單片機(jī)課程方案設(shè)計(jì)書led流水燈方案設(shè)計(jì)書報(bào)告

1、11課題簡介 (1) 1.2設(shè)計(jì)目的(1) 二、總體設(shè)計(jì)(2) 2. 1設(shè)計(jì)思路 (2) 2.2原件清單 (2) 三、硬件設(shè)計(jì)(3) 3. 1AT89C51 (3) 3.2系統(tǒng)框圖(5) 3.3程序框圖(5)四、軟件設(shè) 計(jì)(5) 4. 1硬件設(shè)計(jì)(6) 4. 2單片機(jī)時(shí)鐘電 (6) 4.3復(fù)位電路(6)4.4控制電 路(7) 4.5 1作電路 (7) 五、軟件調(diào)試(8) 5. 1設(shè)計(jì)要求(8) 5. 2軟件的流程圖(9) 5. 3程序設(shè)計(jì) (9) 六、軟件調(diào)試(11) 七、心得體會(huì)(12) 八、參考文獻(xiàn)(13) 第一章前言 1.1課題簡介 單片機(jī)全稱叫單片微型計(jì)算機(jī)（Single Chip M

2、icrocomputer ），是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模 集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、多種I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn) 換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種 儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC 卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以

3、及程控玩具、電子寵物等等，這些 都離不開單片機(jī)。更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。單片機(jī)廣泛應(yīng)用于 儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范 疇：1 在智能儀器儀表上的應(yīng)用：，例如精密的測(cè)量設(shè)備2在工業(yè)控制中的應(yīng)用：用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣 的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成 二級(jí)控制系統(tǒng)等。3.在家用電器中的應(yīng)用可從手機(jī)，電 話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動(dòng)電話，集群移動(dòng) 通信，無線電

4、對(duì)講機(jī)等。5單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用:例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷 設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。6.在各種大型電器中的模塊 化應(yīng)用:如音樂集成單片機(jī)，看似簡單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機(jī)的原理），就需要復(fù)朵的類 似于計(jì)算機(jī)的原理。 本設(shè)計(jì)著重在于分析計(jì)算器軟件和開發(fā)過程中的環(huán)節(jié)和步驟，并從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)出發(fā)對(duì)計(jì)算器設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的分析和研 究。本系統(tǒng)就是充分利用了 8051芯片的I/O引腳。系統(tǒng)以采用MCS-51系列單片機(jī)Intel8051為中心器件來 設(shè)計(jì)LED流水燈系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)8個(gè)LED霓虹燈的左、右循環(huán)顯示，并實(shí)現(xiàn)循環(huán)的速度可調(diào)。 1.2設(shè)計(jì)目的 1. 學(xué)習(xí)基本理論在實(shí)

5、踐中綜合運(yùn)用的初步經(jīng)驗(yàn)，掌握電路設(shè)計(jì)的基木方法、設(shè)計(jì)步驟，培養(yǎng)綜合設(shè)計(jì)與調(diào)試能 力。 2. 掌握匯編語言程序設(shè)計(jì)方法。 3. 培養(yǎng)實(shí)踐技能，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。 1. 3設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 1 .彩燈用8個(gè)發(fā)光二極管代替。 2. 電路具有控制彩燈點(diǎn)亮右移、左移、全亮及全滅等功能（用按鍵切換彩燈狀態(tài)） 3、彩燈兩點(diǎn)移動(dòng)時(shí)間間隔為 0. 5秒。 二、總體設(shè)計(jì)思路 2. 1設(shè)計(jì)思路 木課題使用AT89C51單片機(jī)時(shí)無須外擴(kuò)存儲(chǔ)器。因此，本流水燈實(shí)際上就是一個(gè)帶有八個(gè) 發(fā)光二極管的單片 機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，即為由發(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(gè)單片機(jī)。 如果要讓接在P1. 0

