單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)---流水燈的設(shè)計(jì)

1、<p>　　單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)說明書</p><p>　　題 目： 流水燈的設(shè)計(jì) </p><p>　　系 部： 信息與控制工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 電氣自動(dòng)化技術(shù) </p><

2、;p>　　班 級(jí)： 2011級(jí)一班 </p><p>　　學(xué)生姓名: </p><p>　　學(xué) 號(hào): </p><p>　　指導(dǎo)教師:

3、 </p><p>　　2013年 6 月 18 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求3</p><p>　　1.1設(shè)計(jì)任務(wù)描述3</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)要求3</p><p>　　2.總

4、體方案設(shè)計(jì)概述3</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)思路介紹3</p><p>　　2.2使用到的芯片3</p><p>　　2.3各個(gè)芯片的作用5</p><p>　　2.3.1 STC89C52單片機(jī)具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能5</p><p>　　2.3.2 LED燈介紹5</p><p&g

5、t;　　3.硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.1總體電路設(shè)計(jì)框圖6</p><p>　　3.2 電路設(shè)計(jì)原理圖6</p><p>　　3.2.1 流水燈電路原理圖6</p><p>　　3.2.2發(fā)光二極管電路7</p><p>　　3.3各模塊顯示電路7</p><p>　　

6、3.3.1 復(fù)位器介紹7</p><p>　　3.3.2 振蕩器介紹8</p><p>　　3.3.3 實(shí)物電路圖9</p><p><b>　　5 軟件設(shè)計(jì)9</b></p><p>　　6 實(shí)驗(yàn)調(diào)試過程10</p><p>　　6.1操作過程10</p><

7、;p>　　6.2 硬件調(diào)試14</p><p>　　6.3流水燈程序調(diào)試14</p><p><b>　　7結(jié)論15</b></p><p><b>　　8參考文獻(xiàn)16</b></p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</b></p><

8、p><b>　　1.1設(shè)計(jì)任務(wù)描述</b></p><p>　　設(shè)計(jì)流水燈控制電路，使連接在該電路上的8個(gè)發(fā)光二極管按順序以次閃爍</p><p>　　采用數(shù)字集成電路的控制方法，結(jié)合十進(jìn)制計(jì)數(shù)器/譯碼電路設(shè)計(jì)了該流水燈控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由電源、時(shí)鐘電路、計(jì)數(shù)器和譯碼顯示電路4部分組成。能實(shí)現(xiàn)任意方式的流水，只要改變每路發(fā)光二極管的數(shù)目和圖案，就可以實(shí)現(xiàn)隨心所欲的

9、流水花樣。它可作為工作狀態(tài)指示，具有環(huán)保、節(jié)能等特點(diǎn)。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　認(rèn)真設(shè)計(jì)，使8個(gè)發(fā)光二極管按順序依次閃爍，并改變程序，實(shí)現(xiàn)不同的閃爍。編寫設(shè)計(jì)報(bào)告寫出設(shè)計(jì)的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會(huì)。</p><p>　　2.總體方案設(shè)計(jì)概述</p><p>

10、;<b>　　2.1設(shè)計(jì)思路介紹</b></p><p>　　整個(gè)系統(tǒng)工作由軟件程序控制運(yùn)行，根據(jù)需要，可以上電后系統(tǒng)經(jīng)過初始化，進(jìn)入用戶設(shè)定模式狀態(tài)。于STC89C52單片機(jī)的彩燈控制方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED紅燈的控制。本方案以STC89C52單片機(jī)作為主控核心，與驅(qū)動(dòng)等模塊組成核心主控制模塊。在主控模塊上設(shè)有晶振電路和8個(gè)LED燈，根據(jù)需要編寫若干種亮燈模式，根據(jù)各種亮燈時(shí)間的不同需要，在不同

11、時(shí)刻輸出燈亮或燈滅的控制信號(hào)。</p><p><b>　　2.2使用到的芯片</b></p><p>　　STC89C52RC簡(jiǎn)介</p><p>　　STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)

12、51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。</p><p>　　圖2.1 STC89C52RC引腳圖</p><p>　　圖2.2 STC89C52RC外觀</p><p>　　2.3各個(gè)芯片的作用</p><p>　　2.

13、3.1 STC89C52單片機(jī)具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能 </p><p>　　8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。</p><p>　　另外 STC89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2

14、種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35MHz，6T/12T可選。</p><p>　　2.3.2 LED燈介紹</p><p>　　LED 是英文 light emitting diode （發(fā)光二極管）的縮寫，它

15、的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個(gè)有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用，所以 LED 的抗震性能好</p><p>　　圖2.3 發(fā)光二極管</p><p>　　LED日光燈和普通日光燈對(duì)比來說，優(yōu)點(diǎn)如下：</p><p>　　1，節(jié)能。2，壽命長(zhǎng)。3，適用性好，因單顆LED的體積小，可以做成任何形狀。4，回應(yīng)時(shí)間短，是ns（

