流水燈設(shè)計論文

1、<p><b>　　一丶課題背景1</b></p><p><b>　　1.單片機簡介1</b></p><p>　　2.單片機的產(chǎn)生和發(fā)展1</p><p>　　3.單片機的主要特點2</p><p>　　4.單片機的應(yīng)用2</p><p><b&

2、gt;　　二、 設(shè)計3</b></p><p><b>　　1.要求3</b></p><p>　　2.系統(tǒng)基本方案選擇和論證3</p><p>　　3.STC89C52RC介紹3</p><p>　　三、我負責(zé)的內(nèi)容5</p><p>　　1.單片機最小系統(tǒng)5</p

3、><p>　　2.電源供電模塊的實現(xiàn)5</p><p><b>　　3.復(fù)位電路6</b></p><p><b>　　4.晶振電路7</b></p><p>　　5.單片機流水燈電路原理圖及工作原理7</p><p><b>　　四、總結(jié) 8</b&

4、gt;</p><p><b>　　一丶課題背景</b></p><p><b>　　1.單片機簡介</b></p><p>　　單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。相當于一個微型的計算機，和計算機相比，單片機只缺少了I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。

5、它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學(xué)習(xí)使用單片機是了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。</p><p>　　單片機的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機等。</p><p>　　2.單片機的產(chǎn)生和發(fā)展</p

6、><p>　　單片機（Microcontrollers）誕生于1971年，經(jīng)歷了SCM、MCU、SoC三大階段，早期的SCM單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051，此后在8051上發(fā)展出了MCS51系列MCU系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機，但因為性價比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機技術(shù)得到

7、了巨大提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機迅速取代16位單片機的高端地位，并且進入主流市場。</p><p>　　而傳統(tǒng)的8位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。高端的32位Soc單片機主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。</p><p&

8、gt;　　當代單片機系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。</p><p>　　3.單片機的主要特點</p><p>　　1、較高的性能價格比。目前國內(nèi)市場上，一些單片機的芯片價格只有十幾元人民幣，加上少量的外圍器件，就可以構(gòu)成功能豐富的

9、各種鉀能儀器儀表及控制裝置。</p><p>　　2、集成度高，體積小，可靠性好。單片機把各種功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，提高了單片機的可靠性與抗干擾能力。</p><p>　　3、控制功能強。單片機指令系統(tǒng)、硬件資源豐富，能充分滿足工業(yè)控制的各種要求。</p><p>　　4、低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便捷式產(chǎn)品。</p

10、><p>　　5、開發(fā)周期短、易于產(chǎn)品化。可根據(jù)需要構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。 </p><p><b>　　4.單片機的應(yīng)用</b></p><p>　　單片機（Microcontrollers）作為計算機發(fā)展的一個重要分支領(lǐng)域，根據(jù)發(fā)展情況，從不同角度，單片機大致可以分為通用型/專用型、總線型/非總線型及工控型/家電型。</p>&

11、lt;p><b>　　通用型</b></p><p>　　這是按單片機（Microcontrollers）適用范圍來區(qū)分的。例如，80C51式通用型單片機，它不是為某種專門用途設(shè)計的；專用型單片機是針對一類產(chǎn)品甚至某一個產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)的，例如為了滿足電子體溫計的要求，在片內(nèi)集成ADC接口等功能的溫度測量控制電路。</p><p><b>　　總線型<

12、;/b></p><p>　　這是按單片機（Microcontrollers）適用范圍來區(qū)分的。例如，80C51式通用型單片機，它不是為某種專門用途設(shè)計的；專用型單片機是針對一類產(chǎn)品甚至某一個產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)的，例如為了滿足電子體溫計的要求，在片內(nèi)集成ADC接口等功能的溫度測量控制電路。</p><p><b>　　單片機</b></p><p&

13、gt;　　這是按單片機（Microcontrollers）是否提供并行總線來區(qū)分的?？偩€型單片機普遍設(shè)置有并行地址總線、 數(shù)據(jù)總線、控制總線，這些引腳用以擴展并行外圍器件都可通過串行口與單片機連接，另外，許多單片機已把所需要的外圍器件及外設(shè)接口集成一片內(nèi)，因此在許多情況下可以不要并行擴展總線，大大減省封裝成本和芯片體積，這類單片機稱為非總線型單片機。</p><p><b>　　設(shè)計</b>

