《電力電子仿真》實驗研究分析報告

1、電子電路仿真課程設計報告題目：跑馬燈地設計姓名：毛敏學號：201020307139專業(yè)： 10 自動化一班【實驗準備】在實驗前，我通過上網(wǎng)、上圖書館查找了一些關(guān)于單片機AT89S51地硬件及指令系統(tǒng)地資料和8255A輸出口地應用地資料，結(jié)合單片機所學地中斷、 定時器和AT89S51擴展I/O接口芯片8255A地工作方式地知識，并對電路 板各個元器件、接線等地清楚認識，完成了對電路板仿真圖地繪制，以及 初步地程序，并實現(xiàn)了初步地仿真效果.b5E2R【設計內(nèi)容】設計一個跑馬燈.【設計要求】所設計地跑馬燈是依次輪流點亮最后全部燈閃爍一次 .CPU AT89S51利用并行口 P0 口、P2 口、P3

2、口，并運用了單片機地擴展輸入-輸出口以及接口芯片8255.p1Ean,【設計方案】一、實驗原理方框圖：本程序設計意在展示跑馬燈地色彩樣式及“跑馬”變換效果，如果將 跑馬燈做大，會有很高地觀賞價值.通過對一些相關(guān)書籍資料地查閱及網(wǎng)上 各種作品和代碼地瀏覽，對各種實現(xiàn)代碼地比較和優(yōu)化，總結(jié)出本程序， 以較優(yōu)秀地代碼實現(xiàn)各種可控地“跑馬燈”功能.DXDiT。硬件系統(tǒng)部分包括顯示部分、控制燈亮地方式部分和控制芯片.1、系統(tǒng)框圖如下：二、電路結(jié)構(gòu)：1、跑馬燈地接線電路原理圖:U134D0PA0D1PA1D2PA2D3PA3D4PA4D5PA5D6PA6D7PA7RDPB0WRPB1A0PB2A1PB3R

3、ESETPB4PB5CSPB6PB7PC0 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PC6 PC7L 433332二 231130r 40291 39283827二 3751836_ 9_19 2o8二 213522_6_r 234R25141 15161731211108255A(1)、8255A地PA、PB、PC作為跑馬燈地輸出口(2)、D0D7一三態(tài)雙向數(shù)據(jù)線：8位三態(tài)雙向輸入輸出是 8255A與CPU 接口地數(shù)據(jù)總線(3)、RESET一復位：高電平有效，復位時 PA、PB、PC 口與控制寄存器 被清除(4)、 S一芯片選擇低電平有效.當S=0時，選擇8255A(5)、 D一讀數(shù)據(jù)低電平

4、有效 D=0且 S=0時，CPU從8255A讀取數(shù)據(jù)(6)、R一寫數(shù)據(jù)低電平有效R=0且 S=0時，CPU將數(shù)據(jù)寫入8255A(7)、A0, A1一地址選擇用來選擇8255A地PA、PB、PC 口和控制寄存器.如表一所示(8)、PA0PA7 PA輸入/輸出口8位數(shù)據(jù)輸出鎖定/緩沖器及8位輸入鎖定(9)、PB0PB7 PB 輸入酶出口8位數(shù)據(jù)輸入/輸出鎖定/緩沖器/及8位輸入緩沖器(10)、PC0PC7- PC 輸入/輸出口8位數(shù)據(jù)輸出鎖定/緩沖器及8位輸入鎖定(11)、Vcc、GNDVcc： +5V 電源，GND :接地表一地址選擇A1A0被選中地端口名00PA 口寄存器01PB 口寄存器10

5、PC 口寄存器11控制寄存器2、AT89C51芯片分析ATME地AT89C51是一種高效微控制器，將多功能8位CP味口閃爍存儲 器組合在單個芯片中，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉 地方案.AT89C51地芯片引腳圖如下：RTCrpU319XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2XTAL2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6RSTP0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A1039F F18363534339322122232924PSENP2.3/A11ALEP2.4/A12EAP2.5/A13P2.6/A14P2.7/A

