單片機(jī)流水燈課程設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目 錄專心-專注-專業(yè)1 設(shè)計任務(wù)與要求1.1設(shè)計任務(wù) 設(shè)計一個通過單片機(jī)P2口控制流水燈的系統(tǒng)1.2設(shè)計要求（1）至少8個燈;（2）可實現(xiàn)不同的亮燈(如左循環(huán)，右循環(huán)，間隔閃等)。2 設(shè)計方案2.1 設(shè)計思路整個系統(tǒng)工作由軟件程序控制運(yùn)行，根據(jù)需要，可以上電后系統(tǒng)經(jīng)過初始化，進(jìn)入用戶設(shè)定模式狀態(tài)。于STC89C52單片機(jī)的彩燈控制方案，實現(xiàn)對LED紅燈的控制。本方案以STC89C52單片機(jī)作為主控核心，與驅(qū)動等模塊組成核心主控制模塊。在主控模塊上設(shè)有晶振電路和8個LED燈，根據(jù)需要編寫若干種亮燈模式，根據(jù)各種亮燈時間的不同需要，在不同時刻輸出燈亮或燈滅的控制信號。2

2、.2 器件介紹與作用2.2.1 STC89C52RC簡介 STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個16 位/計數(shù)器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結(jié)構(gòu)

3、（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結(jié)構(gòu)），全雙工。另外 STC89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35MHz，6T/12T可選圖2.1 STC89C52RC實物圖圖2.2 STC89C52RC管腳圖2.2.2 STC89C52RC參數(shù)1. 增強(qiáng)型8051單片機(jī)，6 時鐘/和12 時鐘/機(jī)器周期可以任意 選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051.22. 工作電壓：5.5V3.3V（5V單片機(jī)

4、）/3.8V2.0V（3V 單片機(jī)）3.范圍：040MHz，相當(dāng)于普通8051 的080MHz，實際工作 頻率可達(dá)48MHz4. 用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)5. 片上集成512 字節(jié)RAM6. 通用I/O 口（32 個），復(fù)位后為：P0/P1/P2/P3 是/弱上拉， P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時，需加上拉電阻。7. ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用，無 需專用，可通過串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程 序，數(shù)秒即可完成一片8. 具有EEPROM 功能9. 共3 個16 位/計數(shù)器。即T0、T1、T

5、210.4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power Down 模式可 由外部中斷低電平觸發(fā)喚醒11. 通用異步（UART），還可用定時器實現(xiàn)多個UART12. 工作溫度范圍：-40+85（工業(yè)級）/075（商業(yè)級）13. PDIP2.2.3 STC89C52RC特性STC89C52RC單片機(jī):8K字節(jié)程序存儲空間；512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間；內(nèi)帶2K字節(jié)EEPROM存儲空間;可直接使用串口下載；AT89S52單片機(jī):8K字節(jié)程序存儲空間；256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間；沒有內(nèi)帶EEPROM存儲空間;2.2.4 STC89C52RC單片機(jī)的P2口介紹 P2口由一個輸出鎖存器、一個轉(zhuǎn)換開關(guān)MUX、兩個三態(tài)

6、輸入緩沖器、輸出驅(qū)動電路和一個反相器組成。P2的結(jié)構(gòu)如圖2.3所示。圖2.3 P2 口的位結(jié)構(gòu) 圖2.3中控制信號C的狀態(tài)決定轉(zhuǎn)換開關(guān)的位置。當(dāng)C=0時，開關(guān)處于圖示的位置；當(dāng)C=1時，開關(guān)撥向地址線位置。由圖可見，輸出驅(qū)動電路與P0口不同，內(nèi)部設(shè)有上拉電阻（由兩個場效應(yīng)晶體管并聯(lián)構(gòu)成，圖中用等效電阻R表示）。 （1）. P2用作通用I/O口（C=0） 當(dāng)沒有在單片機(jī)芯片外擴(kuò)展總線；或者雖然擴(kuò)展了片外總線，但采用“MOVX Ri”類指令訪問，且P2口用高八位地址線沒有全部用到時（P2.6，P2.7，.），P2口的口線就可以作為通用I/O口線使用。 執(zhí)行輸出指令時，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)在“寫鎖存器

