畢業(yè)論文跑馬燈制作.doc

濱江學(xué)院畢業(yè)論文題 目 跑馬燈設(shè)計與制作 院 系 自動控制系 專 業(yè) 自動化 二一四 年 十二 月 二十 日目 錄1系統(tǒng)的概述31.1 設(shè)計背景31.2 設(shè)計任務(wù)32 系統(tǒng)的總體設(shè)計32.1 系統(tǒng)組成32.2 系統(tǒng)簡介32.3 輸入部分32.4 輸出部分33系統(tǒng)的硬件33.1 總體電路介紹33.2 硬件功能介紹34系統(tǒng)的軟件設(shè)計34.1 總體設(shè)計思路34.2 程序流程圖34.3 原理圖34.4 原理圖生成的封裝圖34.5 程序編寫35 結(jié)束語3參考文獻(xiàn)3致謝3跑馬燈設(shè)計與制作胡倩南京信息工程大學(xué)濱江學(xué)院自動控制系，江蘇 南京 210044摘要：近年來隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，計算機(jī)在社會領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。其中單片機(jī)以其功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、造價低和開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，稱為在實(shí)時檢測和自動控制領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的器件，在工業(yè)生產(chǎn)中稱為必不可少的器件，而且往往是作為一個核心部件來使用。同時其在日常生活中發(fā)揮的作用也越來越大。在日常的生活中，通過單片機(jī)設(shè)計出的led燈，可以說充分的方便美化了我們的生活。本設(shè)計使用at89s52芯片，利用p0的8個端口連接8個發(fā)光二極管，通過p0.0到p0.7的值控制“跑馬燈”的亮滅以達(dá)到顯示效果。設(shè)計的中斷程序要對多個按鍵動作進(jìn)行響應(yīng)，燈光變換的花樣有4種，用4個按鍵sw1、sw2、sw3、sw4進(jìn)行切換。按下sw1鍵，藍(lán)色燈亮，并閃爍；按下sw2按鍵, 紅色燈亮，并閃爍；按下sw3按鍵, 綠色燈亮，并閃爍；按下sw4按鍵, 黃色燈亮，并閃爍。在每個燈亮的同時，伴隨著聲音的出現(xiàn)。再次按下按鍵，相應(yīng)的燈會滅掉。按下外部按鍵，接收頭接收到相應(yīng)信號，8個燈依次閃亮。通過本設(shè)計的制作，不僅鞏固了單片機(jī)方面的知識而且能強(qiáng)化我們的實(shí)踐能力。關(guān)鍵詞：at89s52單片機(jī) led發(fā)光二極管 接收頭design and fabrication of the marqueehu qiandepartment of automatic control, nuist， nanjing 210044，chinaabstract：in recent years, with the continuous progress of science and technology, computer has been widely applied in the social sector. the advantages of the microcontroller with its strong functions, small size, high reliability, low cost and short development cycle, called in real-time detection and automatic control device is extensively used in industrial production, known as the essential component, and is often used as a core component. at the same time in daily life also play an increasingly important role. in daily life, through the led light of a microcontroller design, can be said to make convenient beautify our life.this design uses at89s52 chip, using 8 port p0 connecting the 8 light-emitting diodes, through the p0.0 to the p0.7 value control marquee light out to show the effect of. design of the interrupt program to respond to multiple