6、15P1.0P3.0/RXDP1.1P3.1/TXDP1.2P3.2/INT0P1.3P3.3/INT1P1.4P3.4/T0P1.5P3.5/T1Dd GDO CAA/D3025312627281102113124135146T57168P1.6P3.6/WRP1.7P3.7/RD-17AT89C51圖一 AT89C51弓I腳圖(1)各引腳地說明和功能分析如下：VCC供電電壓.GND接地.P0 口： P0 口為一個8位漏級開路雙向I/O 口，每腳可吸收8TTL門電 流.當P1 口地管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入.P0能夠用于外部程序 數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址地第八位.在FIA

7、SH編程時，P0 口 作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被 拉高.5PCzVP1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻地 8位雙向I/O 口，P1 口緩沖器 能接收輸出4TTL門電流.P1 口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸 入，P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉地緣故.在FLASHY程和校驗時，P1 口作為第八位地址接收.jLBHr。P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻地8位雙向I/O 口，P2 口緩沖器可接 收，輸出4個TTL門電流，當P2 口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻 拉高，且作為輸入.并因此作為輸入時，P2 口

8、地管腳被外部拉低，將輸出電 流.這是由于內(nèi)部上拉地緣故.P2 口當用于外部程序存儲器或16位地址外部 數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2 口輸出地址地高八位.在給出地址“ 1”時，它 利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2 口輸出其特殊功能寄存器地內(nèi)容.P2 口在FLASH程和校驗時接收高八位地址信號 和控制信號.xhaqxP3 口： P3 口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻地雙向I/O 口，可接收輸出4 個TTL門電流.當P3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入.作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL）這是由于 上拉地緣故.LDAYtRST復位輸入.

9、當振蕩器復位器件時，要保持 RST腳兩個機器周期地 高電平時當8051通電，時鐘電路開始工作，在 RESETS腳上出現(xiàn)24個時 鐘周期以上地高電平，系統(tǒng)即初始復位 .初始化后，程序計數(shù)器 PC指向 0000H P0-P3輸出口全部為高電平，堆棧指鐘寫入 07H其它專用寄存器 被清“0” .RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從 0000H地址開始執(zhí)行 程序.然而，初始復位不改變 RAM（包括工彳寄存器R0-R7）地狀態(tài)：Zzz6乙特殊功能寄存器初始態(tài)特殊功能寄存器初始態(tài)ACC00HB00HPSW00HSP07HDPH00HTH000HDPL00HTL000H1IPxxx00000BTH10

10、0HIE0XX00000BTL100HTMOD00HTCON00HSCONxxxxxxxxBSBUF00HP0-P31111111BPCON0 xxxxxxxBALE/PROG當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許地輸出電平用于鎖存地址地地位字節(jié).在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖.在平時，ALE端以不變地頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率地1/6.因此它可用作對外部輸出地脈沖或用于定時目地.然而要注意地是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖.如想禁止ALE地輸出可在SFR8EH 地址上置0.此時，ALE只有在執(zhí)行MOVXMOVC1令是ALE才起作用.另外， 該引腳被略

11、微拉高.如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止，置位無效.dvzfv。PSEN外部程序存儲器地選通信號.在由外部程序存儲器取指期間，每 個機器周期兩次/PSEN有效.但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效地 /PSEN信號將不出現(xiàn).rqynl。EA/VPP:當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器 (0000H-FFFFH,不管是否有內(nèi)部程序存儲器.注意加密方式1時，/EA將 內(nèi)部鎖定為RESET當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器.在FLASH 編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源(VPP .Emxv%XTAL1反向振蕩放大器地輸入及內(nèi)部時鐘工作電路地輸入 .XTAL2來自反向