16、納秒）級(jí)別的回應(yīng)時(shí)間，而普通燈具是ms（毫秒）級(jí)別的回應(yīng)時(shí)間。5，環(huán)保，無有害金屬，廢棄物容易回收。6，色彩絢麗，發(fā)光色彩純正，光譜范圍窄，并能通過紅綠藍(lán)三基色混色成七彩或者白光。</p><p>　　缺點(diǎn)：1，價(jià)格貴。2，能普遍做到的光效率和理論光效率還有很大差距。3，能做到的壽命和理論壽命（10w小時(shí)）還有很大差距。4，還是有一定的發(fā)熱量。5，光衰還可以大幅度縮小。</p><p>&

17、lt;b>　　3.硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1總體電路設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　圖3.1 電路設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　要實(shí)現(xiàn)流水燈功能，我們只要將發(fā)光二極管LED1～LED8依次點(diǎn)亮、熄滅，8只LED燈便會(huì)一亮一暗的做流水燈了。在此我們還應(yīng)注意一點(diǎn)，由于人眼的視覺暫留效應(yīng)以及單片機(jī)執(zhí)行每條指令的時(shí)間很短，我們?cè)诳刂贫?/p>

18、極管亮滅的時(shí)候應(yīng)該延時(shí)一段時(shí)間，否則我們就看不到“流水”效果了 </p><p>　　3.2 電路設(shè)計(jì)原理圖</p><p>　　3.2.1 流水燈電路原理圖</p><p><b>　　圖3.2 原理圖</b></p><p>　　3.2.2發(fā)光二極管電路</p><p>　　LED發(fā)光二極管

19、依次接P1口，利用共陽極接線，只要P1口由高電平變?yōu)榈碗娖絃ED燈即點(diǎn)亮。</p><p>　　圖3.3 LED燈連接方式</p><p>　　在LED燈后要加一個(gè)電阻，通常電阻應(yīng)用在單片機(jī)電路中有三種作用：限流電阻、上拉電阻、下拉電阻。在流水燈接線圖中的電阻起的是限流作用。</p><p>　　3.3各模塊顯示電路</p><p>　　3

20、.3.1 復(fù)位器介紹</p><p>　　當(dāng)要對(duì)晶體重置時(shí)，只要對(duì)此引腳電平提升至高電平并保持兩個(gè)及其周期以上的時(shí)間便能完成系統(tǒng)重置的各項(xiàng)動(dòng)作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)。</p><p>　　如圖所示，只要按此開關(guān)就能完成LED和開關(guān)的重置。</p><p>　　圖3.4 復(fù)位電路</p><p>　　3.3.2 振蕩

21、器介紹</p><p>　　單片機(jī)系統(tǒng)正常工作的保證，如果振蕩器不起振，系統(tǒng)將會(huì)不能工作；假如振蕩器運(yùn)行不規(guī)律，系統(tǒng)執(zhí)行程序的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)時(shí)間上的誤差，這在通信中會(huì)體現(xiàn)的很明顯：電路將無法通信。他是由一個(gè)晶振和兩個(gè)瓷片電容組成的，x1和x2分別接單片機(jī)的x1和x2，晶振和瓷片電容是沒有正負(fù)的，注意兩個(gè)瓷片電容相連的那端一定要接地。 </p><p><b>　　圖3.5晶振電路&

22、lt;/b></p><p>　　3.3.3 實(shí)物電路圖</p><p>　　圖3.6 實(shí)物電路</p><p><b>　　5 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　內(nèi)部程序：</b></p><p>　　編寫的流水燈匯編語言程序</p>&

23、lt;p>　　ORG 0000H</p><p>　　LJMP START</p><p>　　ORG 0100H</p><p><b>　　START:</b></p><p>　　MOV SP,#50H</p><p>　　MOV R7，#11111110

24、B</p><p>　　MOV A,R7</p><p>　　MOV P2，A</p><p>　　SETB C</p><p><b>　　LOOP:</b></p><p>　　MOV A,R7</p><p><b>　　RLC

25、 A</b></p><p>　　MOV P2，A</p><p>　　MOV R7，A</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　LCALL

26、 DELAY</p><p>　　SJMP LOOP</p><p><b>　　DELAY:</b></p><p>　　MOV R0，#0FFH</p><p><b>　　LP1： </b></p><p>　　MOV R1，#0FFH</

27、p><p><b>　　LP0：</b></p><p>　　DJNZ R1，LP0</p><p>　　DJNZ R0，LP1</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　END</b></p><p

28、><b>　　6 實(shí)驗(yàn)調(diào)試過程</b></p><p><b>　　6.1操作過程</b></p><p>　　1.打開計(jì)算機(jī)上的Keil uVision3 軟件，如下圖所示</p><p>　　圖 Keil uVision軟件</p><p>　　2.點(diǎn)擊窗口上的Project——New

29、 Project新建一個(gè)工程，如下圖所示</p><p>　　圖5.2 建立新工程</p><p>　　3.保存新建的工程，并命名為123，如下圖所示</p><p>　　圖5.3 命名新工程</p><p>　　4.選擇CPU型號(hào)，本設(shè)計(jì)應(yīng)選用CPU為AT89C51，選定CPU之后點(diǎn)擊確定，如下圖所示</p><p&

