畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）可控多顯示智能節(jié)日彩燈系統(tǒng)基于51單片機(jī)的32路流水燈

1、_ 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）設(shè)計(jì)（論文）題目： 可控多顯示智能節(jié)日彩燈系統(tǒng)系 別： 電子工程系 1專 業(yè)： 應(yīng)用電子技術(shù) 1班 級： 1姓 名： 1學(xué) 號： 1指導(dǎo)教師： 完成時(shí)間： 年月 目錄摘要3關(guān)鍵字4第一章 課題概述41.1 課題簡介41.2 設(shè)計(jì)任務(wù)4 1.3 系統(tǒng)的主要功能4 1.4 流水燈的5種狀態(tài)5 1.5流水燈的工作流程5第二章 硬件電路的設(shè)計(jì)52.1芯片的選擇52.2 晶振電路的設(shè)計(jì)122.3 顯示電路的設(shè)計(jì)122.4 輸入電路的設(shè)計(jì)142.5復(fù)位電路的設(shè)計(jì)142.6 擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)15 2.7 74ls373譯碼電路的設(shè)計(jì)16 2.8原理圖17第三章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)18 3

2、.1 主程序的程序流程圖18 3.2 40ms延時(shí)子程序設(shè)計(jì)183.3 時(shí)間調(diào)整子程序流程圖193.4狀態(tài)調(diào)整子程序流程圖下203.5 匯編語言程序20第四章 系統(tǒng)仿真28proteus軟件簡介28第五章 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) 29 心得體會 29附錄311、參考文獻(xiàn)312、元器件清單323、電路原理圖33可控多顯示智能節(jié)日彩燈系統(tǒng) -基于51單片機(jī)的32路流水燈【摘要】科技發(fā)展日新月異，在電子領(lǐng)域尤其是自動化智能控制領(lǐng)域，傳統(tǒng)的分立元件或數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，正以前所未見的速度被單片機(jī)智能控制系統(tǒng)所取代。單片機(jī)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，智能控制與自動控制的核心就是單片

3、機(jī)。有關(guān)led技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，如今的led已經(jīng)成為了顯示領(lǐng)域的熱門關(guān)鍵詞，優(yōu)越的技術(shù)特性和下降的成本讓它的普及之路越發(fā)光明，商業(yè)展示、體育場館、戶外廣告乃至日常應(yīng)用都將成為led設(shè)備展示自己的舞臺。本設(shè)計(jì)是利用at89c51單片機(jī)及外圍接口實(shí)現(xiàn)的32路流水燈顯示系統(tǒng)，利用單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的定時(shí)和計(jì)數(shù)的原理，將軟件和硬件有機(jī)的結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠正確的進(jìn)行計(jì)時(shí)，同時(shí)使數(shù)碼管能夠正確的狀態(tài)，用開關(guān)做鍵盤輸出，led燈顯示使系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)32路流水燈的幾種種不同的顯示狀態(tài)。【關(guān)鍵詞】 單片機(jī)，自動化，智能控制，led, 流水燈第一章 課題概述1.1課題簡介早期單片機(jī)開發(fā)人員就是使用人工編寫的二

4、進(jìn)制代碼交給單片機(jī)去工作的。今天，我們不必用煩人的二進(jìn)制去編寫程序，完全可以將我們?nèi)菀桌斫獾摹俺绦蛘Z言”通過“翻譯”軟件“翻譯”成單片機(jī)所需的二進(jìn)制代碼，然后交給單片機(jī)去執(zhí)行。這里的“程序語言”目前主要有匯編語言和c語言兩種；在這里我們所說的“翻譯”軟件，同行們都叫它為“編譯器”，將“程序語言”通過編譯器產(chǎn)生單片機(jī)的二進(jìn)制代碼的過程叫編譯。我們將流水燈實(shí)驗(yàn)寫為匯編語言程序。 單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成，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)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。使系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)：32

5、路流水燈4種不同的顯示狀態(tài)。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)每當(dāng)夜幕降臨，我們可以看到大街各式各樣廣告牌上漂亮的霓虹燈，看起來令人賞心悅目，為夜幕中的城市增添了不少亮麗色彩。其實(shí)這些霓虹燈的工作原理和單片機(jī)流水燈是一樣的，只不過霓虹燈的花樣更多，看起來更漂亮一些。本課題詳細(xì)地介紹了一種由at89c51集成塊編程實(shí)現(xiàn)的控制電路，它完成了單片機(jī)流水燈控制功能，并給出了具體的硬件電路和相應(yīng)的程序。通過這次設(shè)計(jì)掌握51單片機(jī)的原理, 鞏固已學(xué)的理論知識，建立單片機(jī)理論和實(shí)踐的結(jié)合。1.3系統(tǒng)的主要功能 本系統(tǒng)是利用單片機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)的32路流水燈，p0，p2口作為輸出口，控制32個(gè)led燈，p1口作為led數(shù)碼管顯示

