心形流水燈課程設(shè)計(jì)范文

年4月19日心形流水燈課程設(shè)計(jì)文檔僅供參考心形流水燈設(shè)計(jì)摘要本課題是利用STC89C52設(shè)計(jì)了一個(gè)心形流水燈電路，該電路能夠?qū)崿F(xiàn)32個(gè)LED燈循環(huán)閃亮、依次熄滅、對(duì)角閃亮、對(duì)角熄滅、間隔閃亮、間隔熄滅等多種功能。該電路主要由單片機(jī)芯片STC89C52、電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和顯示電路組成。利用Keil軟件編寫(xiě)C語(yǔ)言程序，并生成目標(biāo)代碼Hex文件。使用Proteus軟件設(shè)計(jì)仿真電路，并調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼，即可在仿真圖中看到模擬實(shí)物的運(yùn)行狀態(tài)和過(guò)程。使用AltiumDesigner軟件對(duì)電路進(jìn)行原理圖設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)，并對(duì)該電路行安裝和調(diào)試，調(diào)試結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)流水燈的多種亮滅循環(huán)的功能。關(guān)鍵詞：AT89C52，復(fù)位電路，時(shí)鐘電路，發(fā)光二極管

目錄1緒論 11.1課題描述 11.2基本工作原理及框圖 12相關(guān)芯片及硬件電路設(shè)計(jì) 22.1AT89C52芯片 22.1.1AT89C52的功能特性 22.1.2AT89C52的主要性能參數(shù) 22.2時(shí)鐘電路 32.3復(fù)位電路 42.4顯示電路 42.6總原理圖設(shè)計(jì) 53系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 63.1程序主要流程 63.2程序設(shè)計(jì) 73.4電路功能仿真 20總結(jié) 21致謝 22參考文獻(xiàn) 231緒論1.1課題描述

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步和發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，以大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路為首的電子工藝技術(shù)的使用也越來(lái)越廣泛，結(jié)合單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)的電子電路也層出不窮。LED彩燈由于其豐富的燈光色彩、低廉的造價(jià)以及控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，用彩燈來(lái)裝飾街道和城市建筑物已經(jīng)成為一種時(shí)尚。利用控制電路可使彩燈按一定的規(guī)律不斷的改變狀態(tài)，不但能夠獲得良好的觀賞效果，而且能夠省電。彩燈的運(yùn)用已經(jīng)遍布于人們的生活中，從歌舞廳到卡拉OK包房，從節(jié)日的祝賀到日常生活中的點(diǎn)綴，這些不但說(shuō)明了我們對(duì)生活的要求有了質(zhì)的飛躍，也說(shuō)明科技在現(xiàn)實(shí)生活中的運(yùn)用有了較大的發(fā)展。在這一設(shè)計(jì)中我們將運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)，與單片機(jī)芯片STC89C52的功能，對(duì)心形流水燈系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)流水燈的多種亮與滅的循環(huán)，給人帶來(lái)美感[1]。1.2基本工作原理及框圖本課程設(shè)計(jì)的XX系統(tǒng)原理如圖1所示。電源電路AT89C52電源電路AT89C52顯示電路 顯示電路時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路 復(fù)位電路復(fù)位電路圖1基本工作原理框圖2相關(guān)芯片及硬件電路設(shè)計(jì)2.1AT89C52芯片。圖2AT89C52引腳圖2.1.1AT89C52的功能特性STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能的微控制器，具有8K的系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，其具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能，在經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核上做了很多的改進(jìn)，使得STC89C52在處理嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)更加高效、靈活。STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4個(gè)外部中斷、全雙工串行口、一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)、3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、8K字節(jié)Flash、512字節(jié)RAM（隨機(jī)存儲(chǔ)器）、看門(mén)狗定時(shí)器，其12周期和6周期能夠任意選擇，其工作電壓在3V~5.5V之間，工作頻率在0~40MHZ，實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHZ[2]。