單片機LED燈課程設計報告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目錄前言2一、課程設計的目的和要求21.1設計目的21.2課程設計題目31.3設計任務及要求31.4設計方案3二、總體設計3三、硬件設計43.1單片機最小系統(tǒng)43.2單片機時鐘電路 63.3復位電路63.4控制電路63.5工作電路7四、軟件設計94.1程序框圖94.2軟件流程圖94.3程序設計10五、使用keil、proteus軟件調(diào)試仿真說明125.1系統(tǒng)仿真125.2仿真調(diào)試13六、心得體會14七、參考文獻15前言單片機全稱叫單片微型計算機（Single Chip Microcomputer）,是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術把具有數(shù)據(jù)處理能力的中

2、央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、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成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(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、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機械了。

3、單片機廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程控制等領域，大致可分如下幾個范疇： 1.在智能儀器儀表上的應用：,例如精密的測量設備2.在工業(yè)控制中的應用：用單片機可以構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、各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網(wǎng)構成二級控制系統(tǒng)等。 3.在家用電器中的應用可從手機，電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機等。 5.單片機在醫(yī)用設備領域中的應用：例如醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 6.在

4、各種大型電器中的模塊化應用：如音樂集成單片機，看似簡單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機的原理），就需要復雜的類似于計算機的原理。本設計著重在于分析計算器軟件和開發(fā)過程中的環(huán)節(jié)和步驟，并從實踐經(jīng)驗出發(fā)對計算器設計做了詳細的分析和研究。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Intel8051為中心器件來設計LED流水燈系統(tǒng)，實現(xiàn)8個LED霓虹燈的左、右循環(huán)顯示，并實現(xiàn)循環(huán)的速度可調(diào)。一、課程設計的目的和要求1.1設計目的1.學習基本理論在實踐中綜合運用的初步經(jīng)驗，掌握電路設計的基本方法、設計步驟，培養(yǎng)綜合設計與調(diào)試能力。2.掌握匯編語言程序設計方法。

5、3.培養(yǎng)實踐技能，提高分析和解決實際問題的能力。1.2課程設計題目單片機的LED流水燈系統(tǒng)設計1.3設計任務及要求1.彩燈用8個發(fā)光二極管代替。2.電路具有控制彩燈點亮右移、左移、全亮及全滅等功能（用按鍵切換彩燈狀態(tài)）3.彩燈兩點移動時間間隔為1秒。1.4設計方案本課題使用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八個發(fā)光二極管的單片機最小應用系統(tǒng)，即為由發(fā)光二極管、晶振、復位、電源等電路和必要的軟件組成的單個單片機。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

6、變?yōu)楦唠娖?；同理，接在P1.1P1.7口的其他7個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LED1LED8依次點亮、熄滅，8只LED燈便會一亮一暗的做流水燈了。同樣的道理，可以讓8個燈左移點亮，全亮、全滅。在此我們還應注意一點，由于人眼的視覺暫留效應以及單片機執(zhí)行每條指令的時間很短，我們在控制二極管亮滅的時候應該延時一段時間，否則我們就看不到“流水”效果了。在此基礎上，增加外擴設備，利用74LS373和8255擴展成24個LED燈循環(huán)顯示。二、總體設計本課題使用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八個發(fā)光二極管的單片機最

7、小應用系統(tǒng)，即為由發(fā)光二極管、晶振、復位、電源等電路和必要的軟件組成的單個單片機。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)榈碗娖骄涂梢粤耍幌喾?，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P1.1P1.7口的其他7個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LED1LED8依次點亮、熄滅，8只LED燈便會一亮一暗的做流水燈了。同樣的道理，可以讓8個燈左移點亮，全亮、全滅。在此我們還應注意一點，由于人眼的視覺暫留效應以及單片機執(zhí)行每條指令的時間很短，我們在控制二極管亮滅的時候應該延時一段時間，

