單片機(jī)課程設(shè)計(jì)定時(shí)器控制4只LED滾動(dòng)閃爍系統(tǒng)DOC

1、目錄1.1設(shè)計(jì)目的1、通過(guò)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，熟練掌握單片機(jī) C語(yǔ)言的編程方法，將理論聯(lián)系到 實(shí)踐中去，提高我們的動(dòng)腦和動(dòng)手的能力。2、通過(guò)定時(shí)器控制兩個(gè) LED顯示器顯示10秒秒表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器和LED顯示器的使用方法，同時(shí)掌握簡(jiǎn)單程序的編寫，最終提高我們的邏 輯抽象能力。1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求內(nèi)容：設(shè)計(jì)一個(gè)能夠控制兩個(gè) LED顯示器顯示10秒秒表的模擬系統(tǒng)。 要求：利用單片機(jī)的定時(shí)器定時(shí)，控制 LED顯示器顯示。1.3設(shè)計(jì)思路1. 先熟悉實(shí)驗(yàn)原理，了解4只LED滾動(dòng)閃爍系統(tǒng)燈的工作過(guò)程，組成滾動(dòng)閃爍 系統(tǒng)需要的組件。2. 了解各個(gè)硬件的工作原理，3. 繪制電路原理圖，編寫程序，并

2、進(jìn)行仿真，基本實(shí)現(xiàn)LED滾動(dòng)閃爍系統(tǒng)燈的功能。192設(shè)計(jì)原理分析2.1十秒秒表的系統(tǒng)設(shè)計(jì)通過(guò)編寫程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)光二極管的控制，來(lái) 4只LED滾動(dòng)閃爍燈的管理。 每延時(shí)一段時(shí)間，燈的顯示情況都會(huì)按 LED燈的顯示規(guī)律進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。采用單 片機(jī)內(nèi)部的I/O 口上的P0 口中的4個(gè)引腳即可來(lái)控制4個(gè)LED燈。2.2十秒秒表的功能要求本設(shè)計(jì)能模擬基本的LED滾動(dòng)閃爍系統(tǒng)，是用中斷的方式定時(shí)控制LED定的閃爍及滾動(dòng)。2.2.1計(jì)時(shí)顯示定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式寄存器，定時(shí)器采用T0定時(shí)器0工作于模式2位數(shù)：8位計(jì)數(shù)范圍：0-255具有自動(dòng)加載功能222中斷設(shè)置每累計(jì)若干次定時(shí)器中斷才執(zhí)行一次閃爍。2.3定時(shí)器

3、控制4只LED滾動(dòng)閃爍制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理單片機(jī)設(shè)LED燈閃爍系統(tǒng)，可用單片機(jī)直接控制信號(hào)燈的狀態(tài)變化可以廣 泛的應(yīng)用到商業(yè)和工業(yè)的流程控制測(cè)電路當(dāng)中。晶振單片機(jī)LED燈圖2.1系統(tǒng)的總體框圖據(jù)此，本設(shè)計(jì)系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，連接成最小系統(tǒng)。系統(tǒng)的總體框圖如上所示。因?yàn)樗軌驕?zhǔn)確地劃分成時(shí)鐘頻率，與UART（通用異步接收器/發(fā)送器） 量常見(jiàn)的波特率相關(guān)。特別是較高的波特率（19600,19200）不管多么古怪的值，這些 晶振都是準(zhǔn)確，常被使用的。當(dāng)定時(shí)器1被用作波特率發(fā)生器時(shí)，波特率工作于方式 1和方式3是由定時(shí)器1的溢出率和SMOD的值（PCON.7-雙倍速波特率）決定：方式1、3波特率

4、=（定時(shí)器1的溢出率）特殊時(shí)，定時(shí)器被設(shè)在自動(dòng)重袋模式（模式2,TMOD的高四位為0100B）,其為：方式一些典型波特率如下：波特率 SMOD TH1 19200 1 0FDH 9600 01、3波特率=11.0592MHZ晶振的0FDH 4800 0 0FAH2400 0 0F4H 1200 0 0E8H 300 0 0A0H更換一種計(jì)算方式，它將以修改公式達(dá)到我們需求的波特率來(lái)計(jì)算出晶振。最小晶振頻率=波特率x 384 x 2 SMOD這就是我們所需波特率的最小晶振頻率此頻率能成倍增加達(dá)到我們需求的時(shí)鐘頻率。3系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)硬件總電路構(gòu)成及原理實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)要求的具體功能，可以選