6、輸出，用于顯示流水燈的5個(gè)狀態(tài)，p3.2，p3.3外接兩個(gè)按鍵s2，s3，其中s2調(diào)整功能，s3調(diào)整時(shí)間。 1.4流水燈的5種的狀態(tài)狀態(tài)0：數(shù)碼管顯示0，燈不亮。狀態(tài)1: 數(shù)碼管顯示1，燈一位暗點(diǎn)左移32次，再一位亮點(diǎn)右移32次，依次循環(huán)。狀態(tài)2：數(shù)碼管顯示2，先pb,pa口依次向右移動，pc,pa2依次向左移動；再pa,pb口依次向左移動，pa2,pc口依次向右移動。狀態(tài)3：數(shù)碼管顯示3，燈2位點(diǎn)亮左移31次，再右移31次，依次循環(huán)狀態(tài)4：數(shù)碼管顯示4，循環(huán)上述狀態(tài)1到狀態(tài)3。1.5流水燈的工作流程流水燈的工基本作原理：在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，主要是通過外接的2個(gè)按鍵來分別改變顯示狀態(tài)和控制led

7、燈點(diǎn)亮的速度，2個(gè)按鍵在使用時(shí)，設(shè)定為下降沿觸發(fā)，當(dāng)有按鍵按下，響應(yīng)中斷一次。第二章 硬件電路的設(shè)計(jì)2.1芯片的選擇（簡介）芯片的選擇按照單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展與系統(tǒng)配置狀況，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可分為最小系統(tǒng)、最小功耗系統(tǒng)及典型系統(tǒng)等。at89c51簡介：at89c51單片機(jī)是美國atmel公司生產(chǎn)的低電壓、高性能cmos 8位單片機(jī)，具有豐富的內(nèi)部資源：4kb閃存、128bram、32根i/o口線、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、5個(gè)向量兩級中斷結(jié)構(gòu)、2個(gè)全雙工的串行口，具有4.255.50v的電壓工作范圍和024mhz工作頻率。是一種帶4k字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器（fperomflash program

8、mable and erasable read only memory）的低電壓、高性能cmos 8位微處理器， 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(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用atmel高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(gè)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。at89c單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。外形及引腳排列如圖所示主要特性：與mcs-51 兼容4k字節(jié)可編

9、程閃爍存儲器壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：0hz-24mhz三級程序存儲器鎖定1288位內(nèi)部ram32可編程i/o線兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路管腳說明：vcc：供電電壓。gnd：接地。p0口：p0口為一個(gè)8位漏級開路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p0口的管腳第一次寫1時(shí)，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)/地址的第八位。在fiash編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部必須被拉高。p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻

10、的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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為第八位地址接收。p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時(shí)，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(shí)，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)

11、據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門電流。當(dāng)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）這是由于上拉的緣故。p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能p3.0 rxd（串行輸入口）p3.1 txd（串行輸出口）p3.2 /int0（外部中斷0）p3.3 /int1（外部中斷1）p3.4 t0（記時(shí)器0外部輸入）p3.5 t1（記時(shí)器1外部輸入

12、）p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）p3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ale/prog：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(gè)ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)， ale只有在執(zhí)行mov

13、x，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。/psen：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的/psen信號將不出現(xiàn)。/ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時(shí)，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(shí)，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平時(shí)，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）。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。xt

14、al2：來自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性:xtal1和xtal2分別為反向放大器的輸入和輸出。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(shí)鐘源驅(qū)動器件，xtal2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對外部時(shí)鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。芯片擦除：整個(gè)perom陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，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(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，at89c51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩

15、種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，cpu停止工作。但ram，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存ram的內(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(gè)硬件復(fù)位為止。串口通訊單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和特殊寄存器，這是你編寫軟件的關(guān)鍵。至于串口通信需要用到那些特殊功能寄存器呢，它們是scon，tcon，tmod，scon等，各代表什么含義呢？sbuf數(shù)據(jù)緩沖寄存器這是一個(gè)可以直接尋址的串行口專用寄存器。有朋友這樣問起過“為何在串行口收發(fā)中，都只是使用到同一個(gè)寄存器sbuf？而不是收發(fā)各用一個(gè)寄存器。”實(shí)際上sbuf 包含了兩個(gè)獨(dú)立的寄存器，一個(gè)是發(fā)送寄存，另一個(gè)是接收寄存器，但它