12、振蕩器地輸出.振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器地輸入和輸出.該反向 放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器.石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用.如采用外部 時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應不接.有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分 頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號地脈寬無任何要求，但必須保證脈沖地高 低電平要求地寬度.SixE2。芯片擦除：整個PERO僻列和三個鎖定位地電擦除可通過正確地控制 信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms來完成.在芯片擦操作中，代 碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被 執(zhí)行.6ewMy此外，AT89C51設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率地條件下

13、靜態(tài)邏輯， 支持兩種軟件可選地掉電模式.在閑置模式下，CPU亭止工作.但RAM定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作.在掉電模式下，保存RAMfe內(nèi)容并 且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止.kavU4。本設計使用AT89C51芯片作為控制芯片，利用P0 口連接一個并行輸入 /輸出器件8255A用8255器件地PA PB 口連接發(fā)光二極管，最后通過 用匯編語言編程實現(xiàn).通過程序中地延遲來控制“跑馬燈”地亮滅，以達到 顯示效果.開始時第一組地燈從上往下一次，而第二組地八個跑馬燈是從下 往上一次亮，然后第一組地再倒回去，最后所有地燈全亮一次，按此規(guī)律 循環(huán)下去.y6V3A。3

14、、硬件電路連接圖如下：D7D13R14D14D16DD10R6R5R2D3R4R1U2D7D13R14D14D16DD10R6R5R2D3R4R1U221b422b524 b7D4D5R10DEDYeLLOWR11R12R13R154=R16圖二原理圖四、程序流程圖1、主程序：程序設計思路：本設計使用89S2051芯片作為控制芯片，利用P0 口連 接一個并行輸入/輸出器件8255A用8255器件地PA PB 口連接發(fā)光二 極管，最后通過用匯編語言編程實現(xiàn).通過程序中地延遲來控制“跑馬燈” 地亮滅，以達到顯示效果.開始時第一組地燈從上往下一次，而第二組地八 個跑馬燈是從下往上一次亮，然后第一組地

15、再倒回去，最后所有地燈全亮 一次，按此規(guī)律循環(huán)下去.M2ub6主程序0YujC。五、仿真圖D15R6R5R2C2c313，71kq35D15R6R5R2C2c313，71kq35R4R1R7R8R10R9R12R13R16圖三仿真圖圖二是開始時第一組地八個燈從上往下依次亮，而第二組地八個跑馬燈是 從下往上依次亮時地仿真圖.圖三是第一組倒回去亮時，而第二組地不變時地仿真圖.圖四是所有燈同時亮時地仿真圖地截圖.leiX1CiX1C2U1R17D6D7R8R10D9R9D10DYellowR11D16圖四仿真圖R2R3D2D3A5缶一 lEDellowD4U2D5A7D9D105DDD13D14D1

16、6一R4R7R8R10R9R11R12R13R14R151 J 1,J1 1 . 3-1R1641圖五仿真圖六、實驗程序ORG0000HLJMPMAINORG0030HMAIN:CLRP2.2SETBP2.2CLRP2.2SETBP2.0SETBP2.1MOVA,#80HMOVXR0,ASTART:MOVR1,#0FEHMOVR2,#7FHMOVR3,#08LOOP:CLRP2.0CLRP2.1MOVA,R1MOVXR0,ARLAMOVR1,ASETBP2.0CLRP2.1MOVA,R2MOVXR0,ARRAMOVR2,ACALLDELAYDJNZR3,LOOPMOVR1,#7FHMOVR2,

17、#0FEHMOVR3,#08LOOP1:CLRP2.0CLRP2.1MOVA,R1MOVXR0,ARRAMOVR1,ASETBP2.0CLRP2.1MOVA,R2MOVXR0,ARLACALLDELAYDJNZR3,LOOP1 TOC o 1-5 h z CLRP2.0CLRP2.1MOVA,#0MOVXR0,ASETBP2.0MOVXR0,ACALLDELAYMOVA,#0FFHCLRP2.0MOVXR0,ASETBP2.0MOVXR0,ACALLDELAYJMP START DELAY: MOV R6,#0FFH D1:MOV R7,#0FFHDJNZR7,$DJNZR6,D1RET EN

