1、金限科我售院課程設計報告題 目單片機設計一流水燈課程名稱單片機原理及應用院部名稱專業班級學生姓名學號課程設計地點課程設計學時指導教師金陵科技學院教務處制1 引言 02 課題綜述 02.1 課題的來源0.2.2 課題的意義0.2.3 預期的目標0.3 系統分析 13.1 涉及的基礎知識 1.3.2 89C51 單片機引腳圖及引腳功能介紹 1.3.3 解決問題的基本思路2.3.4 模塊分解 44 系統設計 64.1 硬件設計 6.4.2 軟件設計 6.4.3 元件清單 7.4.4 硬件原理圖 7.5 程序編寫 76 擴展 97結 論 108 參考文獻 錯誤!未定義書簽。 11 .引言單片機課程設計

2、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。了解軟硬件的有關知識，并掌握軟硬件設計過程、方法及實現，為以后設計和實現應用系統打下良好基礎。另外，通過簡單課題的設計練習，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。2 課題綜述2.1 課題的來源當今社會，這種由單片機芯片控制各種硬件工作的技術也日益成熟，并普及在交通、化工、機械等各個領域。而流水燈這項技術在生活中的應用更是廣泛，較為貼近生活。 而流水燈控制的設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， 所以設計流水燈控制的這個課題讓我們對知識的學習和鞏

3、固都有了進一步的加深。流水燈是一串按一定的規律像流水一樣連續閃亮。流水燈控制是可編程控制器的一個應用，其控制思想在工業控制技術領域也同樣適用。流水燈控制可用多種方法實現，但對現代可編程控制器而言，利用移位寄存器實現最為便利。通常用左移寄存器實現燈的單方向移動；用雙向移位寄存器實現燈的雙向移動。本案例利用價格低廉的AT89C51系列單片機控制基色LEW泡從而實現豐富的變化。2.2 課題的意義這次單片機課程設計是為了通過對流水燈控制的設計加強學生團隊配合的能力和創造力；綜合運用專業及基礎知識，解決實際工程技術問題的能力。能夠讓學生深入真是的體會到所學的理論知識和實踐相結合的過程。找出自身的不足并加

4、以改正。2.3 預期的目標對8個LEW設計5種流水燈顯示方式。3系統分析3.1 涉及的基礎知識Proteus軟件的使用89C51單片機指令系統：規定89C51單片機內操作的語句或命令。LED數碼管的顯示：向數碼的顯示送數，控制系統的顯示部分。3.2 89C51單片機引腳圖及引腳功能介紹本次課程設計的目的在于加深 89C51單片機的理解，首先來簡單認識一下，它的引腳如圖所示:Pl. 0 cPl. 1 u PH 3 d u a Pl. 4 d Pl, 5 d pi. s q PL 7百 HST/Vi'i> 匚 F3. O/HX> c P3. l d P3. 2/INTO q p

5、h. ：vi7rn 匚P3r 4/TO 0 P旦匚 P3.6/匝 q P3."而A xtalz xrij c d-S68/IS08O9876543 2 1O9H76 5 43 2 1 4 3333 3 333332 2 2 222222 口Z3 n”上2HL3Pl). 1P0.5口口口=iP0,fiP0. 7),：A/VhjALE/PKOG 雨P2. 7n P2,4P2,3zi也IP2.0單片機的39個引腳大致可分為4類：電源、時鐘、控制和I/O引腳1.電源：(1) VCC芯片電源，接+5V;(2) VSS接地端；2. 時鐘 :XTAL1、 XTAL2 ：晶體振蕩電路反相輸入端和輸出

6、端。3. 控制線 : 控制線共有4 根，(1) ALE/PROG地址鎖存允許/片內EPRO編程脈沖ALE功能：用來鎖存P0 口送出的低8位地址PRO劭能：片內有EPRO附芯片，在EPRO褊程期間，此引腳輸入編程脈沖。(2) PSEN:外ROM®選通信號。(3) RST/VPD復位/備用電源。RST( Reset )功能：復位信號輸入端。VPM能：在Vcc掉電情況下，接備用電源。(4) EA/Vpp:內外ROM4擇/片內EPRO編程電源。EA功能：內外RO憂擇端。Vpp功能：片內有EPRO的芯片，在EPRO蝴程期間，施加編程電源 Vppo4.1 /O 分配線89C51共有4個8位并行I