keystrokes, light transformation figure 4 switch, with 4 buttons sw1, sw2, sw3, sw4. press the sw1 key, blue light, and the flashing; press the sw2 button, the red light, and the flashing; press the sw3 button, the green light, and the flashing; press the sw4 button, the yellow lights flashing, and. in each light at the same time, accompanied by the sound of the emergence of. press the button again, the exhibit of lanterns out. press the outer keys, receiving head receives the signal, the 8 lights were shining. through the production of the design, not only to consolidate the microcontroller knowledge but also strengthen our ability to practice.keywords: at89s52 mcu led light-emitting diode receiving head1系統(tǒng)的概述1.1 設(shè)計背景 現(xiàn)如今，社會在不斷的發(fā)展。科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)達(dá)，使得計算機(jī)在人們的生活中得到了廣泛的應(yīng)用。尤其是單片機(jī)以其功能強(qiáng)、體積小、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，在各領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，成為工業(yè)自動控制生產(chǎn)中必不可少的原件。就算是我們的日常生活中，它也顯示著越來越突出的作用。可以說，單片機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用不僅推動了社會的發(fā)展而且美化了我們的生活。日常的生活中，我們能接觸到許多l(xiāng)ed燈的設(shè)計和應(yīng)用，具有電路簡單，造價便宜，功耗低，亮燈花樣繁多等特點(diǎn)。其設(shè)計原理就是單片機(jī)和匯編語言的結(jié)合，也就是軟件和硬件的結(jié)合。一般情況下，單片機(jī)的跑馬燈由多個led發(fā)光二極管組成，并根據(jù)相關(guān)程序控制，最終能夠設(shè)計出變化多端的花樣，進(jìn)而豐富美化了我們的生活。1.2 設(shè)計任務(wù)本設(shè)計不僅要求有軟件設(shè)計而且要求硬件電路的設(shè)計。硬件設(shè)計模塊主要使用89s52芯片，8個發(fā)光二極管連接p0腳的8個端口，通過設(shè)置p0口的值控制來“跑馬燈”的亮滅。該設(shè)計用4個按鍵sw1、sw2、sw3、sw4進(jìn)行切換。按下sw1鍵，藍(lán)色燈亮，并閃爍；按下sw2按鍵, 紅色燈亮，并閃爍；按下sw3按鍵, 綠色燈亮，并閃爍；按下sw4按鍵, 黃色燈亮，并閃爍。在每個燈亮的同時，伴隨著聲音的出現(xiàn)。再次按下按鍵，相應(yīng)的燈會滅掉。按下外部按鍵，接收頭接收到相應(yīng)信號，8個燈依次閃亮。軟件通過與單片機(jī)相兼容的c語言構(gòu)成，并將軟硬件結(jié)合，進(jìn)行相關(guān)調(diào)試后，最終達(dá)到設(shè)計目的。跑馬燈的總體效果描述：（1）上電后，8個發(fā)光二級管以流水燈的形式來回一圈，并閃爍3次。（2）四個開關(guān)控制紅綠黃藍(lán)四種顏色燈的亮滅。按下任何一個開關(guān)，相對應(yīng)的顏色燈亮閃爍，伴隨聲音出現(xiàn)，再次按下開關(guān)，燈會滅掉。（3）按下隨意鍵現(xiàn)有任務(wù)狀態(tài)會改變?yōu)橄鄳?yīng)任務(wù)。（4）當(dāng)接收頭接收到外部中斷信號時，現(xiàn)有發(fā)光二極管的工作狀態(tài)會發(fā)生改變，會進(jìn)行紅綠黃藍(lán)8個燈的依次亮滅。具體流程如下圖所示； 圖1.1 跑馬燈運(yùn)行流程2 系統(tǒng)的總體設(shè)計2.1 系統(tǒng)組成圖2.1 系統(tǒng)組成2.2 系統(tǒng)簡介該系統(tǒng)主要有兩部分構(gòu)成，分別為硬件部分和軟件部分，也可以稱其為輸入部分和輸出部分。輸入部分主要用到at89s52作為主控芯片，中斷信號的接收裝置以及7805系列的穩(wěn)壓管等等。