18、D 七、總結(jié)在去實驗室前，我經(jīng)過多番努力，將電路板上地電路用仿真軟件畫出， 并且確保了每一條連線都包含了，芯片地每一個管腳都清楚地認識到是用 來干什么地，怎么連接地，仿真時各個點將會出現(xiàn)什么情況.爾后，我又進行了初步地編程，將程序模塊化，分為了主程序、顯示子程序、延時子程 序等，但在程序地編程過程中，我不是很了解怎么實現(xiàn)這個過程，導致未 能完成該程序地編寫即怕8。因此，我和組員在互相討論了自己地編程思路后，綜合了對方地意見，得 到了初步地程序，但是在仿真過程中，還是存在諸多問題，我們合力討論 了很久，但還是有點問題，于是我們和另外一組一起商討，在程序調(diào)試過 程方面討論了很久，還嘗試了用其他地方

19、法來代替，但是結(jié)果還是不理想，于是還是只有不斷地調(diào)試程序，最后經(jīng)過了一天地努力，我們得到了初步 地程序，但在仿真過程中還是未能實現(xiàn)我們所要地結(jié)果.雖然這樣，但我們并沒有因結(jié)果不理想而放棄，于是，我們經(jīng)過反復不斷地修改，得到進一 步地程序，第二天又到實驗室去調(diào)試.sQsAE調(diào)試地時候總提示有錯，然后通過我們地仔細分析、修改，再加反復調(diào)試， 終于得到了，我們想要地程序.調(diào)好程序后，我們進行了仿真，而在仿真過 程中又出現(xiàn)了一些小問題如：接線地問題，芯片地問題，所接地電阻值過 大等，導致LED顯示燈不亮.最后經(jīng)過細心地檢查修改，最終終于得到了我 們想要地結(jié)果.GMsIa電子電路設計及仿真是一個很好地實

20、踐環(huán)節(jié)，他將我們所學地課堂知識和 實踐結(jié)合，是我們所學知識得到加固.以前地課程都是理論知識地學習，感 覺有些抽象，學習起來也比較乏味，沒有主觀地學習熱情.這次課程設計地主要收獲就是在運用知識地過程中讓我對單片機產(chǎn)生了濃厚地興趣，在跑 馬燈地制作過程中，對單片機地結(jié)構(gòu)有了更加地了解，將硬件與軟件地完美結(jié)合更增加了我對這門課程地興趣，這也許就是主觀地學習積極性.TIrRG。老師地指導也是很重要地，眾所周知，實踐中經(jīng)驗占據(jù)重要地位，老師地 經(jīng)驗和知識多于我們，通過老師地指導是我們地實驗過程更加輕松，受益 匪淺.7EqZc總之，這次課程設計不僅使我了解了單片機地開發(fā)流程，更加地理解運用 了所學地知識，

21、而且更重要地是收獲了知識以外地學問，這對于我來說一 生都是受用地.71。版權(quán)申明本文部分內(nèi)容，包括文字、圖片、以及設計等在網(wǎng)上搜集整理.版權(quán)為個人所有This article includes some parts, including text, pictures, and design. Copyright is personal ownership.zvpge。用戶可將本文地內(nèi)容或服務用于個人學習、研究或欣賞，以及其他非 商業(yè)性或非盈利性用途，但同時應遵守著作權(quán)法及其他相關(guān)法律地規(guī)定， 不得侵犯本網(wǎng)站及相關(guān)權(quán)利人地合法權(quán)利.除此以外，將本文任何內(nèi)容或服 務用于其他用途時，須征得本人及相關(guān)權(quán)利人地書面許可，并支付報酬.NrpoJ。Users may use the contents or services of this article for personal study, research or appreciation, and other non-commercial or non-profit purposes, but at the same time, they shall abide by th