6、 口的LED1亮起來，那么只要把P1.0 口的電平變?yōu)榈碗娖骄涂梢粤耍幌?反，如果要接 在P1.0 口的LED1熄滅，就要把P1.0 口的電平變?yōu)楦唠娖?；同理，接在P11P17 口的其他7個(gè)LED的點(diǎn) 亮和熄滅的方法同LEDlo因此，要實(shí)現(xiàn)流水燈功能，我們只要將 發(fā)光二極管LED1LED8依次點(diǎn)亮、熄滅，8只LED燈便會(huì)一亮一暗的做流水燈了。同樣的道理，可以讓8個(gè)燈左 移點(diǎn)亮，全亮、全滅。 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O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。 在此基礎(chǔ)上，增加外擴(kuò)設(shè)備，利用 74LS373和8

7、255擴(kuò)展成24個(gè)LED燈循環(huán)顯示。 2. 2.原件清單 元件名稱 型號(hào) 數(shù)量/個(gè) 用途 單片機(jī) AT89S51 1 控制核心 晶振 12MHZ 1 晶振電路 電容 30pF 2 曰培出q夂 HH振電珞 電阻 Respack8 8 上位電阻 電阻 10k 4 開關(guān)電阻 電阻 10k 1 復(fù)位電路 電源 +5v 1 提供電源 撥碼開關(guān) BUTTON 4 發(fā)出信號(hào) 數(shù)碼管 7SEG-MPX1-CC 8 顯示電路 三、硬創(chuàng) F設(shè)計(jì) 3.1AT89C51 1芯片由UNTITLED -ISISPROFESSIONAL實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供（AT89C51 ） 1 ）主要特性： 與MCS-51兼容 4K字節(jié)可編程閃

8、爍存儲(chǔ)器壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：0Hz- 24Hz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 128*8位內(nèi)部RAM 32可編程I/O線 （吸收或輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到 高電位，這時(shí)可 作輸入口。P3 口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部有上拉電阻，那些被外部信號(hào) 拉低的引腳會(huì)輸岀一個(gè)電流（I訂）。 （2）排阻的作用所謂排阻就是若干個(gè)參數(shù)完全相同的電阻，它們的一個(gè)引腳都連到一起，作為公共引腳。其余 引腳正常引岀。所以如果一個(gè)排阻是由n個(gè)電阻構(gòu)成的，那么它就有n+1只引腳，一般來說，最左邊的那個(gè)是 公共引腳。它在排阻上一般用一個(gè)色點(diǎn)標(biāo)出來。排阻一

9、般應(yīng)用在數(shù)字電路上，比如：作為某個(gè)并行口的上拉或者 下拉電阻用。使用排阻比用 若干只固定電阻更方便。 3. 2、系統(tǒng)框圖 3. 3、程序框圖 四、設(shè)計(jì)步驟 4. 1硬件設(shè)計(jì) 硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成微機(jī)系統(tǒng)的實(shí)體和裝置，通常由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入接口電 路和輸入設(shè)備、輸出接口電路和輸出設(shè)備等組成。單片機(jī)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)硬件的芯片，在實(shí)際應(yīng)用中，通常很難直接 和被控對(duì)象進(jìn)行電氣連接，必須外加各種擴(kuò)展接口電路.外部設(shè)備.被控 對(duì)象等硬件和軟件，才能構(gòu)成一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)選用以AT89S51單片機(jī)為主控單 元。顯示部分：8個(gè)LED燈循環(huán)亮滅。 42單片機(jī)時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要

10、的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)木身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工 作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作。 在MCS-51芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳XI,輸出端為引腳X2, 在芯片的外部跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，就構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩 器。此電路采用12MHz的石英晶體。時(shí)鐘電路如下圖： 1卜 C2 仆 33pF 4. 3復(fù)位電路 電阻的作用是用于上電復(fù)位的，VCC以上電，由于電容兩端電壓不能突變，所以RST上為 4. 4控制電路 控制電路用于控制工作電路的工作情況，根據(jù)要求來控制電路，木電路的控制電路用來控制 流水燈的工作情

