基于C51的流水燈設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書

1、學(xué)號(hào) 2013-2014學(xué)年 第二學(xué)期 基于單板機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題 目： 基于C51的流水燈設(shè)計(jì) 專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 班級(jí) ：10（ 2 ）班 指導(dǎo)教師：康 成績(jī)： 計(jì)算機(jī)與信息工程系 年 月曰 基于 C51 的流水燈設(shè)計(jì) 1 設(shè)計(jì)容 1.1 設(shè)計(jì)用途 當(dāng)今的社會(huì)是一個(gè)新技術(shù)層出不窮的時(shí)代，科技迅速發(fā)展，在電子 領(lǐng)域的發(fā)展更是迅速，同時(shí)也在影響著我們的生活。單片機(jī)控制一直是 電子領(lǐng)域中比較重要的一個(gè)方向，而流水燈就是單片機(jī)控制在日常生活 中常見的一種應(yīng)用。隨著人民生活水平的提高，流水燈在現(xiàn)實(shí)生活中所 起的作用越來越重要。例如：在人流擁擠繁忙的交通路段，閃爍著的流 水交通燈，提醒

2、著我們要遵紀(jì)交通規(guī)則，在霓虹閃爍的繁華大街上，閃 爍的流水燈無不吸引過路人的眼球，甚至在一些大型商場(chǎng)大廈的自動(dòng)門 上都裝有自動(dòng)流水燈，告訴人們的時(shí)間和日期。 1.2 設(shè)計(jì)容 流水燈就是一組燈，在控制系統(tǒng)的控制下按照程序設(shè)定的順序和時(shí)間 來發(fā)亮和熄滅， 有這樣就能形成一定的視覺效果。 本流水燈設(shè)計(jì)實(shí)際上就 是一個(gè)帶有八個(gè)發(fā)光二極管的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，即為由發(fā)光二極管、 晶振、復(fù)位、電源等電子原器件構(gòu)成的電路和控制單片機(jī)的程序組成的流 水燈控制系統(tǒng)。 通過編寫程序可以做出從左向右， 從右向左， 從中間向兩 邊，從兩邊向中間等等美輪美奐的效果。 本設(shè)計(jì)涉及到了 STC89C52 單片 機(jī)，所有的設(shè)

3、計(jì)都是基于該單片機(jī)開發(fā)的。 本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)的是從左到右 依次點(diǎn)亮的流水燈設(shè)計(jì)， 要實(shí)現(xiàn)這種發(fā)光效果， 要將幾個(gè)發(fā)光二極管依次 點(diǎn)亮、 熄滅，發(fā)光二極管便會(huì)一亮一滅地成為流水燈了。 是最實(shí)用也是比 較簡(jiǎn)潔的方法。 2 原理及分析 如圖 1 所示即為流水燈設(shè)計(jì)的硬件原理圖 硬件原理： 圖 1 流水燈硬件原理圖 從圖1中可以看出，發(fā)光二極管LED的所有陽極連在一起，屬于共陽極 的連接方法，此時(shí)LED低電平有效，即如果要讓接在P10 口的LED1亮起來, 那么只要把P10口的電平變?yōu)榈碗娖骄涂梢粤耍?相反，如果要接在P10 口的 LED1熄滅，就要把P10 口的電平變?yōu)楦唠娖?；同理，接?P11P17

4、 口的其 他7個(gè)LED的點(diǎn)亮和熄滅的方法同LED!因此，要實(shí)現(xiàn)流水燈功能，我們 只要將發(fā)光二極管LEDLED8依次點(diǎn)亮、熄滅，8只LED燈便會(huì)一亮一暗 的做流水燈了。 在此我們還應(yīng)注意一點(diǎn)， 由于人眼的視覺暫留效應(yīng)以及單片 機(jī)執(zhí)行每條指令的時(shí)間很短， 我們?cè)诳刂瓢l(fā)光二極管亮滅的時(shí)候應(yīng)該適當(dāng)延 時(shí)一段時(shí)間，否則我們就看不到“流水”效果了。實(shí)際開發(fā)板的流水燈布局 如圖 2 所示。 圖 2 實(shí)際開發(fā)板的流水燈布局 3設(shè)計(jì)過程和程序代碼 3.1 總設(shè)計(jì)框圖： 總設(shè)計(jì)框圖如圖3所示 圖3 3.2 LED流水效果設(shè)計(jì) 單片機(jī)I/O的應(yīng)用最典型的是通過I/O 口與LED構(gòu)成顯示電路。利 用單只LED組合排列