7、”信號的作用下由D端進(jìn)去鎖存器，經(jīng)反相器反相后送至場效應(yīng)晶體管T，再經(jīng)T反相，在P2.x引腳出現(xiàn)數(shù)據(jù)正好是內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)。 用作輸入時，數(shù)據(jù)可以自口鎖存器，也可以讀自口的引腳，這是根據(jù)輸入操作采用的是“讀鎖存器”指令還是“讀引腳”指令決定。 CPU在執(zhí)行“讀-修改-寫”類輸入指令時（ANL P2,A）內(nèi)部產(chǎn)生的“讀鎖存器”操作信號使鎖存器Q端數(shù)據(jù)進(jìn)入內(nèi)部總線，在與累加器A進(jìn)行邏輯運(yùn)算之后，結(jié)果又送回P2的口鎖存器并出現(xiàn)在引腳。 CPU在執(zhí)行“MOV”類指令時（如：MOV A，P2）內(nèi)部產(chǎn)生的操作信號使“讀引腳”應(yīng)在執(zhí)行輸入指令前把鎖存器寫入，目的是場效應(yīng)晶體管T2截止，從而使引腳處于高阻抗

8、輸入狀態(tài)。所以，P2口在通用I/O口時，屬于準(zhǔn)雙向口。（2）P2在作為地址總線（） 當(dāng)需要在單片機(jī)芯片外部擴(kuò)展程序存儲器或擴(kuò)展了RAM（或接口芯片）且采用“MOVX DPTR”類指令訪問，單片機(jī)內(nèi)部硬件會使C=1，MUX開關(guān)接向地址線，這時P2.x引腳的狀態(tài)與地址線信息相同2.2.5 LED燈介紹LED 是英文 light emitting diode （）的縮寫，LED燈俗稱發(fā)光二極管，它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用，所以 LED 的抗震性能好。LED（Light Emitting Diode），是一種能夠?qū)㈦娔?/p>

9、轉(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。的是一個半導(dǎo)體的，晶片的一端附在一個支架上，一端是，另一端連接的正極，使整個晶片被封裝起來。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是，在它里面占主導(dǎo)地位，另一端是N型，在這邊主要是。但這兩種連接起來的時候，它們之間就形成一個P-N結(jié)。當(dāng)通過作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出，這就是LED燈發(fā)光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結(jié)的材料決定的。3 硬件電路設(shè)計3.1 原理圖通過圖3.1我們可以看出，在LED燈后要加一個電阻，通常電阻應(yīng)用在單片機(jī)電路中有三種作用：限流電阻、上拉電阻、下拉

10、電阻。在流水燈接線圖中的電阻起的是限流作用。 圖3.1 流水燈接線原理圖3.2 LED被點(diǎn)亮的原理 圖3.2中A端為發(fā)光二極管的陽極，B端為發(fā)光二極管的陰極，要想點(diǎn)亮發(fā)光二極管，陰極必須加一個低電平（0V）,發(fā)光二極管允許的電流在3mA至10mA之間，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮的最小電流為3mA。已知發(fā)光二極管被點(diǎn)亮后的壓降值為1.7V，VCC=+5V，電阻上的電壓為3.3V，根據(jù)歐姆定律R=3.3V/3mA=1.1K,因此要選用1K的電阻圖3.2 流水燈接線分支電路4 軟件設(shè)計4.1設(shè)計流程1) 打開Keil Vision3軟件2) 建立工程工程以LED為名保存選擇芯片3) 建立新文件以了LED.as

