所連接的8個LED閃爍 按外部中斷1 進入單燈左移 三圈后恢復中斷前的狀態 按外部中斷2 進入流水燈系統 左右重復三圈 三圈后恢復中斷前的狀態 中斷2優先級最高 二 設計任務 1 設計硬件電路 畫出電路原理圖 2 畫出程序流程圖 3 編制程序 寫出源程序代碼 4 寫出5000字的詳細說明書 要求字跡工整 原理敘述正確 會計算主要元器件的一些參數 并選擇元器件 5 個人總結 3 前言 隨著單片機的問世和飛速發展 掀起了計算機工程應用的一場新革命 使計算機控制技術廣泛的應用于工業控制系統 自動測試系統 數據采集系統 智能儀表 智能家電以及各類功能模塊等廣泛領域 它已經成為實現許多控制系統的常規性工具 本次的課程設計使我們把所學的知識和實踐結合起來 是對平時學習成果的檢驗 使我們對所學的單片機知識有了系統全面的理解和認識 鍛煉了我們查閱資料和設計開發的初步能力 為以后的學習和工作奠定了基礎 4 8051單片機引腳功能介紹 5 首先我們來連接一下單片機的引腳圖 如果 具體功能在下面都有介紹 單片機的40個引腳大致可分為4類 電源 時鐘 控制和I O引腳 電源 VCC 芯片電源 接 5V VSS 接地端 時鐘 XTAL1 XTAL2 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端 控制線 控制線共有4根 ALE PROG 地址鎖存允許 片內EPROM編程脈沖 ALE功能 用來鎖存P0口送出的低8位地址 PROG功能 片內有EPROM的芯片 在EPROM編程期間 此引腳輸入編程脈沖 PSEN 外ROM讀選通信號 RST VPD 復位 備用電源 RST Reset 功能 復位信號輸入端 VPD功能 在Vcc掉電情況下 接備用電源 EA Vpp 內外ROM選擇 片內EPROM編程電源 EA功能 內外ROM選擇端 Vpp功能 片內有EPROM的芯片 在EPROM編程期間 施加編程電源Vpp I O線80C51共有4個8位并行I O端口 P0 P1 P2 P3口 共32個引腳 P3口還具有第二功能 用于特殊信號輸入輸出和控制信號 屬控制總線 6 51單片機的中斷系統 中斷系統 8051單片機的中斷系統簡單實用 其基本特點是 有5個固定的可屏蔽中斷源 3個在片內 2個在片外 它們在程序存儲器中各有固定的中斷入口地址 由此進入中斷服務程序 5個中斷源有兩級中斷優先級 可形成中斷嵌套 2個特殊功能寄存器用于中斷控制和條件設置的編程 中斷系統的結構 5個中斷源的符號 名稱及產生的條件如下 INT0 外部中斷0 由P3 2端口線引入 低電平或下跳沿引起 INT1 外部中斷1 由P3 3端口線引入 低電平或下跳沿引起 T0 定時器 計數器0中斷 由T0計滿回零引起 T1 定時器 計數器l中斷 由T1計滿回零引起 TI RI 串行I O中斷 串行端口完成一幀字符發送 接收后引起 整個中斷系統的結構框圖見下圖一所示 7 中斷系統的結構圖 8 所謂中斷 就是指CPU在執行程序的過程中 由于某種外部或內部事件的作用 如外部設備請求與CPU傳送數據或CPU在執行程序的過程中出現了異常 強迫CPU停止當前正在執行的程序而轉去為該事件服務 待事件服務結束后 又能自動返回到被中斷了的程序中繼續執行 由于CPU正在執行的原程序被暫停執行 所以稱為中斷 相對被中斷的原程序來說 中斷處理程序是臨時嵌入的一段程序 所以 一般將被中斷的原程序稱為主程序 而將中斷處理程序稱為中斷子程序 或中斷服務子程序 能夠引起計算機中斷的事件 稱為中斷源 主程序被中止的地方 稱為斷點 也就是下一條指令所在內存的地址 中斷服務子程序一般存放在內存中一個固定的區域內 它的起始地址稱為中斷服務子程序的入口地址 9 圖6 1中斷嵌套示意圖 10 2020 1 9 11 中斷時序流程圖 中斷響應服務及返回流程圖 12 閃爍跑馬燈系統電路圖 13 閃爍跑馬燈系統程序 14 15 工作原理 根據設計要求 單片機的P2口接8個LED 當按下電源開關K3 單片機工作 8個LED燈閃爍 當按鍵K1按下 外部中斷INT0非為低電平觸發方式 外部中斷1接通 8個LED進入單燈左移工作狀態 若此時沒有接通外部中斷2 LED單燈左移三圈后恢復中斷前的狀態 若此時外部中斷2接通 由于外部中斷2的中斷優先級最高 當強的工作狀態被中斷 轉而執行高中斷優先級中斷2的中斷程序 進入流水燈工作狀態 左右重復三 16 圈 三圈后恢復到終端前的工作狀態 當按鍵K2按下 外部中斷INT1非被觸發 外部中斷2工作 8個LED燈被主次點亮 進入流水燈工作狀態 若此時外部中斷1被接通 由于改程序的中斷優先級最高 該中斷程序的工作狀態不會被中斷 仍然繼續執行 中斷程序2的流水燈系統左右重復三圈 三圈后恢復到中斷前的工作狀態 中斷服務程序1為低優先級中斷 中斷服務程序2為高優先級中斷 高中斷優先級可以中斷低優先級的中斷服務程序 同一優先級不能相互中斷 17 個人總結 本次課程設計的題目是 閃爍跑馬燈系統設計 乍一看題目感覺應該挺好做的 但仔細地看了設計要求之后 傻眼了 發現這個設計很不好搞 我們迎難而上 相信經過我們的共同努力一定能把任務完成 剛開始希望能從網上找到相同或類似的題目或相關資料 但怎么也沒找到 感覺很是沮喪 第二天我們又到了圖書館 把幾乎所有關于單片機的書都翻遍了 最后終于找到了三本有關閃爍燈和終端方面的資料 但卻沒有和課程設計要求一模一樣的 18 剛開始我們試著用匯編語言編程 但發現匯編的指令太多 本題目的8個LED燈都接在單片機的P2口 共有三種花樣和兩個中斷系統 用匯編實在不好把所有的程序編下來 超出了我們的能力范圍 后來改用C語言編 因為C語言的移植性好 我們在一個類似的C語言變得閃爍燈的進行改造 并且在其他同學的幫助下 使用PROTEUS仿真軟件 經過多次的更改調試之后 終于能按所要求的功能工作了 本次課程設計 認識到自己要掌握單片機的開發和設計還有很多知識需要學習 要把單片機學好 首先要掌握好各種功能指令 并能熟練應用 才能談得上