基于單片機AT89C51的花樣跑馬燈設計報告.docVIP

基于AT89C51的花樣跑馬燈一 課設簡介1-1. 課設目的 為了進一步鞏固學習的理論知識，增強學生對所學知識的實際應用能力和運用所學的知識解決實際問題的能力，開始為期兩周的課程設計。通過設計使學生在鞏固所學知識的基礎之上具有初步的單片機系統(tǒng)設計與應用能力。1、通過本設計，使學生綜合運用單片機技術原理與應用、DSP原理與應用C語言程序設計以及數(shù)字電路、模擬電路等課程的內容，為以后從事電子產品設計、軟件編程、系統(tǒng)控制等工作奠定一定的基礎。2、學會使用KEIL C和PROTEUS等軟件，用C語言或匯編語言編寫一個較完整的實用程序，并仿真運行，保證設計的正確性。3、了解單片機接口應用開發(fā)的全過程：分析需求、設計原理圖、選用元器件、布線、編程、調試、撰寫報告等。1-2. 課設內容利用單片機的自動控制功能，設計出相應不同的電路，可以實現(xiàn)IED燈不同模式的顯示效果。本課程是利用AT80C51單片機的自動控制功能，并結合其它電子元器件以及軟件實現(xiàn)的跑馬燈，實現(xiàn)不同種類的LED燈顯示效果。二硬件電路設計2.1AT89C51簡介及接口說明AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。AT89C51引腳排列圖由于工藝及標準化等原因，芯片的引腳數(shù)量是有限的，但單片機為實現(xiàn)控制所需要的信號數(shù)目卻遠遠超過其引腳數(shù)目。為解決這一矛盾，單片機的某些信號引腳被賦以雙重功能。1）電源及電源復位引腳：（1）VCC（40腳）：正常操作時接+5V直流電源。（2）VSS (20腳)：接地端。（3）RST/VPD（9腳）：復位信號輸入端。在該引腳上輸入一定時間（約兩個機器周期）的高電平將使單片機復位。該引腳的第二功能是VPD，即備用電源輸入端。當主電源發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值時，可將+5V備用電源自動接入VPD端，以保護片內RAM中的信息不丟失，使復電后能繼續(xù)正常運行。（4）/VPP（31腳）：訪問程序存儲器控制信號/編程電源輸入。當保持高電平時，訪問內部程序存儲器，訪問地址范圍在04KB內；當PC（程序計數(shù)器）值超過0FFFH，即訪問地址超出4KB時，將自動轉向執(zhí)行外部程序存儲器內的程序；當保持低電平時，不管單片機內部是否有程序存儲器，則只訪問外部程序存儲器（從0000H地址開始）。由此可見，對片內有可用程序存儲器的單片機而言，端應接高電平，而對片內無程序存儲器的單片機，可將接地。對于EPROM型單片機，在EPROM編程期間，此引腳用于施加21V的編程電源（VPP）。2）時鐘振蕩電路引腳XTAL1和XTAL2：（1）XTAL1（19腳）：外接石英晶體和微調電容引腳1。它是片內振蕩電路反向放大器的輸入端。采用外部振蕩器時此引腳接地。（2）XTAL2（18腳）：外接石英晶體和微調電容引腳2。它是片內振蕩電路反向放大器的輸出端。采用外部振蕩器時此引腳為外部振蕩信號輸入端。3) （30腳）：低8位地址鎖存控制信號/編程脈沖輸入。在系統(tǒng)擴展時，ALE用于把P0口輸出的低8位地址鎖存起來，以實現(xiàn)低8位地址和數(shù)據(jù)的隔離。在訪問外部程序存儲器期間，ALE信號兩次有效；而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器期間，ALE信號一次有效。對于EPROM型單片機，在EPROM編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。4）（29腳）：外部程序存儲器的讀選通信號輸出端，低電平有效。在從外部程序存儲器取指令（或常數(shù)）期間，此引腳定時輸出負脈沖作為讀取外部程序存儲器的信號，每個機器周期兩次有效，此時地址總線上送出的地址為外部程序存儲器地址；在此期間，如果訪問外部數(shù)據(jù)存儲器和內部程序存儲器，不會產生信號。