11、m為名保存4) 把文件添加到工程添加成功5) 在文件中輸入程序6) 設(shè)置生成.hex文件和編譯設(shè)置生成.hex文件編譯成功，無錯誤7) 打開 STC_ISP_V483.exe軟件8) 下載程序4.2 源程序1 程序一 ORG 0000H LJMP START ORG 0100HSTART: MOV SP,#60H ；設(shè)置堆棧的初始地址LOOP: MOV P2,00H ；點(diǎn)亮八個LED燈 LCALL DELAY ；調(diào)用延時子程序 MOV P2,0FFH ;熄滅八個LED燈 LCALL DELAY ；調(diào)用延時子程序 SJMP LOOP DELAY: ；延時子程序 MOV R0,#0FFHNEXT:

12、 MOV R1,#0FFH DJNZ R1,$ DJNZ R0,NEXT RET END2 程序二 ORG 0000H LJMP START ORG 0100H START: MOV SP,#60H ；設(shè)置堆棧的初始地址 MOV R7,#0FFH ；把R7置1 MOV P2,R7 ；把P2口置1LOOP: MOV A,R7 RLC A ；循環(huán)移位 MOV P2,A ；點(diǎn)亮第一個燈 MOV R7,A LCALL DELAY ；調(diào)用延時子程序 SJMP LOOP DELAY: ；延時子程序 MOV R0,#0FFH NEXT: MOV R1,#0FFH DJNZ R1,$ DJNZ R0, NEX

13、T RET END5 調(diào)試過程5.1實物連接圖 在普中科技HC6800 V2.8 開發(fā)板中，將開發(fā)板中的USB插口與電腦上的USB插口相連，再將單片機(jī)的P2口與LED燈用線連接起來。圖5.1 連接實物圖5.2調(diào)試程序編譯成功以后，生成.hex文件，用STC_ISP下載到單片機(jī)中，在下載過程中先進(jìn)行下載然后再上電，打開單片機(jī)開發(fā)板的開關(guān)后，就會看到八個發(fā)光二極管的亮滅情況。程序一的現(xiàn)象是八個發(fā)光二極管同時亮、滅，一直循環(huán)，并且亮和滅的速度很快。程序二的現(xiàn)象是八個發(fā)光二極管從頭依次亮，每次只有一個燈亮，從第一個一直亮到第八個，從后再從頭循環(huán)，在調(diào)試過程中，我們可以在程序中的“LCALL DELAY

14、”語句后再增加“LCALL DELAY”語句，增加的越多，延時越長，亮或者是滅的時間就越長。5.3出現(xiàn)的問題在用STC_ISP往單片機(jī)中下載程序時出現(xiàn)圖5.2中的打開串口失敗，原因是串口已被其他程序打開或該串口不存在。出現(xiàn)該問題的原因時使用的串口不正確，在設(shè)備管理器中查找正確的串口，并改正。改正后程序能正常下載+圖5.2問題截圖6 總結(jié) 通過這次課程設(shè)計我學(xué)到了很多東西，我更加體會到理論知識與動手能力相結(jié)合的重要性，而且設(shè)計過程中使我懂得在設(shè)計程序之前，務(wù)必要對所用單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個系統(tǒng)的了解，知道該單片機(jī)內(nèi)有哪些資源：懂得設(shè)計的關(guān)鍵是要有一個清晰的思路和一個完整的軟件流程圖。在設(shè)計程序時

15、，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(jìn)”是程序設(shè)計的必經(jīng)之路。要養(yǎng)成注釋程序的好習(xí)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思路，這樣也為資料的保存和交流提供了方便。整個設(shè)計的過程中，還是碰到了一些問題。比如，對于鍵盤的延時防抖問題不能較好的解決；對于編程的順序及各模塊程序調(diào)用掌握得還不夠好；對于一些相關(guān)的應(yīng)用軟件沒能熟練掌握。設(shè)計中我最大的收獲就是自己的動手能力和獨(dú)立解決問題的能力得到了很大的提高，在動手的過程中，不僅能增強(qiáng)實踐能力，而且在理論上可以有更深的認(rèn)識 當(dāng)今社會，由單片機(jī)芯片控制各種硬件工作的技術(shù)日益成熟，并普及在交通、化工、機(jī)械等各個領(lǐng)域。而