5、成“ 1字型，圖中共用八個(gè)LED，從上到下依次顯 示采用動(dòng)態(tài)顯示。 * 3.3 按鍵控制 按鍵處理設(shè)置為：初始狀態(tài)，當(dāng)按鍵 K2沒有按下時(shí)，標(biāo)志位為1, 8個(gè)LED燈按 從上到下的順序依次亮滅；當(dāng)K2按下時(shí)，標(biāo)志位取反，8個(gè)LED首先按照從上到下的 順序依次亮滅，然后按照從下到上再從上到下的順序來回亮滅。當(dāng) K2再次被按下時(shí)， 標(biāo)志位再次取反，回到初始狀態(tài)，如此循環(huán)， K1是復(fù)位鍵。 3.4 復(fù)位電路 按鍵電平復(fù)位，分壓復(fù)位 39 22p1 12M U1 3.5 10K C3 lOuf I I I 叱 TALI POjOAADO P0.1/AD1 P0.2/AD2 XTAL2 P0.3/AD3

6、 P04/AD4 P0.5/AD5 P06/AD6 RST P07/AD7 P2D鷗 P2.1/AS P2.2VA10 PSEN P2.3/A11 ALE P2.4/An Ea. P25XM3 P2.6/A14 PQ.7XM5 19 IB 36 33 32 21 2f 程序控制流程圖 程序控制流程圖如圖10所 3.6 程序代碼 單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成， 上述硬件原理圖搭建完成上電之 后，我們還不能看到流水燈循環(huán)點(diǎn)亮的現(xiàn)象， 我們還需要告訴單片機(jī)怎么來 進(jìn)行工作，即編寫程序控制單片機(jī)相應(yīng)管腳電平的高低變化， 來實(shí)現(xiàn)發(fā)光二 極管的一亮一滅。 軟件編程是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的一個(gè)重要的組成部分

7、， 是 單片機(jī)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。 “流水燈”的流向方式有很多種，有從 上向下流 ，有下向上流 ，也有 兩邊向流 、部向外流 好多方法都可以實(shí)現(xiàn)這些功能， 可是某些編程方 法比較繁瑣，本次課程設(shè)計(jì)的這種方法是比較常用，比較實(shí)用，也是比較簡(jiǎn) 潔的方法， 此方法實(shí)現(xiàn)的是發(fā)光二極管從上到下依次點(diǎn)亮， 然后由按鍵控制 流水燈有沒有循環(huán)效果?？刂?個(gè)發(fā)光二極管時(shí)，可以對(duì)P1 口直接賦值，8 個(gè) LED 用 2 位 16 進(jìn)制就可以表示其狀態(tài)，例如讓第一個(gè)燈亮，其他燈滅， 用二進(jìn)制表示為1111 1110B,即16進(jìn)制的Oxfe。同理第二個(gè)燈亮則有1111 1101B，即Oxfd,依此類推 實(shí)現(xiàn)上述功能的程

8、序代碼如下： 源代碼： #include /52 單片機(jī)頭文件，一般不要改動(dòng)，里面包含特殊 功能寄存器的定義 #include /為下面使用其部函數(shù)循環(huán)左移和循環(huán)右移添加的頭文 件 #define uchar unsigned char /將 unsigned char定義為 uchar, 簡(jiǎn)化輸寫。提 高編程速度 #define uint unsigned int 將 unsigned char定義為 uint，簡(jiǎn)化輸寫。提高編 程速度 sbit k2=P3A0;/按鍵 k2，連接在 P3.0 上 uchar led; uint i,j; /*延時(shí)子程序 */ void delayms(ui

9、nt time) while(time-) for(j=0;j110;j+);/大約為1ms,但不是很精確 /* 主程序 */ void main() char flag=1;/用于標(biāo)志按鍵，按鍵每按下一次取反 while(1)/死循環(huán)，程序永遠(yuǎn)在循環(huán)里面運(yùn)行。 if(k2=0) flag=flag; delayms(200); /消除抖動(dòng)，盡量避免一次按鍵當(dāng)成幾次按鍵 if(flag=0) led=0 xfe; for(i=0;i8;i+) P1=led ; 效果，大約 led=_crol_(led,1); /將 led 循環(huán)左移 1 位 delayms(500); / 延時(shí)一會(huì)才能看到流水