8、否則我們就看不到“流水”效果了。在此基礎上，增加外擴設備，利用74LS373和8255擴展成24個LED燈循環(huán)顯示。三、硬件設計3.1單片機最小系統(tǒng)要使單片機工作起來，最基本的電路的構成由單片機、時鐘電路、復位電路等組成。單片機最小系統(tǒng)如下圖2-2所示。圖3-1 單片機最小系統(tǒng)AT89C51的管腳說明：電源引腳 Vcc（40腳）：典型值5V。 Vss（20腳）：接低電平。外部晶振 XTAL1、XTAL2分別與晶振兩端相連接。輸入輸出口引腳： P0口：I/O雙向口。作輸入口時，應先軟件置“ 1”。 P1口：I/O雙向口。作輸入口時，應先軟件置“ 1”。 P2口：I/O雙向口。作輸入口時，應先軟件

9、置“ 1”。 P3口：I/O雙向口。作輸入口時，應先軟件置“ 1”。控制引腳： RST、ALE/-PROG、-PSEN、-EA/Vpp組成了MSC-51的控制總線。 RST（9腳）：復位信號輸入端（高電平有效）。 ALE/-PROG(30腳）：地址鎖存信號輸出端。第二功能：編程脈沖輸入。 -PSEN（29腳）：外部程序存儲器讀選通信號。 -EA/Vpp(31腳）：外部程序存儲器使能端。第二功能：編程電壓輸入端（+21V）。（3）AT89C51單片機的P口特點： P0口：是一個8位漏極開路輸出型雙向I/O端口。作為輸出端口時，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動8 個TTL輸入，對端口寫1時，又可作高阻抗

10、輸入端用。在訪問外部程序或數(shù)據(jù)存儲器時，它是時分多路轉(zhuǎn)換的地址（低8位）/數(shù)據(jù)總線，在訪問期間將激活內(nèi)部的上拉電阻。 P1口：P1口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P1口的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可作輸入口。P2口作輸入口使用時，因為內(nèi)部有上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流（Iil）。 P2口：P2口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2口的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可作輸入口。P2口作輸入口使

11、用時，因為內(nèi)部有上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流（Iil）。在訪問外部程序存儲器時和16位外部地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVX DPTR）時，P2口送出高8位地址。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVX RI）時，P2口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器(SFR)區(qū)中的P2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不會改變。 P3口：P3口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3口的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可作輸入口。P3口作輸入口使用時，因為內(nèi)部有上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出

12、一個電流（Iil）。（4）排阻的作用所謂排阻就是若干個參數(shù)完全相同的電阻，它們的一個引腳都連到一起，作為公共引腳。其余引腳正常引出。所以如果一個排阻是由n個電阻構成的，那么它就有n+1只引腳，一般來說，最左邊的那個是公共引腳。它在排阻上一般用一個色點標出來。排阻一般應用在數(shù)字電路上，比如：作為某個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單片機時鐘電路時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號，單片機本身就是一個復雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應在唯一的時鐘信號控制下嚴格地按時序進行工作。在MCS-51芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，其輸入端為芯片

13、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，就構成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。此電路采用12MHz的石英晶體。時鐘電路如下圖：圖3-2時鐘電路3.3復位電路電阻的作用是用于上電復位的，VCC以上電，由于電容兩端電壓不能突變，所以RST上為高電平，然后電容放電，RST就為低電平了，還可以用手動復位，此電路應用自動復位。圖3-3復位電路3.4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，本電路的控制電路用來控制流水燈的工作情況，當按下1、2、3、4各個開關時，電路具有左移、右移、全亮、全沒的功能，具體的控制電路如下：圖3-4控制電路3.5工作電路（

14、1）工作電路就是根據(jù)總的電路的指令，來反應工作情況。本電路的流水燈電路具體的如下：圖3-5工作電路（2）根據(jù)各個模塊的功能及他們的信號傳輸，連接電路如下：圖3-6硬件連接圖表3-7所用元器件清單：元件名稱型號數(shù)量/個用途單片機AT89S511控制核心晶振12MHZ1晶振電路電容30pF2晶振電路電阻Respack88上位電阻電阻10k4開關電阻電阻10k1復位電路電源+5v1提供電源撥碼開關BUTTON4發(fā)出信號數(shù)碼管7SEG-MPX1-CC8顯示電路四、軟件設計4.1程序框圖開始讀入四個開關的狀態(tài)判斷開關狀態(tài)燈左移點亮燈右移點亮燈全亮燈全滅燈流動運行或全亮全滅無輸入圖4-1程序框圖4.2軟件