16、流水燈這項技術(shù)在生活中應(yīng)用更為廣泛，較為貼近生活。以前在路上夜景中經(jīng)常見到各種流水燈，感覺很漂亮，通過此次編程以后才知道了原理，讓我有一種學(xué)以致用的成就感！很開心！流水燈控制的設(shè)計所需要的知識不僅吻合了我們本學(xué)期對于單片機(jī)這門課程的學(xué)習(xí)，而且對于我們以前所學(xué)習(xí)的如數(shù)碼管顯示、LEG燈等知識也是一次很好地運(yùn)用，所以設(shè)計流水燈控制的這個課題讓我們對知識的學(xué)習(xí)和鞏固都有了進(jìn)一步的加深。 總的來說，這次設(shè)計獲益良多。不僅培養(yǎng)了實踐能力，還培養(yǎng)了設(shè)計思維，在摸索該如何設(shè)計電之實現(xiàn)所需功能的過程中，鍛煉了運(yùn)用所學(xué)知識的靈活性，加深了對知識的理解及提高了解決問題的能力。在體會到設(shè)計電路編寫程序的艱辛的同時，

17、更能體會到成功的喜悅和快樂。7 附錄 MSC-51系列單片機(jī)指令表表7-1 數(shù)據(jù)類傳送令表助記符操 作功 能字節(jié)數(shù)周期數(shù)MOV A,Rd(A)(Rd)寄存器字節(jié)送到累加器11MOV A,m(A)(m)直接字節(jié)送到累加器21MOV A,Ri(A)(Ri)間接RAM送到累加器11MOV A,#n(A)n立即數(shù)送累加器21MOV Rd,A(Rd)(A)累加器字節(jié)送寄存器11MOV Rd,m(Rd)(m)直接字節(jié)送寄存器22MOV Rd,#n(Rd)n立即數(shù)送寄存器21MOV m,A(m)(A)累加器字節(jié)送直接字節(jié)21MOV m,Rd(m)(Rd)寄存器字節(jié)送直接字節(jié)22MOV m1,m2(m1)(m

18、2)直接字節(jié)送直接字節(jié)32MOV m,Ri(m)(Ri)間接RAM送入直接字節(jié)22MOV m,#n(m)n立即數(shù)送入直接字節(jié)32MOV Ri,A(Ri)(A)累加器字節(jié)送入間接RAM11MOV Ri,m(Ri)(m)直接字節(jié)送入間接RAM22MOV Ri,#n(Ri)n立即數(shù)送入間接RAM21MOV DPTR,#n(16)(DPTR)n(16)十六位立即數(shù)送數(shù)據(jù)指示器32MOVC A,A+DPTR(A)(A)+(DPTR)間接ROM送累加器12MOVC A,A+PC(A)(A)+(PC)間接ROM送累加器12MOVX A,Ri(A)(P2)+(Ri)從外部間接RAM（8位地址）送入累加器12M

19、OVX A,DPTR(A)(DPTR)從外部間接RAM（16位地址）送入累加器12MOVX Ri,A(P2)+(Ri)(A)累加器內(nèi)容送外部間接RAM（8位地址）12MOVX DPTR,A(DPTR)(A)累加器內(nèi)容送外部間接RAM（16位地址）12PUSH m(SP)+1)(m)直接字節(jié)進(jìn)堆棧22POP m(m)(SP)直接字節(jié)出堆棧22XCH A,Rd(A)(Rd)寄存器與累加器交換11XCH A,m(A)(m)直接字節(jié)與累加器交換21XCH A,Ri(A)(Ri)間接RAM與累加器交換11XCHD A,Ri (A30)(Ri) 74)間接RAM低半字節(jié)與累加器交換11表7-2算術(shù)運(yùn)算指令