10、 500ms if(flag=1) led=0 xfe; for(i=0;i8;i+) P1=led; led=_crol_(led,1); /循環(huán)左移 delayms(500); for(i=0;i8;i+) P1=led; led=_cror_(led,1); / 循環(huán)右移 delayms(500); 編譯及下載過程 接下來，我們將上述程序編譯， 并用相應(yīng)軟件將 .hex 文件燒寫到單片機(jī) 芯片中，在使用軟件燒寫 .hex 文件時(shí)注意單片機(jī)的選型及其他一些問題， 燒 寫后的單片機(jī)電路板上可以看到 LED 的流水 效果，但源程序看起來更加 簡(jiǎn)潔，直觀。其實(shí)STC89C52單片機(jī)有的指令常用，

11、有的指令不常用，只要 遵守語法規(guī)則，可以用這些指令 “組合 ”成我們想象到的很多程序。當(dāng)然，有 時(shí)一條指令可以替代很多條指令，這樣會(huì)使程序簡(jiǎn)潔，程序代碼減少，在編 寫較大程序時(shí)可以讓單片機(jī)的存儲(chǔ)器放得下你需要的代碼， 這也是單片機(jī)高 手所追求的 “程序簡(jiǎn)潔高效 ”。 4 設(shè)計(jì)結(jié)果與分析 4.1 設(shè)計(jì)結(jié)果 打開安裝好的 Uvison 4.0 軟件，關(guān)閉之前打開的所有工程，重新新 建一個(gè)工程，并選擇Atmel公司的AT89C52芯片，保存在相應(yīng)位置，然后 新建一個(gè).C文件，并將.C文件添加進(jìn)剛才新建的工程。再將上述 C語言 代碼輸入該文件，單擊“編譯”按鈕，過程中出現(xiàn)一些小錯(cuò)誤，經(jīng)過我仔 細(xì)檢查進(jìn)

12、行反復(fù)調(diào)試，最終將程序編譯成功。軟件編寫成功之后，輸出.hex 文件。 然后將單片機(jī)用連在電腦上，利用單片機(jī)專門的燒寫程序通過串口 將.hex文件正確燒寫進(jìn)單片機(jī)打開單片機(jī)電源即可看到流水燈效果。 4.2 設(shè)計(jì)結(jié)果分析 該設(shè)計(jì)可以能看到單一方向的流水燈和循環(huán)流水燈的效果， 可是也有 待改進(jìn)之處，例如 ：延時(shí)的精確性方面，可以考慮用定時(shí)器對(duì)延時(shí)的精 確性進(jìn)行改進(jìn)， 而且流水燈是單一的顏色和亮度， 需要在發(fā)光二極管顏色 的種類以及顏色的明暗的設(shè)置上再做改進(jìn)。 本程序?qū)崿F(xiàn)的功能比較簡(jiǎn)單， 其實(shí)我們可以在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展更復(fù)雜的 流水燈控制。 比如再增加一排流水燈， 同時(shí)顯示不同的流水花樣， 控制流 水燈

13、顯示數(shù)字或圖案，以及可以通過流水燈做搖搖棒等等。 用STC89C52單片機(jī)設(shè)計(jì)的該流水燈具有體積小、功能強(qiáng)、成本低、 應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)， 可以說， 智能控制與自動(dòng)控制的核心即單片機(jī)。 單片機(jī) 的最明顯的優(yōu)勢(shì)，就是便于植入到各種儀器，設(shè)備中。 通過這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我不僅加深了對(duì)單片機(jī)理論知識(shí)的理解， 而且能將單片機(jī)理論知識(shí)很好地應(yīng)用到實(shí)踐中去，使理論與實(shí)際相結(jié)合， 使我的理論知識(shí)得到了鞏固， 在查資料翻閱資料的過程中也豐富了我的知 識(shí)閱歷。 與此同時(shí)， 也學(xué)會(huì)了之前沒怎么接觸的硬件焊接工作， 對(duì)構(gòu)成單 片機(jī)最小系統(tǒng)的一些元器件也有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。 在這次課程設(shè)計(jì)中我看到了自己眼高手低的缺點(diǎn)， 對(duì)一些基礎(chǔ)知識(shí)掌 握得還不是很好， 而且以前所學(xué)的知識(shí)遺忘了很多， 體會(huì)到了那種書到用 時(shí)