16、們都共同使用同一個(gè)尋址地址99h。cpu 在讀sbuf 時(shí)會指到接收寄存器，在寫時(shí)會指到發(fā)送寄存器，而且接收寄存器是雙緩沖寄存器，這樣可以避免接收中斷沒有及時(shí)的被響應(yīng)，數(shù)據(jù)沒有被取走，下一幀數(shù)據(jù)已到來，而造成的數(shù)據(jù)重疊問題。發(fā)送器則不需要用到雙緩沖，一般情況下我們在寫發(fā)送程序時(shí)也不必用到發(fā)送中斷去外理發(fā)送數(shù)據(jù)。操作sbuf寄存器的方法則很簡單，只要把這個(gè)99h 地址用關(guān)鍵字sfr定義為一個(gè)變量就可以對其進(jìn)行讀寫操作了，如sfr sbuf = 0x99;當(dāng)然你也可以用其它的名稱。通常在標(biāo)準(zhǔn)的reg51.h 或at89x51.h 等頭文件中已對其做了定義，只要用#include 引用就可以了。sc

17、on 串行口控制寄存器通常在芯片或設(shè)備中為了監(jiān)視或控制接口狀態(tài)，都會引用到接口控制寄存器。scon 就是51 芯片的串行口控制寄存器。它的尋址地址是98h，是一個(gè)可以位尋址的寄存器，作用就是監(jiān)視和控制51 芯片串行口的工作狀態(tài)。51 芯片的串口可以工作在幾個(gè)不同的工作模式下，其工作模式的設(shè)置就是使用scon 寄存器。它的各個(gè)位的具體定義如下：sm0 sm1 sm2 ren tb8 rb8 ti rism0、sm1 為串行口工作模式設(shè)置位，這樣兩位可以對應(yīng)進(jìn)行四種模式的設(shè)置。串行口工作模式設(shè)置。sm0 sm1 模式 功能波特率0 0 0 同步移位寄存器 fosc/120 1 1 8位uart 可

18、變1 0 2 9位uart fosc/32 或fosc/641 1 3 9位uart 可變在這里只說明最常用的模式1，其它的模式也就一一略過，有興趣的朋友可以找相關(guān)的硬件資料查看。表中的fosc 代表振蕩器的頻率，也就是晶振的頻率。uart 為(universal asynchronous receiver）的英文縮寫。sm2 在模式2、模式3 中為多處理機(jī)通信使能位。在模式0 中要求該位為0。rem 為允許接收位，rem 置1 時(shí)串口允許接收，置0 時(shí)禁止接收。rem 是由軟件置位或清零。如果在一個(gè)電路中接收和發(fā)送引腳p3.0,p3.1 都和上位機(jī)相連，在軟件上有串口中斷處理程序，當(dāng)要求在處

19、理某個(gè)子程序時(shí)不允許串口被上位機(jī)來的控制字符產(chǎn)生中斷，那么可以在這個(gè)子程序的開始處加入rem=0 來禁止接收，在子程序結(jié)束處加入rem=1 再次打開串口接收。大家也可以用上面的實(shí)際源碼加入rem=0 來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。tb8 發(fā)送數(shù)據(jù)位8，在模式2 和3 是要發(fā)送的第9 位。該位可以用軟件根據(jù)需要置位或清除，通常這位在通信協(xié)議中做奇偶位，在多處理機(jī)通信中這一位則用于表示是地址幀還是數(shù)據(jù)幀。rb8 接收數(shù)據(jù)位8，在模式2 和3 是已接收數(shù)據(jù)的第9 位。該位可能是奇偶位，地址/數(shù)據(jù)標(biāo)識位。在模式0 中，rb8 為保留位沒有被使用。在模式1 中，當(dāng)sm2=0，rb8 是已接收數(shù)據(jù)的停止位。ti 發(fā)送中斷標(biāo)

20、識位。在模式0，發(fā)送完第8 位數(shù)據(jù)時(shí)，由硬件置位。其它模式中則是在發(fā)送停止位之初，由硬件置位。ti 置位后，申請中斷，cpu 響應(yīng)中斷后，發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。在任何模式下，ti 都必須由軟件來清除，也就是說在數(shù)據(jù)寫入到sbuf 后，硬件發(fā)送數(shù)據(jù)，中斷響應(yīng)（如中斷打開），這時(shí)ti=1，表明發(fā)送已完成，ti 不會由硬件清除，所以這時(shí)必須用軟件對其清零。ri 接收中斷標(biāo)識位。在模式0，接收第8 位結(jié)束時(shí)，由硬件置位。其它模式中則是在接收停止位的半中間，由硬件置位。ri=1，申請中斷，要求cpu 取走數(shù)據(jù)。但在模式1 中，sm2=1時(shí)，當(dāng)未收到有效的停止位，則不會對ri 置位。同樣ri 也必須要靠軟件清除