11、況，當(dāng)按下1、2、3、4各個(gè)開關(guān)時(shí)，電路具有左移、右移、全亮、全沒的功 能，具體的控制電路如下: 4. 5工作電路 1）工作電路就是根據(jù)總的電路的指令，來反應(yīng)工作情況。木電路的流水燈電路具體的如下: 2）根據(jù)各個(gè)模塊的功能及他們的信號(hào)傳輸，連接電路如下: 五、軟件設(shè)計(jì) 5. 1設(shè)計(jì)要求 本系統(tǒng)的功能就時(shí)實(shí)現(xiàn)流水燈的循環(huán)點(diǎn)亮，主要有四個(gè)功能，第一，按下第一個(gè)按鈕，彩燈向上點(diǎn)亮循環(huán)，按 下第二個(gè)，彩燈向下循環(huán)點(diǎn)亮，按下第三個(gè)，彩燈全亮，按下第四個(gè)，彩燈全滅。彩燈用8個(gè)發(fā)光二極管代替。電 路具有的控制彩燈點(diǎn)亮右移、左移、全亮及全滅的功能用按鍵切換彩燈狀態(tài)，彩燈兩點(diǎn)移動(dòng)時(shí)間間隔為0.5秒。 5.2.軟

12、件的流程圖: 讀入四個(gè)廿關(guān)的狀態(tài) 卩 - 燈左移點(diǎn)亮 燈右移點(diǎn)亮 燈全亮 燈全滅 X J L X J L 燈流動(dòng)運(yùn)行或全亮全火 5.3.程序設(shè)計(jì) ORG 0000H o單片機(jī)上電后從00000H地址執(zhí)行 AJMP START 。跳轉(zhuǎn)到主程序存放地指出 ORG 0030H 。設(shè)置主程序開始地址 START: MOV SP, #60H。設(shè)置堆棧起始地址為60H MOV DPTR, STAB。把TAB表首地址送入DPTR START1: JNB P0. 0, L00PE判斷P0. 0處開關(guān)是否閉合 JNB P0. 1丄00P2。判斷P0. 1處開關(guān)是否閉合 JNB P0. 2丄00P3o判斷P0.

13、2處開關(guān)是否閉合 JNB P0. 3丄00P4o判斷P0. 3處開關(guān)是否閉合 AJMP START1 o如果沒有開關(guān)閉合重新檢測(cè) L00P1: CLR A。累加器清零 MOVC A,A+DPTR。取數(shù)值表中的數(shù) CJNE: A,#1111U11B, SHOWlo檢查左移結(jié)束標(biāo)志 AJMP START o左移結(jié)束重新檢測(cè)開關(guān)狀態(tài) SH0W1: MOV Pl, A o 將數(shù)據(jù)送到 Pl 口 ACALL DELAY。調(diào)用延時(shí)子程序 INC DPTR。取數(shù)據(jù)表指針指向下一數(shù)據(jù) AJMP L00P1。繼續(xù)查表取數(shù)據(jù) L00P2:MOV A,#09H。設(shè)定累加器的初始值 MOVC A,A+DPTR。取數(shù)值

14、表中的數(shù) CJNE A, S00000000B, SH0W2。檢查右移結(jié)束標(biāo)志 AJMP START。右移結(jié)束重新檢查開關(guān)狀態(tài) SH0W2: MOV Pl, A。將數(shù)據(jù)送到 P1 口 ACALL DELAY。調(diào)用延時(shí)子程序 INC DPTR o取數(shù)據(jù)表指針指向下一數(shù)據(jù) AJMP L00P2。繼續(xù)查表取數(shù)據(jù) LOOP3: MOV A, #08H。設(shè)定累加器初始值 MOVC A,A+DPTR。取數(shù)值表中的數(shù) MOV Pl, A。將數(shù)據(jù)送到P1 口 AJMP START。全滅結(jié)束重新檢測(cè)開關(guān)狀態(tài) L00P4: MOV A,#11H。設(shè)定累加器初始值 MOVC A,A+DPTR。取數(shù)值表中的數(shù) MOV