5、用AT89S51單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，4個(gè)發(fā)光二極管分成1組紅綠藍(lán)黃4燈構(gòu)成信號(hào)燈指示模塊等。主要器件的選擇：器件個(gè)數(shù)LED4晶振（11.0592）1電阻若干電容2表3-13.2主控制部分一一AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介89C51是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFlashProgrammable and Erasable Read Only Memory 的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處 理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的 單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失

6、存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51 是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌 入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。AT89C51單片機(jī)為4 0引腳雙列直插芯片， 有4個(gè)I/O 口，P0 ,P1, P2, P3, 單片機(jī)的最小系統(tǒng)如圖所示，18引腳和19引腳接時(shí)鐘脈沖電路，XTAL1接外部 晶振和微調(diào)電容的一端，在片內(nèi)它是震蕩器倒相放大器的輸入，XTAL2接外部晶振和微調(diào)電容的另一端，在片內(nèi)她是振蕩器倒相放大器的輸出端，第9引腳為復(fù) 位

7、輸入端，接上電容，電阻及開關(guān)后構(gòu)成上電復(fù)位電路，20引腳為接地端，40引腳為電源端。如圖所示：c:22FFC1A1*C3iDrFU11$15g3D31>XTAL1XTALZRSTALEPin P1.1P12P13PI 4PISP15 PIT1Pd腫陽(yáng)pa 銅 0 PHTMTP21W如2P j.imc 舊一 (/TH P新麗'393B爲(wèi)，353*33az21ZE25as亦IDK互u豆le17xrascsi圖3.1晶振與單片機(jī)的連接3.2.1 AT89C51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能-中央處理器:中央處理器（CPU）是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是 8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼,C

8、PU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作,完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。-數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（內(nèi)部RAM）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于存放變化的數(shù)據(jù)。AT89S51中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址空間為256個(gè)RAMI元，但其中能作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器供用戶使用的僅有前面128 個(gè),后128個(gè)被專 用寄存器占用。-程序存儲(chǔ)器（內(nèi)部ROM）程序存儲(chǔ)器用于存放程序和固定不變的常數(shù)等。通常采用只讀存儲(chǔ)器，且其又多種類型，在89系列單片機(jī)中全部采用閃存。AT89C51內(nèi)部配置了 4KB閃存。-定時(shí)/計(jì)數(shù)器（T0）:定時(shí)/計(jì)數(shù)器用于實(shí)現(xiàn)定時(shí)和計(jì)數(shù)功能。AT89C51共有2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。-并行輸入輸出（I/O） 口:8051共有4

9、組8位I/O 口（P0、P1、P2或P3）,用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。每 個(gè)口都由1個(gè)鎖存器和一個(gè)驅(qū)動(dòng)器組成。它們主要用于實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備中數(shù)據(jù)的 并行輸入與輸出，有些I/O 口還有其他功能。-全雙工串行口:A89C51內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送， 該串 行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。時(shí)鐘電路：時(shí)鐘電路的作用是產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘脈沖序列。-中斷系統(tǒng):中斷系統(tǒng)的作用主要是對(duì)外部或內(nèi)部的終端請(qǐng)求進(jìn)行管 AT89C51共有5個(gè)中斷源，其中有2個(gè)外部中斷源和3個(gè)內(nèi)部中斷源。322 51單片機(jī)的串行接口工作方式51單片機(jī)的串行接口有四種工作方式。方

10、式 0是將SBUF作為8位同步移位1a3vccCl+Cb-伽C2+TO HITimTa OUTTl OUTno OUTEL OUTJtOIHGNDKI INJ C1(S 1U IJF2U4MAW2S I26. U10C13VCC叭JCl* 1_-GHD )ILUMb 廠I：q>_PC 1 2°QOOOO寄存器使用（固定波特率）；方式1是10位異步通信方式（可變波特率）；方式2 是11位異步通信方式（固定波特率）；方式3是11位異步通信方式（可變波特率）。JCL514'7i'7_L JiBExi>_pcrg臾TII!,T« 1, !I , I 1