7、/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)。3.3 解決問題的基本思路因為選定用循環移位法來實現亮燈程序的， 所以在一種設計好一種亮燈方式的前提下編程實現一個循環結構體，分別來實現五種不同的亮燈方式。另外再編一個實現延時控制的調用程序，來提供亮燈速度的控制。3.4 模塊分解1)核心部件89C51 單片機是整個彩燈循環系統的核心是控制彩燈循環閃爍等等一切功能的部件；其中內部有ROM有RAM有并行I/O 口等，在51單片機內部有一個 CPUS來運 算、控制，有四個并行I/O 口，分別是PR P1、P2、P3,有ROM用

8、來存放程序，有 RAM用來存放中間結果,此外還有定時/計數器，串行I/O 口，中斷系統，以及一個 內部的時鐘電路。（2）復位系統電路中C1（電解電容）、R2組成復位電路，它的作用是將單片機內部特殊功能 寄存器和端口寄存器恢復到初始狀態，從內部 FLASHY儲器的初始狀態開始執行。如 圖所示，當要對晶片重置時，只要按此開關就能完成 LED和開關的重置。復位是單片 機的初始化操作，其主要功能是把PC初始化為0000H使單片機從0000H單元開始執 行程序。單片機的RST管腳為主機提供了一個外部復位信號輸入口。復位信號是高電 平有效，高電平有效的持續時間為2個機器周期以上。單片機的復位方式可由手動復

9、 位方式完成。RST引腳是復位信號輸入端，復位信號為高電平有效，其有效時間應持續24個振 蕩周期以上才能完成復位操作，若使用 6MHzft振，則需持續4S以上才能完成復位 操作。在通電瞬間，由于 RC的充電過程，在RST端出現一定寬度的正脈沖，只要該 正脈沖保持10ms以上，就能使單片機自動復位。CPUfe第二個機器周期內執行內部復位操作，以后每個機器周期重復一次，直至 RST端電平變低。在單片機復位期間，AlE和國函 信號都不產生。復位操作將對部 分專用寄存器產生影響。上電瞬間由于電容C上無儲能，其端電壓近似為零，RS飲得高電平，隨著電容 器C的充電，RST引腳上的高電平將逐漸下降，當RST

10、引腳上的電壓小于某一數值后， 單片機就脫離復位狀態，進入正常工作模式。只要高電平能保持復位所需要的時間（約 兩個機器周期），單片機就能實現復位。(3)辰湯系統單片機本身如同一個復雜的同步時序電路，為了保證同步工作，電路應在唯一的 時鐘信號控制下，嚴格地按規定時序工作。而時鐘電路就用于產生單片機工作所需要 的時鐘信號。晶體振蕩器的振蕩信號從 XTAL2端送入內部時鐘電路，它將該振蕩信號二分頻，產生一個兩相時鐘信號 P1和P2供單片機使用。時鐘信號的周期稱為狀態 時間S,它是振蕩周期的2倍，P1信號在每個狀態的前半周期有效，在每個狀態的后 半周期P2信號有效。CPIM是以兩相時鐘P1和P2為基本節

11、拍協調單片機各部分有效 工作的。MCS-51單片機時鐘電路示意圖如圖所示。振蕩電路產生的振蕩脈沖并不直接使用， 而是經分頻后再為系統所用。振蕩脈沖在 片內通過一個時鐘發生電路二分頻后才作為系統的時鐘信號。片內時鐘發生電路實質上是一個二分頻的觸發器，其輸入來自振蕩器，輸出為二相時鐘信號，即狀態時鐘信 號，其頻率為fosc/2;狀態時鐘三分頻后為 ALE信號，其頻率為fosc/6;狀態時鐘六分 頻后為機器周期，其頻率為fosc/12。I H£ -I d Clit"EWLIK 霞就I f i tr: m s «1«C2HF 3On(-(4)閃爍系統利用單片機的

12、P 口控制：LED的發光閃爍，再利用編程實現流水燈的電路，用軟件來 實現對LED的控制，每個LED#一個限流電阻，來控制流入 LED發光管的電流。H WB4系統設計4.1 硬件設計按照單片機系統擴展與系統配置狀況，單片機應用系統可分為最小系統、最小功 耗系統及典型系統等。89C51單片機是本次課程設計運用的主要原件。流水燈控制設 計是用一個帶有八個發光二極管的單片機最小應用系統，即為由發光二極管、晶振、 復位、電源等電路和必要的軟件組成的單個單片機。4.2 軟件設計單片機的應用系統由硬件和軟件組成，在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點亮的現象，我們還需要編寫程序控制單片機