14、</p><p><b>　　1.要求</b></p><p>　?。?）采用單片機STC89C52RC做成最小系統(tǒng)來控制。</p><p>　?。?）利用最小系統(tǒng)做出跑馬燈，其LED燈的閃爍間隔時間采用延時程序控制,每種模式可采用不同的延時，靈活多變。</p><p>　　2.系統(tǒng)基本方案選擇和論證</p>

15、<p>　　單片機最小系統(tǒng),或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng),是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)。對51系列單片機來說,最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:單片機、晶振電路、復(fù)位電路、按鍵輸入、顯示輸出等。單片機接口電路主要用來連接計算機和其它外部設(shè)備。各功能模塊的選擇及論證如下:</p><p>　　復(fù)位電路:由電容和電阻構(gòu)成,由電路圖并結(jié)合"電容電壓不能突變"的性質(zhì),可以知道,當系統(tǒng)一上電,R

16、ST腳將會出現(xiàn)高電平,并且,這個高電平持續(xù)的時間由電路的RC值來決定.典型的51單片機當RST腳的高電平持續(xù)兩個機器周期以上就將復(fù)位,所以,適當組合RC的取值就可以保證可靠的復(fù)位。本設(shè)計中R=10K,C=10uF。</p><p>　　晶振電路:典型的晶振取11.0592MHz(因為可以準確地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通訊的場合)同時也可取12MHz(產(chǎn)生精確的微秒級時歇,方便定時操作)，因

17、設(shè)計需要，本設(shè)計采用12M晶振。</p><p>　　單片機:一片AT89S51/52或其他51系列兼容單片機，本設(shè)計采用STC89C52RC。</p><p>　　接口電路:具有人機交互接口。具有一定的可擴展性，單片機I/O口可方便地與其他電路板連接。 </p><p>　　通過該最小系統(tǒng)，我們可以用keil軟件進行編程從而實現(xiàn)對一些外設(shè)的控制！比如一些簡單的實驗

18、：閃爍燈、跑馬燈、數(shù)碼管和蜂鳴器的展示等等！</p><p>　　3.STC89C52RC介紹 </p><p>　　STC89C52為8 位通用微處理器，采用工業(yè)標準的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。功能包括對會聚主IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會聚調(diào)整控</p><p

19、>　　制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40 腳）和VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負端。P0~P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計中，P0 端口（32~39 腳）被定義為N1 功

20、能控制端口，分別與N1的相應(yīng)功能管腳相連接，13 腳定義為IR輸入端，10 腳和11腳定義為總線控制端口，分別連接N1的SDAS（18腳）和SCLS（19腳）端口，12 腳、27 腳及28 腳定義為握手信號功能端口，連接主板CPU 的相應(yīng)功能端，用于當前制式的檢測及會聚調(diào)整狀態(tài)進入的控制功能。</p><p><b>　　三、我負責(zé)的項目</b></p><p>&l

21、t;b>　　1.單片機最小系統(tǒng)</b></p><p>　　單片機最小系統(tǒng)主要由電源、復(fù)位、振蕩電路以及擴展部分等部分組成。最小系統(tǒng)原理圖如圖所示。</p><p><b>　　原理圖</b></p><p>　　2.電源供電模塊的實現(xiàn)</p><p>　　對于一個完整的電子設(shè)計來講，首要問題就是為整個

22、系統(tǒng)提供電源供電模塊，電源模塊的穩(wěn)定可靠是系統(tǒng)平穩(wěn)運行的前提和基礎(chǔ)。51系列單片機雖然使用時間最早、應(yīng)用范圍最廣，但是在實際使用過程中，一個和典型的問題就是相比其他系列的單片機，51系列單片機更容易受到干擾而出現(xiàn)程序跑飛的現(xiàn)象，克服這種現(xiàn)象出現(xiàn)的一個重要手段就是為單片機系統(tǒng)配置一個穩(wěn)定可靠的電源供電模塊。</p><p>　　此最小系統(tǒng)中的電源供電模塊的電源可以通過計算機的USB口供給</p>&l