11、廠 IgE dm串行口輸/圖3.2串行接口與單片機(jī)的連接3.3其它器件 3.4.1發(fā)光二極管根據(jù)本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，LED的顯示不可少，LED的顯示采用普通的發(fā)光二極管。在硬件上連接圖上也是對(duì)稱分布的，如下圖3.4所示。Is- LH圖3.3 LED燈的連接在本設(shè)計(jì)中，實(shí)際控制的燈只有 4個(gè)，其中均是低電平有效，所以在運(yùn)行前LED燈的狀態(tài)是滅。3.4定時(shí)器控制4只LED滾動(dòng)閃爍控制系統(tǒng)原理圖本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，系統(tǒng)硬件電路由單片機(jī)，電阻，LED顯示組成。其具體的硬件電路總圖如圖3.6所示。C1Tr-XI皿IU1C2R129a31£丄aXTALIpdcodPD.moiPU釧呼XTAL2卩 0

12、MD3PD 納EMPD£ftDS卩訂即皿RST卩 DJJRDTPUWSP21膽P2-2ftinP23A11ALEEftP21lP2JJM&PIEP 如flXDP1.1P 3.1/iXOP12P32nHrrP1JPilNTlPI ipamP15p頤1P1£P3j6W5R-P1.7曲周T313S111亍1T蔓35 誕33322122R22S1R3U23R4匸2S1R5231A1WCS1圖3.4系統(tǒng)原理3.5設(shè)計(jì)的連線圖:3.5.1單片機(jī)實(shí)物圖:圖3.5實(shí)物圖I fl n73.6硬件資源及其分配主要用到的硬件：P0 口、LED發(fā)光二極管、定時(shí)器TO。硬件分配：(1) P1

13、 口：做為輸出口，與發(fā)光二極管相連接。(2) 定時(shí)/計(jì)數(shù)器TO用來(lái)產(chǎn)生1秒的定時(shí)。3.7運(yùn)行步驟 1接硬件圖接線，為了確保LED燈能夠?qū)?yīng)顯示，實(shí)驗(yàn)時(shí)，對(duì) P0 口的接線做了 調(diào)整。即，P0.0 接 L1,P0.1 接 L2,P0.2 接 L3,P0.3 接 L4。2、開始連續(xù)運(yùn)行，觀察 4個(gè)LED燈是與程序設(shè)計(jì)思路對(duì)應(yīng)，如果有偏差，則單 步運(yùn)行或斷點(diǎn)運(yùn)行，進(jìn)行調(diào)試，直至滿足設(shè)計(jì)要求。3、整體運(yùn)行，觀察 LED顯示是否都符合要求，如果不符合，則再調(diào)試。直至滿足要求。3.8檢測(cè)與調(diào)試3.8.1硬件調(diào)試:硬件調(diào)試是利用開發(fā)系統(tǒng)、基本測(cè)試儀器（萬(wàn)用表、示波器等）， 檢查用戶系統(tǒng)硬件中存在的故障。硬件

14、調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)試與動(dòng)態(tài)調(diào)試兩步進(jìn)行。靜態(tài)調(diào)試靜態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)未工作時(shí)的一種硬件檢測(cè)。第一步：目測(cè)。檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷點(diǎn)。第二步：用萬(wàn)用表測(cè)試。先用萬(wàn)用表復(fù)核目測(cè)中有疑問(wèn)的連接點(diǎn)， 再檢測(cè)各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象。第三步：加電檢測(cè)。給板加電，檢測(cè)所有的插座或是器件的電源端 是否符合要求的值第四步：是聯(lián)機(jī)檢查。因?yàn)橹挥杏脝纹瑱C(jī)開發(fā)系統(tǒng)才能完成對(duì)用戶 系統(tǒng)的調(diào)試。動(dòng)態(tài)調(diào)試動(dòng)態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中 存在的器件內(nèi)部故障、器件連接邏輯錯(cuò)誤等的一種硬件檢查。動(dòng)態(tài)調(diào) 試的一般方法是由近及遠(yuǎn)、由分到合。由分到合是指首先按邏輯功能將用戶系統(tǒng)硬件電路

15、分為若干塊，當(dāng) 調(diào)試電路時(shí)，與該元件無(wú)關(guān)的 器件全部從用戶系統(tǒng)中去掉，這樣可以 將故障范圍限定在某個(gè)局部的電路上。當(dāng)各塊電路無(wú)故障后，將各電 路逐塊加入系統(tǒng)中，在對(duì)各塊電路功能及各電路間可能存在的相互聯(lián) 系進(jìn)行調(diào)試。由分到合的調(diào)試既告完成。由近及遠(yuǎn)是將信號(hào)流經(jīng)的各器件按照距離單片機(jī)的邏輯距離進(jìn)行 由近及遠(yuǎn)的分層，然后分層調(diào)試。調(diào)試時(shí)，仍采用去掉無(wú)關(guān)元件的方 法，逐層調(diào)試下去，就會(huì)定位故障元件了。3.8.2 軟件調(diào)試:軟件調(diào)試是通過(guò)對(duì)擁護(hù)程序的匯編、連接、執(zhí)行來(lái)發(fā)現(xiàn)程序中存在 的語(yǔ)法錯(cuò)誤與邏輯錯(cuò)誤并加以排除糾正的過(guò)程。程序后，編輯，查看 程序是否有邏輯的錯(cuò)誤。4.1程序框圖4.2程序流程圖及程序

