單片機閃爍燈跑馬燈控制課程設(shè)計

1、閃 爍 燈 跑 馬 燈 控 制 系 統(tǒng)河南工院第1章概述 31.1 設(shè)計的目的及意義.31.2 單片機的概述與應(yīng)用.3第2章設(shè)計原理 42.1 設(shè)計要求與基本思路 42.2 設(shè)計方案選擇 52.3 設(shè)計框圖 5第3章硬件電路設(shè)計 73.1 時鐘電路 .73.2 擴展電路 .8第4章程序設(shè)計 94.1 程序設(shè)計思路與流程圖 .94.2 程序清單與代碼 .114.3 程序調(diào)試 ., 12第5章原件明細表 1315總結(jié) 14參考文獻第 1 章 概論1.1 設(shè)計的目的與意義當今時代是一個新技術(shù)層出不窮的時代，在電子領(lǐng)域尤其是自動化控制領(lǐng)域， 傳統(tǒng)的分立元件或數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)， 正以前所未見的

2、速度被單片機智能控制系統(tǒng)所取代。單片機具有體積小、功能強、成本低、應(yīng)用面廣等優(yōu)點，可以說，智能控制與自動控制的核心就是單片機。競爭日益劇烈的今天， 當代大學生不僅需要扎實的理論知識， 還需要過硬的動手能力。 作為自動化專業(yè)的學生， 更應(yīng)該熟練掌握各種電路編輯軟件， 作為專業(yè)必需的技能更要及時地對這一類軟件的更新版本進行學習， 其日趨強大的功能是對我們專業(yè)技能的補充。閃爍燈控制系統(tǒng)是利用 8051 單片機的 P1 控制的 8 個發(fā)光二極管。 可實現(xiàn)從右到左閃爍一次， 再從左到右閃爍一次， 每次亮滅 1 秒， 如此循環(huán)， 緊急情況下，控制P3.1進行報警2s停止。閃爍燈控制系統(tǒng)是簡易的單片機控制系

3、統(tǒng)， 作為課程設(shè)計課題， 通過實際程序設(shè)計和調(diào)試， 逐步掌握塊化程序設(shè)計方法和調(diào)試技術(shù)， 通過課程設(shè)計， 掌握一單片機核心的電路設(shè)計的基本方法和技術(shù)， 了解有關(guān)電路參數(shù)的計算方法， 通過完成一個包括電路設(shè)計和程序設(shè)計開發(fā)的完整過程， 了解開發(fā)單片機應(yīng)用系統(tǒng)的全過程， 通過本次設(shè)計對單片機應(yīng)用上有一個初步的了解， 增強自我的動手、 動腦能力， 以及發(fā)現(xiàn)問題， 解決問題， 總計經(jīng)驗教訓的能力， 為以后走向工作崗位，以及更高更遠的發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)1.2 單片機概述與應(yīng)用單片機是將CPU、存儲器、定時/計數(shù)器以及I/O接口等主要部件集成在一塊 芯片上的微型計算機。單片機是單片微機（Single Ch

4、ip Microcomputer）的簡稱, 但準確反映單片機本質(zhì)的名稱應(yīng)是微控制器。目前國外已經(jīng)普遍稱之為微控制器。鑒于他完全作嵌入式應(yīng)用，故又稱為嵌入式微控制器單片微機從體系結(jié)構(gòu)到指令系統(tǒng)都是按照嵌入式應(yīng)用特點專門設(shè)計的，它能最好地滿足面對控制對象， 應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、 現(xiàn)場的可靠運行以及非凡的控制品質(zhì)等要求。自從 20 世紀 70 年代推出單片機以來，作為微型計算機的一個分支，單片機經(jīng)過 30 多年的發(fā)展，已經(jīng)在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，由于單片機具有可靠性高、 體積小、 干擾能力強、 能在惡劣的環(huán)境下工作等特點， 具有較高的性價比，因此廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、儀器儀表智能化，機電一體化、家用電