輸出部分采用了與單片機(jī)相適應(yīng)的c語言編寫。這里就不一一具體詳述，下文中將對各器件以及程序進(jìn)行詳細(xì)的介紹。圖2.2 系統(tǒng)主要框圖2.3 輸入部分先確定個端口初始值為0 ，即低電平時有效。當(dāng)有信號輸入，也就是按下開關(guān)時，給相應(yīng)端口置位為1。該輸入采用4個按鍵開關(guān)作為輸入信號的載體，將4個按鍵依次接入p3 .2口的相應(yīng)引腳上，并加入相關(guān)貼片電容，給以保護(hù)。單擊相關(guān)按鍵的就可被芯片識別，并啟動相關(guān)動作。此外，外部信號也是一個輸入部分。外部按鍵按下時，程序自動會改變現(xiàn)有運(yùn)行。2.4 輸出部分這里的輸出部分，就是設(shè)計效果的展示。輸出只是對我們控制要求的一種驗(yàn)證或顯示，有多種方式可以表達(dá)。本設(shè)計用8個發(fā)光二極管作為輸出展示，分別為紅綠黃藍(lán)各兩個。通過程序的控制，顯示不同的狀態(tài)運(yùn)行結(jié)果。比如：紅燈亮，流水燈亮，燈的閃爍等等。3系統(tǒng)的硬件3.1 總體電路介紹該系統(tǒng)的制作可以用很多種的控制芯片，比如80（c）51、at89c51、和at89s52等，本設(shè)計使用的是8位at98s52單片機(jī)。但是相較與其他的單片機(jī)芯片，該芯片具有低功耗、高績效、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，因此本設(shè)計選用了at89s52作為主芯片。本設(shè)計使用p0口的p0.1p0.8的8個i/o口作為發(fā)光二極管的接口，p1口的p1.5作為蜂鳴器的端口，p2口的4個i/o口中的p2.0p2.3的4個i/o口作為開關(guān)sw1-sw4的接口，p3口的p3.2作為接收頭的接收口，p3.8p3.9連接晶振電路，來產(chǎn)生自激振蕩。1該電路采用at89s52作為主控芯片，設(shè)計要求就是單擊每個按鍵后發(fā)光二極管會顯示不同的發(fā)光顏色和聲音，再次按下鍵后二極管狀態(tài)改變。當(dāng)按鍵按下時，并會伴隨著聲音出現(xiàn)。此外，該電路還鏈接了一個接收頭，當(dāng)外部按鍵按下時，現(xiàn)有的工作狀態(tài)會改變，即工作電路產(chǎn)生了中斷，發(fā)光二極管會以流水燈的形式來回閃爍。芯片的主要由四部分組成：由4個按鍵分別并列接在p1口的p1.0p1.5的4個引腳上，構(gòu)成的輸入部分；由12m的晶振構(gòu)成時鐘振蕩電路；由8個發(fā)光二極管構(gòu)成系統(tǒng)的外部顯示輸出部分；此外蜂鳴器和啟振器組成的發(fā)音裝置。3.2 硬件功能介紹（一）at89s52芯片的功能簡介和引腳分配at89s52是一種低功耗、高性能的且?guī)в?kb可編程flash存儲器的8位mcu,可以擦除后重新寫入新程序，因此可供用戶多次使用。其內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)如圖所示。它主要有三大模塊組成。分別為微處理器、存儲器、輸入/輸出口（i/o口）。此外，它還支持定時/計數(shù)、中斷等功能。它們分別通過相關(guān)總線連接起來，其中有地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。本設(shè)計采用內(nèi)部主要功能部件如下：（1）一個8位cpu；（2）一個內(nèi)部振蕩器時鐘電路（3）8kb系統(tǒng)可編程flash存儲器；（4）256kb內(nèi)ram；圖3.1 at89s52內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)框圖at89s52單片機(jī)外部共有40個引腳，圖2-2為引腳的排列圖。40個引腳分為p0，p1，p2，p3四個端口。具體可分為4大類：時鐘、電源、控制和i/o引腳。下面對此作具體介紹。1）電源vcc電源腳，接+5v；gnd接地端。2）時鐘時鐘即晶體振蕩器引腳，此電路可分為輸入端和輸出端。即xtal1和xtal2。xtal1：當(dāng)外接晶振時，接外部晶振的一個引腳。外部時鐘信號則由xtal1端輸入。xtal2：接外部晶振的另一個引腳，被簡稱為相關(guān)時鐘電路的輸出端。如果電路中存在外部時鐘源時，則本引腳浮空。圖3.2 at89s52引腳圖3）控制線rst：復(fù)位信號輸入端，即芯片的9腳。復(fù)位就是將現(xiàn)有的工作狀態(tài)復(fù)位到初始狀態(tài)。但是可以通過相關(guān)程序的控制，快速復(fù)位后進(jìn)入到另一要求達(dá)到的目標(biāo)。振蕩器工作時（啟振時）該引腳置高電平。/ea/vpp：/ea為選擇信號，判斷芯片是訪問內(nèi)部還是外部程序存儲器。