其管腳的封裝圖如圖2所示。2.1.2AT89C52的主要性能參數(shù)AT89C52主要性能參數(shù)如下：與MC－51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容VCC（38腳）：芯片電源，接+5VGND（16腳）：接地端XTAL1（15腳）：片內(nèi)振蕩器反相放大器和時(shí)鐘發(fā)生器電路的輸入端。當(dāng)使用片內(nèi)振蕩器時(shí)，該引腳連接外部石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)采用外接時(shí)鐘源時(shí)，該引腳接外部時(shí)鐘振蕩器的信號(hào)XTAL2（14腳）：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。當(dāng)使用片內(nèi)振蕩器時(shí)，該引腳連接外部石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)采用外部時(shí)鐘源時(shí)，該引腳懸空ALE（27腳）：用來(lái)鎖存P0口送出的低8位地址PSEN（26腳：外部ROM讀選通信號(hào)RST（4腳）：復(fù)位信號(hào)輸入端EA/Vpp（29腳）：內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源P0口：8位，漏極開(kāi)路的雙向I/O口P1口：8位，準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻P2口：8位，準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻P3口：8位，準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻2.2時(shí)鐘電路單片機(jī)內(nèi)有一個(gè)由反相放大器所構(gòu)成的振蕩電路，XTAL1和XTAL2分別為振蕩電路的輸入端和輸出端。在XTAL1和XTAL2引腳上外接石英晶體和微調(diào)電容構(gòu)成并聯(lián)振蕩回路。晶振頻率設(shè)置為11.0592MHZ,作用是產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率越高，那么單片機(jī)運(yùn)行速度就越快，單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率。電容值為30pF,能夠起到頻率微調(diào)作用[3]。時(shí)鐘電路如圖3所示。圖3時(shí)鐘電路圖2.3復(fù)位電路單片機(jī)RST接口為復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。在該引腳上加上持續(xù)時(shí)間大于兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，就能夠使單片機(jī)復(fù)位。在單片機(jī)正常工作時(shí)，此引腳應(yīng)為小于或等于0.5V的低電平。復(fù)位電路接單片機(jī)RST端口,在RST輸入端出現(xiàn)高電平時(shí)實(shí)現(xiàn)復(fù)位和初始化[4]。復(fù)位電路如4所示。圖4復(fù)位電路2.4顯示電路單片機(jī)的P0口為8位的漏極開(kāi)路的雙向I/O口，當(dāng)P0口作為普通的I/O口使用時(shí)，需要上拉電阻，這時(shí)為準(zhǔn)雙向口。P1、P2、P3都為8位的準(zhǔn)雙向口，具有內(nèi)部上拉電阻。圖5為顯示電路，單片機(jī)I/O口一對(duì)一直接控制LED燈，顯示電路中的32個(gè)電阻既為上拉電阻，也起到電路分壓作用，防止燒壞元器件[5]。顯示電路如圖5所示圖5顯示電路圖2.6總原理圖設(shè)計(jì)總結(jié)時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、以及顯示電路，把其放入一個(gè)電路。得到總體的電路?？傮w電路如圖6所示。圖6電路原理圖3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1程序主要流程單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成，在硬件原理圖搭建完成上電之后，暫時(shí)還不能看到流水燈循環(huán)點(diǎn)亮的現(xiàn)象，還需要編寫(xiě)程序控制單片機(jī)管腳電平的高低變化，來(lái)實(shí)現(xiàn)LED燈的各種亮滅功能。先將P0、P1、P2、P3全部置1，即通入高電平，用16進(jìn)制表示為0XFFH，則32個(gè)LED燈全部處于熄滅狀態(tài)。然后給P0口賦值0X7FH，即只有P0.0處于低電平時(shí)，LED1燈點(diǎn)亮。使用延時(shí)函數(shù)delay，并設(shè)置延時(shí)時(shí)間為2秒，延時(shí)時(shí)間一到P0口的值就變?yōu)?X3FH,即P0.0和P0.1都為高電平，LED2也開(kāi)始點(diǎn)亮，如此循環(huán)P0口控制的8個(gè)LED燈全部點(diǎn)亮，當(dāng)高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，LED燈熄滅。P1、P2、P3口控制的LED燈閃亮和熄滅原理同P0口一樣，因此就能夠看到LED燈的流水效果了[6]。