5、器等（ 1）工業(yè)控制：工業(yè)設(shè)備如機床、鍋爐、供水系統(tǒng)、生產(chǎn)自動化、自動報警系統(tǒng)。（ 2）智能設(shè)備：用單片機改造普通儀器如：儀表、讀卡器、醫(yī)療器械。（ 3）家用電器：如高檔洗衣機、電冰箱、微波爐、電視、音響、手機、空 調(diào)器。（ 4）商用產(chǎn)品: 如自動售貨機、電子收款機、電子秤。第 2 章 設(shè)計原理（ .1 設(shè)計要求與基本思路這次單片機課程設(shè)計，選擇了閃爍燈控制設(shè)計，通過查閱各種文獻資料，再加上自己以前所學單片機課程的基礎(chǔ)，大概的設(shè)計思路可概括為以下 8 個步 驟：通過累加器A 給 P1 口送二進制數(shù)，驅(qū)動八個發(fā)光二極管，低電平發(fā)光，高電平熄滅。編寫延時一秒的子程序DELAY可通過軟件定時，也可通

6、過與定時器中斷配合來實現(xiàn)。調(diào)用DELAYS時程序。送0FFH給P1 口，使發(fā)光二極管熄滅，再調(diào)用DELA梃時程序。使發(fā)光二極管閃爍。送閃爍次數(shù)10給寄存器R0,通過DJNZt令，配合DELAY®時程序，實 現(xiàn)發(fā)關(guān)二極管閃爍，當閃爍十次后結(jié)束循環(huán)。執(zhí)行RR優(yōu)環(huán)右移）指令，指向下一個二極管，重復(fù)第 5步。當8個發(fā)光二極管從左至右依次閃爍完畢后，執(zhí)行RL（循環(huán)左移）指令，重復(fù)第 5 步，使二極管從右至左一次循環(huán)閃爍。當從右至左循環(huán)結(jié)束后，重復(fù)第 6步，循環(huán)閃爍。由于在起初的硬件中選擇了共陽的二極管接法， 所以通過給P1 口輸送低電平 0，就可以使二極管發(fā)光，輸送高電平1 可使二極管熄滅。單

7、片機中的定時器有四種工作方式，由于工作方式 0 和工作方式1 計數(shù)溢出后，計數(shù)器都全為0，因此，循環(huán)定時或循環(huán)計數(shù)應(yīng)用時就存在反復(fù)設(shè)置計數(shù)初值的問題。這不但影響精度，而且也給程序設(shè)計帶來了不便。于是，選擇工作方式 2，它具有自動更新重新加載功能，即自動加載計數(shù)初值。在這種方式下，把 16 位計數(shù)器分為兩部分，即 TL 作計數(shù)器，TH 作預(yù)置寄存器，初始化時把初值分別裝入TL和TH中。為了能夠清晰的看見二極管閃爍，選擇定時器定時500us, 再通過配合DJNZ指令來實現(xiàn)延時1s的定時。由于，DJNZ中操作數(shù)的范圍不能 達到2000,所以選擇兩條DJNZ旨令，一次置200, 一次置10,依次循環(huán)就

8、可達 到要求。2.2設(shè)計方案選擇在做本次課程設(shè)計時，用到了 8051 單片機，由于其程序存儲器是掩膜ROM，其編程是由半導體制造廠家完成的,即在生產(chǎn)過程中進行編程，當掩膜ROM造 完成后，用戶不能更改其內(nèi)容。因此，選擇了型號為 27256 (32KB的EPROMS 為它的程序存儲擴展。同時EA引腳必須有效，方可訪問外擴程序存儲器。在引 腳的連接時，8051單片機的PSEN6唧須接EPROM的OE端，當PESN有效時， 允許讀出EPROM中的指令碼。同時，ALE接74LS373譯碼器的G引腳，當CPU 訪問片外存儲器時， ALE 輸出信號作為鎖存低8 位地址的控制信號，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離

9、。因此，其程序存儲器擴展圖如圖 2 所示。單片機的復(fù)位操作有上電自動復(fù)位和按鍵自動復(fù)位兩種方式。 上電復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。 電容 C1 選擇 10uf， 電阻選擇 10K， 這樣， 只要電源VCC的上升時間不超過1ms,就可實現(xiàn)上電復(fù)位，即接通電源就完成 了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需的時鐘信號。 在 MCS-51 系列單片機芯片外部， X1 和 X2 之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器，這就是單片機的時鐘電路。電容器C2 和 C 通常 3 取 30pf ，對振蕩頻率有微調(diào)作用，選擇振蕩頻率為 12MHZ 的石英晶體。2.3設(shè)計

