LED流水燈設(shè)計(jì)

1、 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 LED流水燈的設(shè)計(jì) 專業(yè)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 姓名： 學(xué)號(hào)：2015年 月 日目 錄LED流水燈的設(shè)計(jì)2第一章 緒論31.1 設(shè)計(jì)目的31.2 設(shè)計(jì)任務(wù)31.3 設(shè)計(jì)方法3第二章 設(shè)計(jì)內(nèi)容與所用器件42.1 基本功能4LED彩燈42.2 循環(huán)移位法4第三章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)53.1 單片機(jī)時(shí)鐘電路5第四章 軟件設(shè)計(jì)64.1 匯編語言和C語言的特點(diǎn)及編程64.2 LED顯示原理7第五章 系統(tǒng)調(diào)試與存在的問題95.1 程序下載95.2 硬件調(diào)試95.3 軟件調(diào)試10總 結(jié)11參考文獻(xiàn)12LED流水燈的設(shè)計(jì)摘要:當(dāng)今社會(huì)，隨著人們物質(zhì)生活的不斷提高，電子產(chǎn)品已經(jīng)走進(jìn)了

2、家家戶戶，無論是生活或?qū)W習(xí)，還是娛樂和消遣幾乎樣樣都離不開電子產(chǎn)品，大型復(fù)雜的計(jì)算能力是人腦所不能勝任的，而且比較容易出錯(cuò)。計(jì)算器作為一種快速通用的計(jì)算工具方便了用戶的使用。計(jì)算器可謂是我們最親密的電子伙伴之一。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。單片機(jī)由于其微小的體積和極低的成本，廣泛的應(yīng)用于家用電器、工業(yè)控制等領(lǐng)域中。在工業(yè)生產(chǎn)中。單片微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。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

3、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)。關(guān)鍵字:單片機(jī)技術(shù)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；LED流水燈第一章 緒論1.1 設(shè)計(jì)目的通過本次課題設(shè)計(jì)，應(yīng)用單片機(jī)原理及應(yīng)用等所學(xué)相關(guān)知識(shí)及查閱資料，完成簡易LED流水燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以達(dá)到理論與實(shí)踐更好的結(jié)合、進(jìn)一步提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和設(shè)計(jì)的能力的目的。通過本次設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，可以使我在基本思路和基本方法上對(duì)基于MCS-51單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一個(gè)比較感性的認(rèn)識(shí)，并具備一定程度的設(shè)計(jì)能力。1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)在本次課程設(shè)計(jì)中，主要完成如下方面的設(shè)計(jì)任務(wù)：1、掌握MCS-51系列8051的最小電路及外圍擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)方法；2、了解單片機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功

4、能及工作過程； 3、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；4、完成主要功能模塊的硬件電路設(shè)計(jì)。1.3 設(shè)計(jì)方法本課題使用STC89C52RC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口的電平變?yōu)楦唠娖剑煌?，接在P1.1P1.7口的其他7個(gè)LED的點(diǎn)亮和熄滅的方法同LED1。因此，要實(shí)現(xiàn)流水燈功能，我們只要將發(fā)光二

5、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。 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，我們在控制二極管亮滅的時(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。第二章 設(shè)計(jì)內(nèi)容與所用器件2.1 基本功能利用STC89C52RC作為主控器組成一個(gè)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?？蛇x器件51系列單片機(jī)、電容C104、4.7K、18和1K的電阻、LED燈、按鍵、晶振等。LED彩燈 STC89C52RC單片機(jī)開關(guān) 設(shè)置 總體框架圖2.2 循環(huán)移位法在上個(gè)程序中我們是逐個(gè)控制P1端口的每個(gè)位來實(shí)現(xiàn)的，因此程序顯得有點(diǎn)復(fù)雜，下面我們利

6、用循環(huán)移位指令，采用循環(huán)程序結(jié)構(gòu)進(jìn)行編程。我們在程序一開始就給P1口送一個(gè)數(shù)，這個(gè)數(shù)本身就讓P1.0先低，其他位為高，然后延時(shí)一段時(shí)間，再讓這個(gè)數(shù)據(jù)向高位移動(dòng)，然后再輸出至P1口，這樣就實(shí)現(xiàn)“流水”效果啦。由于8051系列單片機(jī)的指令中只有對(duì)累加器ACC中數(shù)據(jù)左移或右移的指令，因此實(shí)際編程中我們應(yīng)把需移動(dòng)的數(shù)據(jù)先放到ACC中，讓其移動(dòng)，然后將ACC移動(dòng)后的數(shù)據(jù)再轉(zhuǎn)送到P1口，這樣同樣可以實(shí)現(xiàn)“流水”效果。具體編程如下所示，程序結(jié)構(gòu)確實(shí)簡單了很多。 第三章 硬件系統(tǒng)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)

7、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STC89S52RC單片機(jī)為主控單元。顯示部分：8個(gè)LED燈循環(huán)亮滅。3.1 單片機(jī)時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)本身就是一個(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X1，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