當(dāng)/ea端保持高電平時，cpu首先執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器程序（片內(nèi)0000h單元）。內(nèi)部程序存儲器程序執(zhí)行完成后，會檢查有無外部存儲器程序，若是有得話將會自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器程序。vpp為flash編程電壓，當(dāng)對片內(nèi)flash進(jìn)行編程時，此引腳施加12v編程允許電壓。4）i/o多功能引腳p0口：8位并行i/o口。本設(shè)計主要用到該端口作為輸出端，外接8個led燈，通過程序的控制，顯示出相關(guān)的輸出效果。p1口：內(nèi)接上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向i/o口，能負(fù)擔(dān)4個ttl負(fù)載。在flash編程和校驗(yàn)時定義為低8位地址線，他的第二功能如下： 表3.1 p1口功能本設(shè)計主要使用p1口的5腳來接蜂鳴器，構(gòu)成發(fā)聲裝置。p2口：同p1一樣的8位準(zhǔn)雙向i/o口，可以負(fù)載4個ttl。當(dāng)訪問外部存儲器時定義為高8位地址總線。本設(shè)計主要使用p2口的四個腳來接sw1-sw4的開關(guān)。p3口：同p1一樣的8位準(zhǔn)雙向i/o口，可以負(fù)載4個ttl。它的第二功能如下：表3.2 p3口功能本設(shè)計主要使用了p3端口的1、8、9、腳。9腳為接地腳；9、8腳為時鐘電路的引腳，1腳接開關(guān)中斷的復(fù)位腳。以上為at89s52芯片相關(guān)引腳的功能介紹。本設(shè)計采用at89s52作為主控芯片，只用到其中的部分引腳，因此不做詳細(xì)介紹，具體引腳的使用情況如系統(tǒng)電路圖所示。（二）接收裝置遙控接收頭是目前使用最廣泛的一種紅外線接收通信裝置。紅外線遙控裝置具有空間小、能耗低、成本小等優(yōu)點(diǎn)。因而，被廣泛應(yīng)用在電視遙控器、空調(diào)設(shè)備等小型家用設(shè)備裝置上。它一般由紅外發(fā)射和接收系統(tǒng)兩部分組成。整個工作過程如下圖（右）所示。紅外線通過紅外發(fā)管二極管 （led）發(fā)射出去。紅外遙控是以調(diào)制的方式發(fā)射數(shù)據(jù)，就是把數(shù)據(jù)和一定頻率的載波進(jìn)行“與”操作，這樣既可以提高發(fā)射效率又可以降低電源功耗。本設(shè)計就是基于這種紅外發(fā)射接收系統(tǒng)，信號經(jīng)過發(fā)射、調(diào)制最終被接收裝置接收。通過接收頭接收到外部中斷發(fā)射信號，進(jìn)而改變系統(tǒng)工作狀態(tài)。如圖 所示： 圖3.3遙控器接收裝置（三）kbp210橋堆整流橋的整流作用同二極管一樣，具有單向?qū)ㄌ匦?。即只允許電流從正極進(jìn)入（正向?qū)ǎ瑥呢?fù)極流出（反向截止）。kbp210，kbp代表該橋堆的封裝形式；中間的數(shù)字2表示是2a， 1000v。 kbp210橋堆屬于扁橋2a的形式。，它能夠?qū)⒔涣麟娬鞒煽晒┰O(shè)備運(yùn)行的直流電，為設(shè)備的運(yùn)行提供穩(wěn)定的電壓。圖3.4 kbp210橋堆原圖（四）發(fā)光二級管led燈，簡稱為發(fā)光二極管，是一種半導(dǎo)體器，應(yīng)用范圍十分廣泛。它可以直接把供電轉(zhuǎn)化為光發(fā)射，通過不同的顏色組合，廣泛應(yīng)用于霓虹燈的設(shè)計上。本設(shè)計中我們采用共陽極的接法將8個發(fā)光二極管相連接，并接入+5v的電源為電路供電。圖3.5 發(fā)光二極管（五）電源模塊圖3.6 電源電路電源模塊采用7805穩(wěn)壓管，將輸入電壓轉(zhuǎn)化為5v電壓輸出為整個系統(tǒng)供電。電源電路如圖所示2。7805系列為三端正穩(wěn)壓電路,能提供多種固定的輸出電壓，應(yīng)用范圍廣泛。封裝內(nèi)包含相關(guān)的保護(hù)電路，比如過流、過熱和過載等。7805它的輸出電流最大可達(dá)1a，輸出電壓有為5v，并提供過熱保護(hù)，短路保護(hù)等等，保證器件的安全使用。圖3.7 7805穩(wěn)壓管（六）時鐘電路單片機(jī)電路本身相對來說較為復(fù)雜，想要芯片穩(wěn)定高效的工作，必須有個穩(wěn)定的時鐘電路。at89s52內(nèi)有一個高增益反向放大器，可以通過外接石英晶體振蕩電路來構(gòu)成自激振蕩，振蕩頻率由石英的振蕩頻率所決定。我們這里取12mhz晶振構(gòu)成石英晶體振蕩電路來產(chǎn)生自激振蕩。時鐘電路見原理圖3.8。圖3.8 時鐘電路原理圖 （七）發(fā)音裝置電路圖3.9 發(fā)音電路原理圖 蜂鳴器是采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于報警器、玩具、定時器等電子產(chǎn)品中。