10、框圖VCCGNDP0.7P2.7圖1閃爍燈控制設(shè)計硬件接線圖第3章硬件電路設(shè)計3.1時鐘電路圖2 8051內(nèi)部時鐘電路VCC圖3 8051外部時鐘電路擴展電路外擴程序存儲器的空間地址，是由 P2 口提供高八位地址，P0 口分時提供低 8位地址和用作8位雙向數(shù)據(jù)總線。在設(shè)計硬件接線時，使 27256芯片的片選信 號CE始終保持有效，低八位 A0A7通過74LS373譯碼器連接P1 口，高七位 A8A14連接P2.0P2.6,具體連接如圖2所示。因此其地址范圍位 0000H7FFFH 其程序存儲擴展圖如圖所示。第四章程序設(shè)計4.1程序設(shè)計思路與流程圖閃爍燈分8個發(fā)光二極管，從左到右閃爍，或者從右到

11、左閃爍，均呈現(xiàn)一個 亮，而其余全滅的現(xiàn)象，8個燈有8051統(tǒng)一控制，具亮燈條件說明表如下表1閃爍燈燈亮的條件說明表P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0說明L8L7L6L5L4L3L2L111111110L111111101L211111011L311110111L411101111L511011111L610111111L701111111L8流程圖的繪制為編程提供了便利，通過對控制要求的理解而繪制的流程圖可以讓我們對控制過程更加熟悉并且編程的進行也變得有據(jù)可尋。流水燈控制設(shè)計的流程圖如圖所示。圖5閃爍燈流程圖4.2程序清單與代碼ORG 0000HAJMP MAIN

12、ORG 0003HAJMP LOOPORG 0030HMAIN: SETB EX0SETB IT0SETB EAMOV R0,#10MOV R2,#8MOV A,#07FHLOOP: MOV P1,ALCALL DELAYMOV P1,#0FFHLCALL DELAYDJNZ R0,LOOPRR AMOV R0,#10DJNZ R2,LOOPMOV R2,#8LOOP1: MOV P1,ALCALL DELAYMOV P1,#0FFHLCALL DELAYDJNZ R0,LOOPRL AMOV R0,#10DJNZ R2,LOOP1LJMP MAIN;程序存放的起始地址；上電，轉(zhuǎn)向主程序；外部

13、中斷0 入口地址；轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序；主程序；允許外部中斷0 中斷；選擇邊沿觸發(fā)方式；CPUFF中斷；將閃爍次數(shù)10 送入 R0；將燈的數(shù)量8 送入 R2；使最左邊的一個二極管發(fā)光；調(diào)用延時1s 的子程序；使最左邊的一個二極管熄滅；調(diào)用延時1s 的子程序；循環(huán)閃爍十次；指向下一個二極管；再次將閃爍次數(shù)10 次送入 R0； 8 個燈從左到右依次閃爍完畢；使最右邊的一個二極管發(fā)光；調(diào)用延時1s 的子程序；使最右邊的一個二極管熄滅；調(diào)用延時1s 的子程序；循環(huán)閃爍十次；指向下一個二極管；再次將閃爍次數(shù)10 次送入 R0； 8 個燈從右到左依次閃爍完畢；轉(zhuǎn)向主程序DELAY: MOV R5,#200MO

14、V R7,#10LOOP2: MOV TMOD,#20HMOV TH1,#06HMOV TL1,#06HSETB ET1SETB P2.0SETB TR1LOOP3: JBC TF1,LOOP4SJMP LOOP3LOOP4: CLR TR1CLR P2.0DJNZ R7,$DJNZ R5,LOOP2RETEND;延時1s的DELAY?程序；定時器 1 工作于方式2；送初值；允許定時器1 中斷； P2.0 輸出置 1；啟動定時器1;定時500us至ij,轉(zhuǎn)向LOOP軟行；停止定時器1； P2.0 輸出取反2000 次定時程序，延時1s；返回；程序結(jié)束4.3程序調(diào)試將編好的程序?qū)懭耄瑔纹瑱C外部電