13、管腳電平的高低變 化，來實現發光二極管的一亮一滅。軟件編程是單片機應用系統中的一個重要的組成 部分，也是本次課程設計的重點和難點。我們編程實現流水燈的方法是循環移位法， 下面我們就來簡述一下循環移位法的工作原理。循環移位法是采用循環程序結構進行編程。我們在程序一開始就給P1 口送一個數，這個數本身就讓 P1.0先低，其他位為高，然后延時一段時間，再讓這個數據向 高位移動，然后再輸出至 P1 口，這樣就實現“流水”效果了。另外，由于 89C51系 列單片機的指令中只有對累加器 ACCfr數據左移或右移的指令，因此實際編程中我們 應把需移動的數據先放到 ACC中，讓其移動，然后將ACC#動后的數據

14、再轉送到P1口，這樣也可以實現“流水”效果4.3 元件清單表4-1元件清單名稱型號數量電阻220 Q9電容103仙 f4開關1單片機89C511PC機用行口1LED燈8接線4.4 硬件原理圖 工，L*Tlylg/Kl»IA"圖4-1硬件原理圖-r " CBTIK. Lil“臥 Lil，I知 Lil，即 "g LII'JLLE，心小 Lll'flEE LH*-rlLlTu nil5 程序編寫#include <reg52.h>void delay (float);char LED=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef

15、,0xdf,0xbf,0x7f; /用 16進制表示給燈從上往下賦予低電平void main() / 主程序while (1)/ 至 1 為高電平int i; / 定義一個變量for (i=0;i<8;i+)/i從 0-7 依次累加 (模式一)P1=LEDi;delay(300);/P1.0-1.7 端口對應 LED端口并延時 300for (i=7;i>=0;i-)/i從 7-0 依次累減( 模式二 )P1=LEDi;delay(300); /P1.7-1.0 端 口對應 LED端口并延時 300for (i=0;i<8;i+)/i從 0-7 依次累加 (模式三)P1=LE

16、Di; delay(50); /P1.0-1.7端口對應 LED端口并延時 50for (i=7;i>=0;i-)/i從 7-0 依次累減（ 模式四 ）P1=LEDi; delay（50）; /P1.7-1.0端口對應 LED端口并延時 50for （i=0;i<8;i+） /i 從0-7 依次累加并i 從7-0 依次累減不延時及看到所有燈一起閃爍 （模式5） P1=LEDi;for (i=0;i<8;i-)0 延時0 并重新復位延時程序（最多延時300）P1=LEDi;delay(0); /void delay (float z) /int j;float i;for (i

17、=z;i>0;i-)for (j=0;j<=300;j+);6擴展MC1I-I-TJIL2卜;R* IMStStowe IMm«j Lb*1rt TeF*m Srtw* HsHp之H 留與 &罡 + +垓，& 4 9守X由心工人 駛百由于接口原因，不僅僅可以用p1.0-p1.7，還可以使用接口 p0.0-p0.7 以及p2.0-p2.7 , p3.0-p3.7 最多可以加上32個LED燈。tiirnirs MEMlFD l 曬0 1-PQlwDJ 單中收中審 IV*Wpz Fa*PAJMW N Lrtll P3 32-P3 電 門 fMlflria Pl)

18、«rqjh皿 家£l巾歸 j】E F3UBWTT日Ml M jrfi pi 頓 P 7HI7總結通過這次課程設計我學到了很多東西，我更加體會到理論知識與動手能力相結合 的重要性，而且設計過程中使我懂得在設計程序之前，務必要對所用單片機的內部結 構有一個系統的了解，知道該單片機內有哪些資源：懂得設計的關鍵是要有一個清晰 的思路和一個完整的軟件流程圖。在設計程序時，不能妄想一次就將整個程序設計好， “反復修改，不斷改進”是程序設計的必經之路。要養成注釋程序的好習慣，一個程 序的完美與否不僅僅是實現功能，而應該讓人一看就能明白你思路，這樣也為資料的 保存和交流提供了方便。 課程設計是培養學生綜合運用所學知識，發現實際問題、提 出實際問題、分析和解決實際問題，鍛煉實踐能力的重要環節，是對學生實際學習能 力、動手能力的具體訓練和考察過程。在此次流水燈設計過程中 ，在學習新知識的同 時，把在課程中學到的理論知識運用到實際作品設計、操作中，更進一步地熟悉了單 片機芯片的結構及掌握了其工作原理和具體的使用方法與相關元器件的參數計算方 法、使用方法，了解了