程序流程圖如圖7所示，開(kāi)始開(kāi)始讀取I/O口狀態(tài)讀取I/O口狀態(tài)判斷I/O口狀態(tài)判斷I/O口狀態(tài)低電平高電平LED燈點(diǎn)亮LED燈熄滅LED燈點(diǎn)亮LED燈熄滅延時(shí)延時(shí)燈流動(dòng)運(yùn)行燈流動(dòng)運(yùn)行結(jié)束結(jié)束圖7程序設(shè)計(jì)流程圖3.2程序設(shè)計(jì)#include<reg52.h>#include<intrins.h>#define uintunsignedint#define ucharunsignedcharucharcodetable[]={0xfe,0xfc,0xf8,0xf0,0xe0,0xc0,0x80,0x00};//逐個(gè)點(diǎn)亮0~7ucharcodetable1[]={0x7f,0x3f,0x1f,0x0f,0x07,0x03,0x01,0x00};//逐個(gè)點(diǎn)亮7~0ucharcodetable2[]={0x01,0x03,0x07,0x0f,0x1f,0x3f,0x7f,0xff};//逐個(gè)滅0~7ucharcodetable3[]={0x80,0xc0,0xe0,0xf0,0xf8,0xfc,0xfe,0xff};//逐個(gè)滅7~0voiddelay(uintt); //延時(shí)voidzg(uintt,uchara);//兩邊逐個(gè)亮voidqs(uintt,uchara);//全部閃爍voidzgxh(uintt,uchara);//逆時(shí)針逐個(gè)點(diǎn)亮//voidzgxh1(uintt,uchara);//順時(shí)針逐個(gè)點(diǎn)亮voiddjs(uintt,uchara);//對(duì)角閃voidlbzgm(uintt,uchara);//兩邊逐個(gè)滅//voidsszgm(uintt,uchara);//順時(shí)針逐個(gè)滅voidnszgm(uintt,uchara);//逆時(shí)針逐個(gè)滅voidsztl(uintt,uchara);//順時(shí)逐個(gè)同步亮voidnztl(uintt,uchara);//逆時(shí)逐個(gè)同步亮voidsztm(uintt,uchara);//順時(shí)逐個(gè)同步滅voidnztm(uintt,uchara);//逆時(shí)逐個(gè)同步滅voidhwzjl(uintt,uchara);//橫往中間亮voidhwzjm(uintt,uchara);//橫往中間滅//voidswzjl(uintt,uchara);//豎往中間亮//voidswzjm(uintt,uchara);//豎往中間滅voidnzdl(uintt,uchara);//逆時(shí)逐段亮voidnzdgl(uintt,uchara);//逆時(shí)逐段一個(gè)點(diǎn)亮voidjgs(uintt,uchara);//間隔閃voidzg(uintt,uchara)//兩邊逐個(gè)亮{ uchari,j;for(j=0;j<a;j++) { P0=P1=P2=P3=0xff; P0=0x7f;delay(t); for(i=0;i<7;i++) { P0=table1[i+1]; P2=table1[i]; delay(t); } P2=0x00;P1=0xfe; delay(t);for(i=0;i<7;i++) { P1=table[i+1]; P3=table1[i]; delay(t); } P3=0x00;delay(t); }}voidqs(uintt,uchara) //全部閃爍{ ucharj; for(j=0;j<a;j++) { P0=P1=P2=P3=0xff; delay(t); P0=P1=P2=P3=0x00; delay(t); } }voidzgxh(uintt,uchara)//逆時(shí)針逐個(gè)點(diǎn)亮{ uchari,j; for(j=0;j<a;j++) { P0=P1=P2=P3=0xff; for(i=0;i<8;i++) { P0=table1[i]; delay(t); } for(i=0;i<8;i++) { P1=table[i]; delay(t); } for(i=0;i<8;i++) { P3=table[i]; delay(t); } for(i=0;i<8;i++) { P2=table[i]; delay(t); } }}voidnszgm(uintt,uchara)//逆時(shí)針逐個(gè)滅{ uchari,j; for(j=0;j<a;j++) { P0=P1=P2=P3=0x00; for(i=0;i<8;i++) { P0=table3[i];delay(t); } for(i=0;i<8;i++) { P1=table2[i];delay(t); } for(i=0;i<8;i++) { P3=table2[i];delay(t); } for(i=0;i<8;i++) { P2=table2[i];delay(t); } }}voidzgxh1(uintt,uchara)//順時(shí)針逐個(gè)點(diǎn)亮{ uchari,j; for(j=0;j<a;j++) { P0=P1=P2=P3=0xff; for(i=0;i<8;i++) { P2=table1[i]; delay(t); } for(i=0;i<8;i++) {P3=table1[i]; delay(t); } for(i=0;i<8;i++) { P1=table1[i]; delay(t); } for(i=0;i<8;i++) { P0=table[i]; delay(t); } }}voidsszgm(uintt,uchara)//順時(shí)針逐個(gè)滅{ uchari,j; for(j=0;j<a;j++) { P0=P1=P2=P3=0x00; for(i=0;i<8;i++) { P2=table3[i];delay(t); } for(i=0;i<8;i++) { P3=table3[i];delay(t); } for(i=0;i<8;i++) { P1=table3[i];delay(t); } for(i=0;i<8;i++) { P0=table2[i];delay(t); } }}voiddjs(uintt,uchara)//對(duì)角閃{ ucharj; for(j=0;j<a;j++) {P0=P1=P2=P3=0xff; P0=P3=0x00; delay(t); P0=P1=P2=P3=0xff; P1=P2=0x00; delay(t); } }voidlbzgm(uintt,uchara)//兩邊逐個(gè)滅{ uchari,j; for(j=0;j<a;j++) { P0=P2=0x00; P3=0x01;delay(t); for(i=7;i>1;i--) { P1=table[i-1];P3=table1[i-2]; delay(t); } P1=0xfe;P3=0xff;delay(t); P1=0xff;P2=0x01;delay(t); for(i=7;i>1;i--) { P0=table1[i-1]; P2=table1[i-2]; delay(t); } P0=0x7f;P2=0xff;delay(t); P0=0xff;delay(t); }}voidsztl(uintt,uchara)//順時(shí)逐個(gè)同步亮{ uchari,j; for(j=0;j<a;j++) { P0=P1=P2=P3=0xff; for(i=0;i<8;i++) { P0=table[i];P1=P2=P3=table1[i];delay(t); } }}voidnztl(uintt,uchara)//逆時(shí)逐個(gè)同步亮{ uchari,j; for(j=0;j<a;j++) { P0=P1=P2=P3=0xff; for(i=0;i<8;i++) { P0=table1[i]; P1=P2=P3=table[i]; delay(t); } }}voidsztm(uintt,uchara)//順時(shí)逐個(gè)同步滅{ uchari,j; for(j=0;j<a;j++) { P0=P1=P2=P3=0x00; for(i=0;i<8;i++) { P0=table2[i]; P1=P2=P3=table3[i]; delay(t); } }}voidnztm(uintt,uchara)//逆時(shí)逐個(gè)同步滅{ uchari,j; for(j=0;j<a;j++) { P0=P1=P2=P3=0xff; for(i=0;i<8;i++) { P0=table3[i];P1=P2=P3=table2[i];delay(t); } }}voidhwzjl(uintt,uchara)//橫往中間亮{ uchari,j; for(j=0;j<a;j++) { P0=P1=P2=P3=0xff; for(i=0;i<8;i++) { P0=P2=P1=table1[i]; P3=table[i];delay(t); } }}voidhwzjm(uintt,uchara)//橫往中間滅{ uchari,j; for(j=0;j<a;j++) { P0=P1=P2=P3=0x00; for(i=0;i<8;i++) { P0=P2=P1=table3[i]; P3=table2[i];delay(t); } }}voidswzjl(uintt,uchara)//豎往中間亮{ uchari,j; for(j=0;j<a;j++) { P0=P1=P2=P3=0xff; for(i=0;i<8;i++) { P0=P2=P1=table[i]; P3=table1[i];delay(t); } }}voidswzjm(uintt,uchara)//豎往中間滅{ uchari,j; for(j=0;j<a;j++) { P0=P1=P2=P3=0x00; for(i=0;i<8;i++) { P0=P2=P1=table2[i]; P3=table3[i];delay(t); } }}voidnzdl(uintt,uchara)//逆時(shí)逐段亮{ uchari,j; for(j=0;j<a;j++) { P0=P1=P2=P3=0xff; for(i=0;i<8;i++) { P0=table1[i]; delay(t); } P0=0xff; for(i=0;i<8;i++) { P1=table[i]; delay(t); } P1=0xff; for(i=0;i<8;i++) { P3=table[i]; delay(t); } P3=0xff; for(i=0;i<8;i++) { P2=table[i]; delay(t); } P2=0xff; }}voidnzdgl(uintt,uchara)//逆時(shí)逐段一個(gè)點(diǎn)亮{ uchari,j,k,l; for(j=0;j<a;j++) { k=table1[0]; P0=k;l=table[0]; P1=P2=P3=l;delay(t); for(i=0;i<8;i++) { k=_crol_(k,-1); P0=k; l=_crol_(l,1); P1=P2=P3=l; delay(t); } }}voidjgs(uintt,uchara)//間隔閃{ ucharj; for(j=0;j<a;j++) { P0=0x55;P1=P2=P3=0xaa; delay(t); P0=0xaa;P1=P2=P3=0x55; delay(t); }}voidmain(){ uchari; while(1) { zg(100,1); //兩邊逐個(gè)亮 lbzgm(100,1); //兩邊逐個(gè)滅 jgs(300,10); djs(100,20);//對(duì)角閃 