15、源等調(diào)試完成后按下P1,可以看到發(fā)光二極管從左到右一次點亮，并且每個二極管再點亮到熄滅的時間維持在1 秒左右。P8點亮又熄滅后，P8再次點亮，然后按P8P1的順序再依次點亮，如此 循環(huán)。緊急情況下，按P3.1 時揚聲器發(fā)出響聲，約 2 秒后停止。第五章 原件明細表220Q電阻8個10KQ電阻1個普通發(fā)光二極管8 個10 nF電容1個30仙F電容2個12MHZ 晶振1 個8051 芯片1 個揚聲器1個導線若干數(shù)據(jù)線 電源總結(jié)此次單片機課程設(shè)計，我感慨頗多，從理論到實踐，在這些日子里，可以說 得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學 過的知識，而且學到了很多在書本上所

16、沒有學到過的知識。通過這次課程設(shè)計使 我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的， 只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所 學的理論知識與實踐相結(jié)合起來， 從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從 而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。我感觸最深的當屬查閱大量的設(shè)計資料了。 為了讓自己的設(shè)計更加完善，查 閱這方面的設(shè)計資料是十分必要的，同時也是必不可少的。我們是在做單片機課 程設(shè)計，但我們不是藝術(shù)家，他們可以拋開實際盡情在幻想的世界里翱翔， 而我 們一切都要有據(jù)可依，有理可尋，不切實際的構(gòu)想永遠只能是構(gòu)想， 永遠無法開 級為設(shè)計。其次，在這次課程設(shè)計中，清晰的分析過程也起到很大的作用。 在設(shè)計程序 之

17、前，對所用單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個系統(tǒng)的了解，知道該單片機內(nèi)有哪些資源； 要有一個清晰的思路和一個完整的的軟件流程圖； 在設(shè)計程序時，不能妄想一次 就將整個程序設(shè)計好，反復(fù)修改、不斷改進是程序設(shè)計的必經(jīng)之路； 要養(yǎng)成注釋 程序的好習慣，一個程序的完美與否不僅僅是實現(xiàn)功能， 而應(yīng)該讓人一看就能明 白你的思路，這樣也為資料的保存和交流提供了方便； 在設(shè)計課程過程中遇到問 題是很正常德，但我們應(yīng)該將每次遇到的問題記錄下來， 并分析清楚，以免下次 再碰到同樣的問題的課程設(shè)計結(jié)束了，但是從中學到的知識會讓我受益終身。發(fā)現(xiàn)、提出、分析、解決問題和實踐能力的提高都會受益于我在以后的學習、 工作和生活中。設(shè)計過

18、程，好比是我們?nèi)祟惓砷L的歷程，常有一些不如意，但畢 竟這是第一次做，難免會遇到各種各樣的問題。在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不 足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻， 掌握得不夠牢固。我們通過查閱 大量有關(guān)資料，并在同學間互相討論，交流經(jīng)驗和自學，若遇到實在搞不明白的 問題就會及時請教老師，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同 樣巨大。通過這次課程設(shè)計我也發(fā)現(xiàn)了自身存在的不足之處，雖然感覺理論上已經(jīng)掌握，但在運用到實踐的過程中仍有意想不到的困惑， 經(jīng)過一番努力才得以解 決。這也激發(fā)了我今后努力學習的興趣， 我想這將對我以后的學習產(chǎn)生積極的影 響。參考文獻1韓金立 趙德中 微機控制技

19、術(shù)及應(yīng)用.北京：機械工業(yè)出版社,2003.234彭偉.單片機C語言程序設(shè)計實訓100例.北京：北京航天航空大學,20105唐穎.單片機原理與應(yīng)用.北京：北京大學出版社,2008李廣弟.單片機基礎(chǔ).北京：北京航空航天大學出版社，1994.房小翠.單片機實用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù).北京：國防工業(yè)出版社,1999.6金建設(shè) 于曉海.單片機系統(tǒng)及應(yīng)用試驗教程.北京：北京郵電大學出版社,2010內(nèi)部資料僅供參考qqHV - wSy ,，#& -FyQjXuyIP2kNX|R， &，,SK "49 .*<j ，"9 E z - iE"q、*29. zq'