5）并行雙向輸入/輸出(I/O)口引腳：（1）P0口的P0.0P0.7引腳（3932腳）：8位通用輸入/輸出端口和片外8 位數(shù)據(jù)/低8位地址復用總線端口。（2）P1口的P1.0P1.7引腳（18腳）：8位通用輸入/輸出端口。（3）P2口的P2.0P2.7引腳（2821腳）：8位通用輸入/輸出端口和片外高8位地址總線端口。（4）P3口的P3.0P3.7引腳（1017腳）：8位通用輸入/輸出端口，具有第二功能。2.2硬件原理框圖X1X2 P0 AT89C51RST P21-8紅色LED9-16綠色LED晶振2.3電路模塊1）振蕩電路晶振為單片機提供時鐘信號。設置為12MHz。2）跑馬燈顯示電路P0口連接1-8號紅色LED燈，根據(jù)輸出的高低電平控制燈的亮滅；P2口接9-16號綠色LED燈。三軟件電路設計本課程設計是采用89C51單片機設計的花樣跑馬燈，通過keil進行c語言編程，通過protues進行軟件硬件仿真。仿真時可以觀察到不同方式的跑馬燈閃爍。開始程序程序主體條件判斷跑馬燈延時程序分支四C語言源程序 #include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code Pattern_P0=0xfc,0xf9,0xf3,0xe7,0xcf,0x9f,0x3f,0x7f,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0xe7,0xdb,0xbd,0x7e,0xbd,0xdb,0xe7,0xff,0xe7,0xc3,0x81,0x00,0x81,0xc3,0xe7,0xff, 0xaa,0x55,0x18,0xff,0xf0,0x0f,0x00,0xff,0xf8,0xf1,0xe3,0xc7,0x8f,0x1f,0x3f,0x7f, 0x7f,0x3f,0x1f,0x8f,0xc7,0xe3,0xf1,0xf8,0xff,0x00,0x00,0xff,0xff,0x0f,0xf0,0xff, 0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe, 0xfe,0xfc,0xf8,0xf0,0xe0,0xc0,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x80,0xc0,0xe0,0xf0,0xf8,0xfc,0xfe, 0x00,0xff,0x00,0xff,0x00,0xff,0x00,0xff;uchar code Pattern_P2=0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfc,0xf9,0xf3,0xe7,0xcf,0x9f,0x3f,0xff, 0xe7,0xdb,0xbd,0x7e,0xbd,0xdb,0xe7,0xff,0xe7,0xc3,0x81,0x00,0x81,0xc3,0xe7,0xff, 0xaa,0x55,0x18,0xff,0xf0,0x0f,0x00,0xff,0xf8,0xf1,0xe3,0xc7,0x8f,0x1f,0x3f,0x7f, 0x7f,0x3f,0x1f,0x8f,0xc7,0xe3,0xf1,0xf8,0xff,0x00,0x00,0xff,0xff,0x0f,0xf0,0xff, 0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f, 0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfc,0xf8,0xf0,0xe0,0xc0,0x80,0x00, 0x00,0x80,0xc0,0xe0,0xf0,0xf8,0xfc,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0x00,0xff,0x00,0xff,0x00,0xff,0x00,0xff;/延時void