8、路采用12MHz的石英晶體。時(shí)鐘電路如下圖所示： 時(shí)鐘電路第四章 軟件設(shè)計(jì)4.1 匯編語言和C語言的特點(diǎn)及編程本設(shè)計(jì)是硬件電路和軟件編程相結(jié)合的設(shè)計(jì)方案，選擇合適的編程語言是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。在單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，常用的是匯編語言和C語言。機(jī)硬件，程序可讀性和可移植性比較差。而C語言雖然執(zhí)行效率沒有匯編語言高，但語言簡潔，使用方便，靈活，運(yùn)算豐富，表達(dá)化類型多樣化，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型豐富，具有結(jié)構(gòu)化的控制語句，程序設(shè)計(jì)自由度大，有很好的可重用性，可移植性等特點(diǎn)。在本設(shè)計(jì)中采用C語言編寫軟件程序。開始讀入開關(guān)狀態(tài)判斷開關(guān)狀態(tài) 有輸入小燈熄滅LED燈流動(dòng)運(yùn)行 無輸入 4.2 LED顯示原理LED

9、點(diǎn)陣具有亮度高、發(fā)光均勻、可靠性好、接線簡單、拼裝方便等優(yōu)點(diǎn),能構(gòu)成各種尺寸的大屏幕顯示器。因此,它被廣泛應(yīng)用于大型LED 智能顯示屏、智能儀器儀表和機(jī)電一體化設(shè)備的顯示單元中,取得了較好的效果。由于它經(jīng)濟(jì)、小型的顯示系統(tǒng),同時(shí)要求使用方便靈活，方便地組成了由多塊大屏幕LED 顯示器構(gòu)成的顯示系統(tǒng),該系統(tǒng)可廣泛用于商場、車站、碼頭及其它公共場合。LED 顯示屏由 LED 點(diǎn)陣顯示器構(gòu)成。它是以發(fā)光二極管為像素,按照行與列的順序排列而成的顯示器件,采用逐行(或逐列) 掃描方式工作,由峰值較大的窄脈沖驅(qū)動(dòng),從上到下逐次不斷地對(duì)顯示屏的各行進(jìn)行選通,同時(shí)又向各列送出表示圖形或文字信息的脈沖信號(hào),反復(fù)

10、循環(huán)以上操作,就可顯示各種圖形或文字信息。此設(shè)計(jì)中LED燈的顯示為動(dòng)態(tài)顯示。我們采用的是共陰極LED燈，在0時(shí)LED燈發(fā)光。1的時(shí)候熄滅，我們通過改變每個(gè)接口的0、1狀態(tài)，來實(shí)現(xiàn)LED燈的亮滅、從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)LED燈系統(tǒng)，呈流水狀亮滅。我們還可以采用各種不同顏色的LED燈，使我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加絢麗多彩，增加視覺效果。4.3 源程序#include <reg52.h> sbit ADDR0 = P10;sbit ADDR1 = P11;sbit ADDR2 = P12;sbit ADDR3 = P13;sbit ENLED = P14; void main() unsigned int

11、 i = 0; unsigned char dir = 0; unsigned char shift = 0x01; ENLED = 0; ADDR3 = 1; ADDR2 = 1; ADDR1 = 1; ADDR0 = 0; while (1) P2 = shift; for (i=0; i<20000; i+); if (dir = 0) shift = shift << 1; if (shift = 0x80) dir = 1; else shift = shift >> 1; if (shift = 0x01) dir = 0; 第五章 系統(tǒng)調(diào)試與存在的問

12、題5.1 程序下載 下載后的效果圖5.2 硬件調(diào)試常見故障：1、邏輯錯(cuò)誤：它是由設(shè)計(jì)錯(cuò)誤或加工過程中的工藝性錯(cuò)誤所造成的。這類錯(cuò)誤包括錯(cuò)線、開路、短路等。2、元器件失效：有兩方面的原因：一是器件本身已損壞或性能不符合要求；二是組裝錯(cuò)誤造成元件失效，如電解電容、集成電路安裝方向錯(cuò)誤等。3、可靠性差：因其可靠性差的原因很多，如金屬化孔、接插件接觸不良會(huì)造成系統(tǒng)時(shí)好時(shí)壞，經(jīng)不起振動(dòng)；走線和布局不合理也會(huì)引起系統(tǒng)可靠性差。4、電源故障：若樣機(jī)由電源故障，則加電后很容易造成器件損壞。電源故障包括電壓值不符合設(shè)計(jì)要求，電源引線和插座不對(duì)，功率不足，負(fù)載能力差等。調(diào)試方法：包括多級(jí)調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試。在調(diào)試過程

13、中要針對(duì)可能出現(xiàn)的故障認(rèn)真分析，直至檢查出原因并排除。本次硬件調(diào)試過程中，對(duì)所出現(xiàn)的問題進(jìn)行了認(rèn)真的分析和改正，最后能夠很好的達(dá)到設(shè)計(jì)要求的效果。5.3 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)出現(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)來控制流水燈的調(diào)向、加速、減速、變亮、變暗，這是一個(gè)比較難的挑戰(zhàn)?？?結(jié)經(jīng)過一段時(shí)間的努力，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。

14、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。一方面通過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

15、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