P1=P2=P3=0xff; for(i=0;i<3;i++) { P0=0x00;delay(800); P0=0xff;delay(800); } P0=0x00; for(i=0;i<3;i++) { P1=0x00;delay(800); P1=0xff;delay(800); } P1=0x00; for(i=0;i<3;i++) { P3=0x00;delay(800); P3=0xff;delay(800); } P3=0x00; for(i=0;i<3;i++) { P2=0x00;delay(800); P2=0xff;delay(800); } qs(500,3); for(i=0;i<6;i++) { zgxh(50,1); nszgm(50,1); } djs(100,20);//對(duì)角閃 for(i=0;i<3;i++) { zg(100,1); //兩邊逐個(gè)亮 lbzgm(100,1); //兩邊逐個(gè)滅 } qs(200,10);djs(100,50); for(i=0;i<5;i++) { sztl(200,1);//順時(shí)逐個(gè)同步亮 nztm(200,1); nztl(200,1); sztm(200,1);//順時(shí)逐個(gè)同步滅 } djs(300,10);//對(duì)角閃 nzdgl(300,10);//逆時(shí)逐段一個(gè)點(diǎn)亮 jgs(300,10);//間隔閃 for(i=0;i<3;i++) { zgxh(100,1); nszgm(100,1); } for(i=0;i<5;i++) { zgxh1(100,1); sszgm(100,1); }nzdl(200,3);//逆時(shí)逐段亮jgs(50,100);//間隔閃 P0=P1=P2=P3=0xff; for(i=0;i<8;i++) { P0=table1[i]; delay(200); } for(i=0;i<8;i++) { P1=table[i]; delay(200); } for(i=0;i<3;i++) { P0=P1=0x00;delay(200); P0=P1=0xff;delay(200); } for(i=0;i<8;i++) { P2=table1[i]; delay(200); } for(i=0;i<8;i++) { P3=table1[i]; delay(200); } for(i=0;i<3;i++) { P2=P3=0x00;delay(200); P2=P3=0xff;delay(200); } nzdgl(50,40);//逆時(shí)逐段一個(gè)點(diǎn)亮 for(i=0;i<4;i++) { zg(100,1);qs(100,10); lbzgm(100,1); } djs(50,100);//對(duì)角閃 for(i=0;i<3;i++) { zgxh(100,1); nszgm(100,1); }djs(1000,10); for(i=0;i<10;i++) { hwzjl(200,1);//橫往中間亮 hwzjm(200,1);//橫往中間滅 } djs(300,10);//對(duì)角閃for(i=0;i<10;i++) { swzjl(200,1);//豎往中間亮 swzjm(200,1);//豎往中間滅 } for(i=0;i<5;i++) { zgxh(100,1); nszgm(100,1); } djs(100,20);//對(duì)角閃 zg(300,1); lbzgm(300,1); for(i=0;i<5;i++) { zgxh1(100,1); sszgm(100,1); } for(i=0;i<5;i++) { sztl(200,1);//順時(shí)逐個(gè)同步亮 nztm(200,1); nztl(200,1); sztm(200,1);//順時(shí)逐個(gè)同步滅 } djs(500,20);//對(duì)角閃 djs(100,30);//對(duì)角閃 djs(50,50);//對(duì)角閃// djs(10,100);//對(duì)角閃 delay(1000); } }voiddelay(uintt) { uintx,y; for(x=t;x>0;x--) { for(y=120;y>0;y--); }}3.4電路功能仿真在各部分電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，按照總體電路圖在Proteus上一一進(jìn)行器件選擇，并連接。將電路連接好后，為各個(gè)器件選擇合適的參數(shù)，然后調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼Hex文件，啟動(dòng)仿真。根據(jù)LED燈是否發(fā)亮，判斷所設(shè)計(jì)的電路是否能夠?qū)崿F(xiàn)32個(gè)LED燈依次點(diǎn)亮、依次熄滅、對(duì)角閃亮、對(duì)角熄滅、間隔閃亮、間隔熄滅等多種功能。剛開(kāi)始時(shí)，LED燈不亮，仔細(xì)檢查原來(lái)是將LED燈接反了，改正之后LED燈便能夠正常發(fā)光了。電路仿真的結(jié)果為32個(gè)LED燈依次發(fā)亮、依次熄滅，并能夠?qū)崿F(xiàn)多種亮滅功能。根據(jù)仿真結(jié)果可知電路原理及程序無(wú)誤，能夠進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)[7]。如圖8所示。圖8電路仿真圖

總結(jié)在設(shè)計(jì)電路圖的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)了多次分析和仿真驗(yàn)證，并結(jié)合所給的器件清單最后確定了需要哪些器件來(lái)實(shí)現(xiàn)電路的功能，而且保證了所需要的元器件在給出的清單范圍內(nèi)。經(jīng)過(guò)Proteus軟件多次仿真和修改后，在仿真電路圖實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的前提下確定了最終的原理圖。然后在AltiumDesigner中畫(huà)出來(lái)所對(duì)應(yīng)的原理圖