15、流程圖：圖4-2軟件的流程圖4.3程序設計 ORG 0000H ;單片機上電后從00000H地址執(zhí)行 AJMP START ;跳轉(zhuǎn)到主程序存放地指出 ORG 0030H ;設置主程序開始地址START: MOV SP,#60H ;設置堆棧起始地址為60H MOV DPTR,#TAB ;把TAB表首地址送入DPTRSTART1: JNB P0.0,LOOP1 ;判斷P0.0處開關是否閉合 JNB P0.1,LOOP2 ;判斷P0.1處開關是否閉合 JNB P0.2,LOOP3 ;判斷P0.2處開關是否閉合 JNB P0.3,LOOP4 ;判斷P0.3處開關是否閉合AJMP START1 ;如果沒

16、有開關閉合重新檢測LOOP1: CLR A ;累加器清零 MOVC A,A+DPTR ;取數(shù)值表中的數(shù)CJNE A,#B,SHOW1;檢查左移結(jié)束標志 AJMP START ;左移結(jié)束重新檢測開關狀態(tài)SHOW1: MOV P1,A ;將數(shù)據(jù)送到P1口 ACALL DELAY ;調(diào)用延時子程序 INC DPTR ;取數(shù)據(jù)表指針指向下一數(shù)據(jù) AJMP LOOP1 ;繼續(xù)查表取數(shù)據(jù)LOOP2: MOV A,#09H ;設定累加器的初始值 MOVC A,A+DPTR ;取數(shù)值表中的數(shù) CJNE A,#B,SHOW2;檢查右移結(jié)束標志 AJMP START ;右移結(jié)束重新檢查開關狀態(tài)SHOW2: MOV

17、 P1,A ;將數(shù)據(jù)送到P1口 ACALL DELAY ;調(diào)用延時子程序 INC DPTR ;取數(shù)據(jù)表指針指向下一數(shù)據(jù) AJMP LOOP2 ;繼續(xù)查表取數(shù)據(jù)LOOP3: MOV A,#08H ;設定累加器初始值 MOVC A,A+DPTR ;取數(shù)值表中的數(shù) MOV P1,A ;將數(shù)據(jù)送到P1口 AJMP START ;全滅結(jié)束重新檢測開關狀態(tài)LOOP4: MOV A,#11H ;設定累加器初始值 MOVC A,A+DPTR ;取數(shù)值表中的數(shù) MOV P1,A ;將數(shù)據(jù)送到P1口 AJMP START ;全滅結(jié)束重新檢測開關狀態(tài)DELAY: MOV R0,#10 ;延時1sD0: MOV R1

18、,#200D1: MOV R2,#249 NOPD2: DJNZ R2,D2 DJNZ R1,D1DJNZ R0,D0RET ;子程序返回TAB:DB BDB BDB BDB BDB BDB BDB BDB BDB BDB BDB BDB BDB BDB BDB BDB BDB BDB BEND ;程序結(jié)束五、使用keil、proteus軟件調(diào)試仿真說明5.1 系統(tǒng)仿真本設計使用的Keil C51軟件來進行編程。Keil C51提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。Proteus的I

19、SIS是一款Labcenter出品的電路分析實物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和IC，并支持單片機，元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業(yè)的單片機軟件仿真系統(tǒng)。圖5-1仿真電路圖5.2 仿真調(diào)試本系統(tǒng)的調(diào)試是把在Keil里面寫好的程序通過編譯不出現(xiàn)任何錯誤后將生成的后綴名為.HEX的文件加載到AT89C51單片機中。接下來我們將在PROTEUS軟件進行軟硬件結(jié)合的調(diào)試。六、心得體會經(jīng)過一段時間的努力，順利的完成了這次單片機課設。從課題的選擇開始，流水燈的設計、硬件和軟件系統(tǒng)的設計、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過程中我得到了很大的鍛煉。一方面通過C51單片機等一些器件的設計讓我學習和掌握了單片機技術的基礎知識和技術要點，也使以前學的很多知識都得到了運用；另一方面在用Proteus軟件畫電路圖時，然后再轉(zhuǎn)換成一維的WORD中進行編輯，這個過程中讓我掌握了計算機輔助的設計技術。當然，這是一個需要不斷的嘗試，不斷的校核，不斷的修改，最后完成一個合理的設計的過程。需要的是細心和耐心。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，我不僅學到了關于單片機技術方