通過程序的控制，它既可以發(fā)出音樂，也可以發(fā)出單調(diào)的聲音，本設(shè)計就是利用蜂鳴器發(fā)出單調(diào)的聲音。電路中常用字母“h”或“ha”表示蜂鳴器。蜂鳴器在單片機(jī)裝置中，多用作提示或報警裝置。比如按鍵開關(guān)、工作的開始結(jié)束或是出現(xiàn)故障等等。但是通過程序控制，蜂鳴器也可以發(fā)出節(jié)奏音樂。本設(shè)計就是利用蜂鳴器裝置，根據(jù)程序設(shè)置頻率高低來反映出聲音的變化。4系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1 總體設(shè)計思路硬件設(shè)計完成后，就要完成軟件的設(shè)計，也就是驅(qū)動程序的設(shè)計編寫。本設(shè)計的編程語言采用與ms-51相兼容的c語言。根據(jù)設(shè)計的需要，該程序主要涉及主程序、中斷程序兩個。主程序用以識別是哪個按鍵按下及每個按鍵按下后所對應(yīng)燈的亮滅，中斷程序主要用于外部中斷信號輸入接收，以及中斷程序響應(yīng)后所對應(yīng)8個發(fā)光二極管亮滅情況。4.2 程序流程圖總體設(shè)計思想已經(jīng)完成，下面就要對需要解決的問題進(jìn)行分析，明確的劃分完相應(yīng)任務(wù)后，畫出流程圖將具體步驟落實(shí)到位，這樣可以充分表達(dá)程序的設(shè)計思路，可幫助設(shè)計程序，閱讀程序和查找程序中的錯誤。該設(shè)計的程序工作流程圖如圖4.1所示。圖4.1 程序執(zhí)行流程圖該設(shè)計的中斷程序流程圖如圖4.2所示。圖4.2外部中斷流程圖4.3 原理圖原理圖如圖4.3所示，原理圖的說明如下：該設(shè)計選用一塊at99c52型單片機(jī)，使用其p0口、p2口、p3口的部分。p0口p0.1p0.8的8個i/o口作為發(fā)光二極管的接口，為其發(fā)光二極管的控制信號輸出端。p2口的4個i/o口中的p2.0p2.3的4個i/o口作為開關(guān)sw1-sw4的接口，控制發(fā)光二極管亮滅。p3口的p3.2作為外部按鈕中斷信息輸入口的接收口。p3.7p3.8連接晶振電路，使電路產(chǎn)生相應(yīng)的自激震蕩。本設(shè)計中我們采用頻率為12mhz的單片機(jī)晶振,那么每個機(jī)器周期就為1um。輸入電源部分我們使用+5v直流電來為整個電路供電。圖4.3 電路原理圖4.4 原理圖生成的封裝圖如圖4.4所示。圖4.4 封裝圖4.5 程序編寫#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit sw1 = p23; /redsbit sw2 = p22; /greensbit sw3 = p21; /yellowsbit sw4 = p24; /blueuchar sw1_flag=0,sw2_flag=0,sw3_flag=0,sw4_flag=0;unsigned char code seg= 0x7f,0xbf,0xdf,0xef, 0xf7,0xfb,0xfd,0xfe, 0xff,0xff,0x00,0x00, 0x55,0x55,0xaa,0xaa ;/*delay*void delay_ms（unsigned int ms）unsigned int a;unsigned int b;for（a=ms;a0;a-）for（b=0;b120;b+）;/*initial*void init（） p0=0xff; p2=0xff;/*mode_select*void mode（） uchar i; for（i=0;i8;i+） delay_ms（100）; p0 = 1; p0 = 0x7f; for（i=0;i= 1; for（i=0;i3;i+） p0 = 0xff; delay_ms（200）; p0 = 0x00; delay_ms（200）; p0 = 0xff;/*key_scan*void key_scan（） if（!sw1） delay_ms（100）; if（!sw1） sw1_flag=sw1_flag; if（sw1_flag） p0 = 0xbb; else p0 = 0xff; if（!sw2） if（!sw2） sw2_flag=sw2_flag; if（sw2_flag） p0 = 0xdd; else p0 = 0xff; if（!sw3） delay_ms（100）; if（!sw3） sw3_flag=sw3_flag; if（sw3_flag） p0 = 0x77; else p0 = 0xff; if（!sw4） delay_ms（100）; if（!sw4） sw4_flag=sw4_flag; if（sw4_flag） p0 = 0xee; else p0 = 0xff; void ex0init（void） ex0=1; ea=1;void main（）init（）; ex0init（）; mode（）;while（1） key_scan（）;5 結(jié)束語通過大量資料的查閱和有用信息的收集，本人順利的完成了