15、 Pl, A。將數(shù)據(jù)送到P1 口 AJMP START o全滅結(jié)束重新檢測(cè)開關(guān)狀態(tài) DELAY: MOV RO, #10。延時(shí)一段時(shí)間 DO: MOV Rl, #200 DI: MOV R2,#123 NOP D2: DJNZ R2,D2 DJNZ R1,D1 DJNZ RO, DO RET o子程序返回 TAB: DB 11111110B DB 1111U01B DB 11111011B DB 11110111B DB 11101111B DB 11011111B DB 10111111B DB 0111U11B DB 111111UB DB 01111111B DB 1011U11B DB

16、 1101U11B DB 11101111B DB 11110111B DB 11111011B DB 11111101B DB 1111U10B DB 00000000B END o程序結(jié)束 六、軟件調(diào)試 軟件調(diào)試一般分為以下四個(gè)階段：1、編寫程序并查錯(cuò)；2、在匯編語言的編譯系統(tǒng)中編譯源 程序3、對(duì)程序進(jìn)行編譯連接，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)程序中存在的錯(cuò)誤；4、改正錯(cuò)誤。 在軟件調(diào)試過程中，對(duì)岀現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行了認(rèn)真的分析和修改，多次調(diào)試成功后，能夠很好的達(dá)到既定的設(shè)計(jì) 效果。 此系統(tǒng)可以改進(jìn)為可以通過對(duì)開關(guān)的調(diào)節(jié)來控制流水燈電路具有控制彩燈點(diǎn)亮右移、左移、 全亮及全滅等功。 七、心得體會(huì) 經(jīng)過一段時(shí)間的努力

17、，我們順利的完成了這次單片機(jī)課設(shè)。這是一個(gè)磨練意志的過程。從課題的選擇開始， 計(jì)算器的設(shè)計(jì)、硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、到最后的Proteus軟件仿真完成，這其中 經(jīng)歷了很多困難，但是更重要的是在這個(gè)過程中我得到了很大的鍛煉。一方而通過C51單片機(jī)等一些器件的設(shè)計(jì) 讓我學(xué)習(xí)和掌握了單片機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)和技術(shù)要點(diǎn)，也使以前學(xué)的很多知識(shí)都得到了運(yùn)用；另一方面在用 Proteus軟件畫電路圖時(shí)，然后再轉(zhuǎn)換成一維的WORD中進(jìn)行編輯， 這個(gè)過程中讓我掌握了計(jì)算機(jī)輔助的設(shè)計(jì)技術(shù)。當(dāng)然，這是一個(gè)需要不斷的嘗試，不斷的校核，不斷的修改，最后 完成一個(gè)合理的設(shè)計(jì)的過程。需要的是細(xì)心和耐心。在很大程度上培養(yǎng)了我拼搏的

18、工作精神。使我受益匪淺，更加 明確了自己專業(yè)的方向。 通過本次課設(shè)，我不僅學(xué)到了關(guān)于單片機(jī)技術(shù)方面的許多專業(yè)知識(shí)，同時(shí)也讓我感覺到團(tuán)隊(duì)合作的重要性。 其實(shí)如何有效和快速的找到資料也是課設(shè)給我的啟發(fā)，利用好圖書館和網(wǎng)絡(luò)，是資源的到最好的利用。與他人交流 思想是取得成功的關(guān)鍵，在交流中，不僅強(qiáng)化了自己原有的知 識(shí)體系，也擴(kuò)展了自己的思維。課設(shè)是一個(gè)通過思 考、發(fā)問、自己解惑并動(dòng)手、提高的過程。我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)中不斷學(xué)習(xí)，積累經(jīng)驗(yàn)，完善自己。 對(duì)于這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上沒有學(xué)到過的知識(shí)，掌 握了一種系統(tǒng)的研究方法，可以進(jìn)行一些簡單的編程。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重 要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，從而提高 自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，例如對(duì)以前所學(xué)過的知 識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，學(xué)習(xí)了單片機(jī)C語言。 這里我要感謝實(shí)驗(yàn)室的指導(dǎo)老師，沒有老師的細(xì)致講解和耐心的檢查，也就沒有我的計(jì)算器出來，非常感 謝! 八、參考文獻(xiàn) 1 徐愛鈞智能化測(cè)量控制儀表原理與設(shè)計(jì)（第二版）