16、4.2.1程序流程圖:4系統(tǒng)軟件程序的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)圖4.1程序框圖圖4.2程序圖4.2.2程序清單:主程序：定義8051寄存器的頭文件255）65535）#in elude <reg51.h>#define uchar unsigned char /定義無(wú)符號(hào)字符型（0#define uint unsigned int /定義無(wú)符號(hào)整型（0字符與整型分為有符號(hào)（signed）與無(wú)符號(hào)（unsigned）兩類 通常sbit數(shù)據(jù)類型是用于存取內(nèi)部可位尋址的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器sbit B1= P"。；聲明 B1 為 P1.0端口sbit G1= P2A1;sbit R1= P2A2;sbi

17、t Y1= P2A3;若要使用權(quán)sbit數(shù)據(jù)類型，則其聲明方式有下列幾種：/1.先聲明一個(gè)bdata存儲(chǔ)器形式的變量，再聲明屬于該變量的 sbit變量，例如:/ char bdata scan; 聲明scan為bdata存儲(chǔ)器類型的字符/ sbit input_0=scanS;聲明 input_0 為 scan變量的 bit 0/2.先聲明一個(gè)sfr變量，再聲明屬于該變量的sbit變量，例如：/ sfr P0=0x80;聲明P0為0X80存儲(chǔ)器位置，即P0/ sbit P0_0=POP;聲明卩0_0為 P0變量的 bit0/3.直接指定存儲(chǔ)器位置，例如要聲明 P0的bit0,則/sbit P0

18、0=0X809;聲明 P0_0 為 0x80 地址的 bit0/-主程序/-void main()i=j=k=0;P 2=0xff;TMOD=0X02;/主程序開始開始時(shí)全部關(guān)閉/定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式寄存器低4位/T0定時(shí)器0工作于模式2位數(shù)：8位計(jì)數(shù)范圍：0-255具有自動(dòng)加載功能TH0=256-200;TL0=256-200;IE=0X82;TR0=1;while(1);/T0中斷函數(shù)/-void LED_Flash_a nd_Scroll() in terru pt 1每累計(jì)若干次定時(shí)器中斷才執(zhí)行一次閃爍if(+k<35)return; /if 條件語(yǔ)句k=0;switch(i)/

19、多分支選擇語(yǔ)句switch語(yǔ)句開始case 0:B1=!B1;break;case 1:G1=!G1;break;case 2:R1=!R1;break;case 3:Y1=!Y1;break;default:i=0;/200us 定時(shí)中斷使能寄存器IE，相當(dāng)于EA=1 ； ET0=1 ；/定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCOD Timer。的啟動(dòng)開關(guān) /無(wú)窮循環(huán)/藍(lán)燈閃爍/終止執(zhí)行switch或循環(huán)語(yǔ)句/綠燈閃爍/紅燈閃爍/黃燈閃爍/退出switch語(yǔ)句if(+jv150) return; j=0; P2=0xff; i+;每次LED持續(xù)閃爍一段時(shí)間/從函數(shù)返回語(yǔ)句關(guān)閉顯示切換到下一 LED符號(hào)：+，功能:符號(hào)：-,功能：加1 ,范例：i+ ,說(shuō)明：執(zhí)行運(yùn)算后再將X變量的值加1 ，范例：i-,說(shuō)明：執(zhí)行運(yùn)算后再將X變量的值減1423實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果圖:S3xrxLi訂皿 O-WA 0環(huán) DJVAD.WAD朋CQn.?/AKEB ALE 竊P2IVABP2 1跑 PZAID P2afA11P7 5fA13 PJSAlt PH.Ml 尊P1OpjirnxoP"IP 13airraPI JMUTTPitP1-4-7T1P15Pl-SiTIPISP3jawPI.?即ETASTU圖4.2實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果圖定時(shí)器控制4只LED滾動(dòng)閃爍對(duì)于單片機(jī)初學(xué)者有