30、gt;　　圖5.3 CPU的選擇</p><p>　　5.點(diǎn)擊窗口Life，在工程下建立一個(gè)項(xiàng)目并命名保存，然后加載到工程中，注意命名時(shí)后綴為.asm，如下圖所示</p><p>　　6.在項(xiàng)目窗口中輸入編寫的匯編語言程序，點(diǎn)擊編譯圖標(biāo)，并選擇生成HEX 文件。</p><p>　　圖5.5 生成HEX文件</p><p>　　7.編譯顯

31、示匯編程序沒有錯(cuò)誤之后，將Keil uVision軟件最小化，打開仿真軟件STC-ISP.先選擇CPU類型為STC89C52RC，COM選擇為COM4，然后點(diǎn)擊打開文件，選擇之前生成的HEX格式文件，然后點(diǎn)擊Download/下載，當(dāng)坐下角窗口顯示上電時(shí)，按下按鈕，此時(shí)會(huì)看到八個(gè)LED指示燈亮滅。此時(shí)表明設(shè)計(jì)成功。</p><p><b>　　如下圖:</b></p><

32、;p>　　圖5.6 選擇文件</p><p><b>　　6.2 硬件調(diào)試</b></p><p>　　拿到電路板后，首先要檢查加工質(zhì)量，并確保沒有任何方面的錯(cuò)誤，如短路和斷路，尤其要避免電源短路；元器件在安裝前要逐一檢查，用萬用表測(cè)其數(shù)值，看是否與所用相同；完成焊接后，應(yīng)先空載上電（芯片座上不插芯片），并檢查各引腳的電位是否正確。若一切正常，方可在斷電的情況

33、下將芯片插入，再次檢查各引腳的電位及其邏輯關(guān)系。將萬用表的探針放到單片機(jī)接電源的引腳上檢測(cè)一下，看是否符合要求。</p><p>　　6.3流水燈程序調(diào)試</p><p>　　將電路板串口連接電腦，把程序燒入STC89C52系統(tǒng)。用USB接口連接電腦，為單片機(jī)提供電源。電源接入口，程序開始運(yùn)行。LED燈開始輪流閃爍，閃爍間隔大概為0.5S。點(diǎn)擊復(fù)位電路，單片機(jī)復(fù)位，LED燈從第一盞燈開始又

34、循環(huán)亮起。</p><p><b>　　7結(jié)論</b></p><p>　　再接到這次課程實(shí)習(xí)題目的時(shí)候本來想設(shè)計(jì)一個(gè)帶LCD屏的音樂倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器，但是由于知識(shí)儲(chǔ)備不足以及對(duì)硬件系統(tǒng)的不熟悉，我們還是放棄了這個(gè)思路，轉(zhuǎn)而設(shè)計(jì)流水燈系統(tǒng)。通過這次實(shí)習(xí)讓我們可以在實(shí)踐中檢驗(yàn)我們所學(xué)的單片機(jī)知識(shí)，更好的融會(huì)貫通，并在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。這次設(shè)計(jì)的流水燈由于比較簡(jiǎn)單，遇

35、到的問題都不是很困難，我們通過互相之間的交流、查閱書籍以及通過互聯(lián)網(wǎng)所搜所需的資料都能夠比較好的解決。</p><p>　　這次設(shè)計(jì)的流水燈系統(tǒng)缺點(diǎn)是程序輸入采用串口輸入，燒入程序比較復(fù)雜。電路比較簡(jiǎn)單，所實(shí)現(xiàn)的功能只有流水燈，時(shí)間閃爍的控制需要修改程序才能實(shí)現(xiàn)。如果需要改進(jìn)的，可以增加一個(gè)時(shí)間設(shè)置來設(shè)這流水燈的閃爍時(shí)間，或者通過流水燈排列的形狀不同可以做成花樣流水燈。</p><p>&

36、lt;b>　　8參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]康華光，陳大欽. 電子技術(shù)基礎(chǔ)—模擬部分（第五版）［M]. 北京：高等教育出版社，2005</p><p>　　[2]姜志海、趙艷雷、陳松 .單片機(jī)的C語言程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用——基于Proteus仿真（第二版） 電子工業(yè)出版社</p><p>　　[3]趙月飛，郭會(huì)平，胡仁喜。 protel

37、99SE基礎(chǔ)與實(shí)例教程 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[4]張毅剛，彭喜元。 單片機(jī)原理與應(yīng)用設(shè)計(jì) 電子工業(yè)出版社</p><p>　　[5]周興華，手把手教你學(xué)單片機(jī)（第二版） 北京航空航天大學(xué)出版社</p><p>　　[6] 吳金戎，沈慶陽，郭庭吉. 8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2002 </p>&

38、lt;p>　　[7] 樓然苗，李光飛. 51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例[M]. 北京：航空航天大學(xué)出版社，2003 </p><p>　　[8] 李鴻. 單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]. 湖南：湖南大學(xué)出版社，2004</p><p>　　[9] 何立民. 單片機(jī)高級(jí)教程[M]． 第1版．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001</p><p>　　[10] 徐惠民、安德寧．