DelayMS(uint x) uchar i; while(x-) for(i=0;i120;i+); /主程序void main() uchar i; while(1) /從數(shù)組中讀取數(shù)據(jù)送至P0和P2口顯示 for(i=0;i136;i+) P0=Pattern_P0i; P2=Pattern_P2i; DelayMS(100); 五仿真過程綜述使用proteus isis進行硬件連接：AT89C51的X1，X2連接振蕩電路作為時鐘信號，P0口分別連接LED通過220歐的電阻到高電平，P2口分別連接綠色LED通過220歐電阻到高電平。在RST上輸入一定時間（約兩個機器周期）的高電平將使單片機復位。EA引腳連接低電平，實現(xiàn)編程。硬件連接圖跑馬燈動作設計依次為：兩盞燈從上向下，跑兩次；中間向兩邊移動再收攏；中間向兩邊擴散再收攏；單數(shù)編號燈跳轉雙數(shù)編號燈；上下各亮三盞燈；上邊亮四盞燈跳轉下邊四盞燈；三盞亮燈上下移動；全燈閃爍一次；下邊亮四盞燈跳轉上邊四盞燈；一盞燈上下移動；一盞燈向下擴展全燈亮；全燈閃爍幾次；過程重復。綠燈和紅燈閃爍情況相同，還可以根據(jù)創(chuàng)意改變LED燈的排序和閃爍花樣，只要改變定義數(shù)組里的值，就能實現(xiàn)更多的花樣跑馬效果。六設計中的難點定時器中斷延時程序設計：采用DelayMS ()函數(shù)進行的延時是不精確的，主要有以下兩個原因。（1）該類型的DelayMS ()函數(shù)采用的延時是通過對變量進行遞減或遞增實現(xiàn)的，很難計算精確的延時時間。（2）由于跑馬燈的狀態(tài)函數(shù)和延時函數(shù)是和主任務耦合到一起的，因此主任務的執(zhí)行時間要對延時的時間產生影響。假設一個跑馬燈的延時函數(shù)的延時時間是1s，但是由于主函數(shù)可能存在不同的分支，因此當主函數(shù)執(zhí)行不同分支程序時，實際的跑馬燈延時時間是不一樣的。七總結 本次課程設計耗時一周，通過硬件設計和軟件編程、仿真的方式加深了對單片機技術原理與應用、DSP原理與應用C語言程序設計以及數(shù)字電路、模擬電路等課程的內容的理解，以及綜合運用能力，增強了自己的動手能力和分析能力。課程設計剛剛開始對軟件不太熟悉，通過網(wǎng)上搜索資料學習，以及同學之間相互討論輔助，很快學會軟件的運用，并開始著手下一步選擇課題以及課題分析，由于同學們選擇的課題不盡相同，就開始分頭查找資料，途徑包括網(wǎng)絡，書本等多種方式，結合自己的理解程度最終確定自己的設計方案，進行下一步硬件連接，在連接過程中，由于連接到總線的支路沒有標號導致仿真失敗，可見細節(jié)決定成敗；硬件連接完成后，使用Keil uVision3進行軟件編程，檢查無錯后生成hex文件進行仿真，在若干改進后，成功實現(xiàn)與期望相近的的仿真結果。本次課程設計完成后，我有以下幾點體會:1.要注意細節(jié)。細節(jié)決定成敗，這句話在這次課題中不僅一次得到了印證，小到一個引腳的連接，一點點的錯誤都會使整個電路無法運行，因此我們不僅僅要有整體意識，也要注意細節(jié)，不要因為一個小小的細節(jié)而導致滿盤皆輸。2.要與同學們互相溝通、交流 。設計過程中難免會遇到各種各樣的問題，但每個同學遇到的問題不盡相同，可以通過相互討論相互幫助來解決彼此的問題。軟件設計是耗時最長的一項，涉及到整個系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。首先要編寫總體框架，然后做簡單的測試，保證能正常運行，接下來編寫單個的子狀態(tài)程序，寫完一個測試一個，這樣保證了最后調試的成功率。在編寫程序過程中需要很好的編寫習慣，結構要明顯，標明注釋，隨時存檔，程序盡量簡約?？傊ㄟ^本次課設，使我在單片機的基本原理、單片機應用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編程設計思路技巧的掌握方面都能向前邁了一