20、助記符操 作功 能字節(jié)數(shù)周期數(shù)ADD A,Rd(A)(A)+(Rd)寄存器加到累加器11ADD A,m(A)(A)+(m)直接字節(jié)加到累加器21ADD A,Ri(A)(A)+(Ri)間接RAM加到累加器11ADD A,#n(A)(A)+n立即數(shù)加到累加器21ADDC A,Rd(A)(A)+(Rd)+(C)寄存器和進(jìn)位加到累加器11ADDC A,m(A)(A)+(m)+(C)直接字節(jié)和進(jìn)位加到累加器21ADDC A,Ri(A)(A)+(Ri)+(C)間接RAM和進(jìn)位加到累加器11ADDC A,#n(A)(A)+n+(C)立即數(shù)和進(jìn)位加到累加器21SUBB A,Rd(A)(A)-(Rd)-(C)累

21、加器減去寄存器和借位11SUBB A,m(A)(A)-(m)-(C)累加器減去直接字節(jié)和借位21SUBB A,Ri(A)(A)-(Ri)-(C)累加器減去間接RAM和借位11SUBB A,#n(A)(A)-n-(C)累加器減去立即數(shù)和借位21INC A(A)(A)+1累加器加111INC Rd(Rd)(Rd)+1寄存器加111INC m(m)(m)+1直接字節(jié)加121INC Ri(Ri)(Ri)+1間接RAM加111INC DPTR(DPTR)(DPTR)+1數(shù)據(jù)指示器加112DEC A(A)(A)-1累加器減111DEC Rd(Rd)(Rd)-1寄存器減111DEC m(m)(m)-1直接字

22、節(jié)減121DEC Ri(Ri)(Ri)-1間接RAM減111MUL AB(B)(A)(A)·(B)A乘B14DIV AB(A)(B)(A)/(B)A除B14DA A累加器十進(jìn)制調(diào)整11表7-3 邏輯運(yùn)算指令助記符操 作功 能字節(jié)數(shù)周期數(shù)ANL A,Rd(A)(A)(Rd)寄存器“與”到累加器11ANL A,m(A)(A)(m)直接字節(jié)“與”到累加器21ANL A,Ri(A)(A)(Ri)間接RAM“與”到累加器11ANL A,#n(A)(A)n立即數(shù)“與”到累加器21ANL m,A(m)(m)(A)累加器“與”到直接字節(jié)21ANL m,#n(m)(m)n立即數(shù)“與”到累加器32ORL

23、 A,Rd(A)(A)(Rd)寄存器“或”到累加器11ORL A,m(A)(A)(m)直接字節(jié)“或”到累加器21ORL A,Ri(A)(A)(Ri)間接RAM“或”到累加器11ORL A,#n(A)(A)n立即數(shù)“或”到累加器21ORL m,A(m)(m)(A)累加器“或”到直接字節(jié)21ORL m,#n(m)(m)n立即數(shù)“或”到累加器32XRL A,Rd(A)(A)(Rd)寄存器“異或”到累加器11XRL A,m(A)(A)(m)直接字節(jié)“異或”到累加器21XRL A,Ri(A)(A)(Ri)間接RAM“異或”到累加器11XRL A,#n(A)(A)n立即數(shù)“異或”到累加器21XRL m,A

24、(m)(m)(A)累加器“異或”到直接字節(jié)21XRL m,#n(m)(m)n立即數(shù)“異或”到累加器32CLR A(A)0累加器清零11CPL A(A)()累加器取反11RL A累加器循環(huán)左移11RLC A累加器帶進(jìn)位循環(huán)左移11RR A累加器循環(huán)右移11RRC A累加器帶進(jìn)位循環(huán)右移11SWAP A(A74)(A 31)累加器半字節(jié)交換11表7-4 位操作指令助記符操 作功 能字節(jié)數(shù)周期數(shù)CLR c(c)0進(jìn)位清011CLR b(b)0直接位清021SETB c(c)1進(jìn)位置位11SETB b(b)1直接位置位21CPL c(c)(c非)進(jìn)位取反11CPL b(b)(b非)直接位取反21ANL c,b(c)(c)(b)直接位“與”到進(jìn)位22ANL c,/b(c)(c)(b非)直接位的反“與”到進(jìn)位22ORL c,b(c)(c)(b)