20、：-|II, rnraIm-w3>El，'.m-w> - Nu-MuA5uxj$U« iE%一、- 2“ k ，SX4>C«>STT#&L-.jna-W, 一1,%:nraIIiam-a-ad>»ix-7Jna-W-W-c-9.- mi - gDV-d”,Ihp, "i- 一，ID.Iam-WaMI-EiEqW9 s n.A"，7STT#： s-3 tOI,m i3na-IAm-dN-jD-W-Wc i-uak ，XSX4>C«，-. A5 ix-7>,- 一%M-UEGj ，

21、"9-EA"q、E-D2-V km.T，s，4 XMaA-l-7 >-,- - ,.-'-4M 9Egq-，A #a14:>Y4 5a-2-，”-1:«，-IMI419GLEq-mraI*9-WaaadN-, MFAl- 6-W| -"，S，-C«，-ST#k n-k s-3to I-B_-3 - .'-I.m-Wa-aH x - WA5 uL-7Jn1YWi -，。%M-*E G| ，”9 ppnTT>STT.s-3bEID' - 7jn-&E. !#Q aKA"q、Eha-X2VA

22、5ix- 7jnl- 、 -,-MI.-d，“ km &gTXS,>C«，T#:kVI.-3>C.”“ m-Wazad> nra".m-Bzad> ，“'s-3 nor“l(fā)>r-Wazad>#Akx-，(«，#&一 .，3"nW一n-7jn-Y - - ,bK' -.5 Gj ZQ''-,，5.-2i-ItrOI'39,ml-ppaa>dN#MMzHGIj ，um，z“ u -，XS$STa -7jni-i一 Tk3tEI，！，u -，XRmD-C,IITT

23、k3T#&_vin>riA5x-7>D-W -，&e - H-A'l-'S I-a - - ldN_K>NMUW2-v km&g-NIITTi3na-MIIG l-e3no3.m-p-aH“ ,gX-mD-O，,AkiEq-1! ，#QA%&lYaD2A5 ul- 6-W I -，A,v9K 。*'-m-a。le-E9E#Q:>-4-5"-2- -，->0-(，11","3O，-4YM-a>aa"- ->，SX4ICVISTT,ks-3toI9>m-W

24、>aan-M-WK-7,«-cJCpb-%*> .IU9 一E“* - 5PDJ-9>m-W>aadN_ON：>MA -7jnl-W -，1 -，SK% - dN-，INM-WA，6,c - SK' z-M z*G ikEkE#Qc|E%:>Yp|EIp-2" L"3.m-Wa-aH_M-W A5ix-7 Jnl-W 、-.- Ml-ExGqUI-9>m-W>aadN_.XM-W .-，«-c-J, k s-ItO9Am-Wpaam-. MuA5_CjqIEI9- 2V &g.-C.>

25、STT.ks-3 gT，SX4>C«>0"&|-.5»“k-mXD-IEIITTtEH - ,-H,-9>m-W>aadN_«IN：>MI-，TT#:s-3 tEU' -9>m-W>aadN_ONMiA“ u -，SX4>C«>，TT#&. k 13nra I-9- A"，-1-9Ia -7j- #n»-W> -，7S KqqHVzFed _ y #&QA9k, Q'| x I-V im&IXO-NH-，”,s- 3

26、1-:，|0-<，"",|-3S-MI4 - g| 9. zq'：SyTy -I-，s- 3tE.'-IAmYW-In>u.m-WB-aH#.一：MA5X-7jna-W-., X - W A",>D-W -W -i, - % MI 49G g| 9. zq'：-I_-' MI-ExEjqmraI-IAm'Wa>dNHMiFA x.jnD-WUWc-9S-' -MF"-7<VWW| -， -，-”. IU9a1"：!-*"1%&*»“I Ml -Ex-j-IUntO»h5W &，6XNiMiF A5ix- 7jnl- K".m-Bzad> -*3n»r z AmlwppaaidN#.一 ksvaH x """wppzaH#KNMiA5_17 JHYWRW-w-Vs-in>MzHEIj ，”9 lE“q、*-DA5ix-7JnWcMlp z MzI 49GxG. $，3nGA,l- 7>D-W-.- - .b- -M. (-1MuxB.-,m”5Jd， lgT，-ID-N*m,Ml-Eis-HOIzI9