23、t;p><b>　　3.復(fù)位電路</b></p><p>　　單片機的復(fù)位，是為了把電路初始化到一個確定的狀態(tài)，一般來說，單片機復(fù)位電路作用是把一些寄存器以及存儲設(shè)備裝入廠商預(yù)設(shè)的一個值。</p><p>　　單片機復(fù)位電路原理是在單片機的復(fù)位引腳RST上外接電阻和電容，實現(xiàn)上電復(fù)位。當復(fù)位電平持續(xù)兩個機器周期以上時復(fù)位有效。復(fù)位電平的持續(xù)時間必須大于單片機的兩

24、個機器周期。具體數(shù)值可以由RC電路計算出時間常數(shù)。</p><p>　　復(fù)位電路有按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩種。</p><p>　　上電復(fù)位：STC89C52RC系列單片機為高電平復(fù)位，通常在復(fù)位引腳RST上連接一個電容到VCC，再連接一個電阻到GND，由此形成一個RC充放電回路保證單片機在上電時RST腳上有足夠時間的高電平進行復(fù)位，隨后回歸到低電平進入正常工作狀態(tài)，這個電阻和電容的典型值為1

25、0K和10uF。如圖所示。</p><p><b>　　復(fù)位電路圖</b></p><p>　　按鍵復(fù)位：按鍵復(fù)位就是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個開關(guān)，當開關(guān)按下時電容被放電、RST也被拉到高電平，而且由于電容的充電，會保持一段時間的高電平來使單片機復(fù)位。</p><p>　　由于按鍵復(fù)位可控性稍強，比較適合樣品制作或者實驗室調(diào)試場合，本設(shè)計采用按鍵復(fù)

26、位。如圖所示。</p><p><b>　　復(fù)位電路圖</b></p><p><b>　　4.晶振電路</b></p><p><b>　　晶振電路圖</b></p><p>　　5.單片機流水燈電路原理圖及工作原理</p><p>　　按照單片機系統(tǒng)

27、擴展與系統(tǒng)配置狀況，單片機應(yīng)用系統(tǒng)可分為最小系統(tǒng)、最小功耗系統(tǒng)及典型系統(tǒng)等。AT89C51單片機是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機，具有豐富的內(nèi)部資源：4kB閃存、128BRAM、32根I/O口線、2個16位定時/計數(shù)器、5個向量兩級中斷結(jié)構(gòu)、2個全雙工的串行口，具有4.25～5.50V的電壓工作范圍和0～24MHz工作頻率，使用AT89C51單片機時無須外擴存儲器。因此，本流水燈實際上就是一個帶有32個發(fā)光二

28、極管的單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)，即為由AT89C51單片機、電阻、發(fā)光二極管、晶振、復(fù)位、電源等電路和必要的軟件組成的單個單片機。其具體的電路原理圖組成如下所示：</p><p>　　單片機流水燈的電路原理圖</p><p>　　從原理圖中可以看出，如果要讓接在P1.0口的LED1亮起來，那么只要把P1.0口的電平變?yōu)榈碗娖骄涂梢粤?；相反，如果要接在P1.0口的LED1熄滅，就要把P1.0口的電

29、平變?yōu)楦唠娖?；同理，其他LED的點亮和熄滅的方法同LED1。因此，要實現(xiàn)流水燈功能，我們只要將發(fā)光二極管依次點亮、熄滅。在此我們還應(yīng)注意一點，由于人眼的視覺暫留效應(yīng)以及單片機執(zhí)行每條指令的時間很短，我們在控制二極管燈亮滅的時候應(yīng)該延時一段時間，否則我們就看不到“流水”效果了。</p><p><b>　　四、總結(jié) </b></p><p>　　在本次設(shè)計的過程中，我

30、們發(fā)現(xiàn)很多的問題，遇到了很多麻煩，有的問題其實很簡單，主要是對知識的掌握程度不夠，擴展知識欠缺，這就要求我們在以后的學(xué)習(xí)中，應(yīng)該注意到這一點，并且應(yīng)該多讀一些課外的文獻，只靠書本上的知識遠遠不夠。更重要的是我們要學(xué)會把從書本中學(xué)到的知識和實際的電路聯(lián)系起來，用實踐鞏固理論，用理論優(yōu)化實踐，這不論是對我們以后的就業(yè)還是學(xué)習(xí)，都會起到很大的促進和幫助。 在焊接過程中，我們意識到細心和嚴謹?shù)木袷潜夭豢缮?，在焊接電路和調(diào)試硬件中不自覺地得到