21、。常用的串口模式1 是傳輸10 個(gè)位的，1 位起始位為0,8 位數(shù)據(jù)位，低位在先，1 位停止位為1。它的波特率是可變的，其速率是取決于定時(shí)器1 或定時(shí)器2 的定時(shí)值（溢出速率）。at89c51 和at89c2051 等51 系列芯片只有兩個(gè)定時(shí)器，定時(shí)器0 和定時(shí)器1，而定時(shí)器2是89c52 系列芯片才有的。波特率在使用串口做通訊時(shí)，一個(gè)很重要的參數(shù)就是波特率，只有上下位機(jī)的波特率一樣時(shí)才可以進(jìn)行正常通訊。波特率是指串行端口每秒內(nèi)可以傳輸?shù)牟ㄌ匚粩?shù)。有一些初學(xué)的朋友認(rèn)為波特率是指每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，如標(biāo)準(zhǔn)9600 會被誤認(rèn)為每秒種可以傳送9600個(gè)字節(jié)，而實(shí)際上它是指每秒可以傳送9600 個(gè)二進(jìn)

22、位，而一個(gè)字節(jié)要8 個(gè)二進(jìn)位，如用串口模式1 來傳輸那么加上起始位和停止位，每個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)就要占用10 個(gè)二進(jìn)位，9600 波特率用模式1 傳輸時(shí)，每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)是960010960 字節(jié)。51 芯片的串口工作模式0的波特率是固定的，為fosc/12，以一個(gè)12m 的晶振來計(jì)算，那么它的波特率可以達(dá)到1m。模式2 的波特率是固定在fosc/64 或fosc/32，具體用那一種就取決于pcon 寄存器中的smod位，如smod 為0，波特率為focs/64,smod 為1，波特率為focs/32。模式1 和模式3 的波特率是可變的，取決于定時(shí)器1 或2（52 芯片）的溢出速率。那么我們怎么去計(jì)算

23、這兩個(gè)模式的波特率設(shè)置時(shí)相關(guān)的寄存器的值呢？可以用以下的公式去計(jì)算。波特率（2smod32）定時(shí)器1 溢出速率上式中如設(shè)置了pcon 寄存器中的smod 位為1 時(shí)就可以把波特率提升2 倍。通常會使用定時(shí)器1 工作在定時(shí)器工作模式2 下，這時(shí)定時(shí)值中的tl1 做為計(jì)數(shù)，th1 做為自動重裝值 ，這個(gè)定時(shí)模式下，定時(shí)器溢出后，th1 的值會自動裝載到tl1，再次開始計(jì)數(shù)，這樣可以不用軟件去干預(yù)，使得定時(shí)更準(zhǔn)確。在這個(gè)定時(shí)模式2 下定時(shí)器1 溢出速率的計(jì)算公式如下：溢出速率（計(jì)數(shù)速率）/(256th1)上式中的“計(jì)數(shù)速率”與所使用的晶體振蕩器頻率有關(guān)，在51 芯片中定時(shí)器啟動后會在每一個(gè)機(jī)器周期使

24、定時(shí)寄存器th 的值增加一，一個(gè)機(jī)器周期等于十二個(gè)振蕩周期，所以可以得知51 芯片的計(jì)數(shù)速率為晶體振蕩器頻率的1/12，一個(gè)12m 的晶振用在51 芯片上，那么51 的計(jì)數(shù)速率就為1m。通常用11.0592m 晶體是為了得到標(biāo)準(zhǔn)的無誤差的波特率，那么為何呢？計(jì)算一下就知道了。如我們要得到9600 的波特率，晶振為11.0592m 和12m，定時(shí)器1 為模式2，smod 設(shè)為1，分別看看那所要求的th1 為何值。代入公式：11.0592m9600(232)(11.0592m/12)/(256-th1)th125012m9600(232)(12m/12)/(256-th1)th1249.49上面的

25、計(jì)算可以看出使用12m 晶體的時(shí)候計(jì)算出來的th1 不為整數(shù)，而th1 的值只能取整數(shù)，這樣它就會有一定的誤差存在不能產(chǎn)生精確的9600 波特率。當(dāng)然一定的誤差是可以在使用中被接受的，就算使用11.0592m 的晶體振蕩器也會因晶體本身所存在的誤差使波特率產(chǎn)生誤差，但晶體本身的誤差對波特率的影響是十分之小的，可以忽略不計(jì)。at89c51單片機(jī)是美國atmel公司生產(chǎn)的低電壓、高性能cmos 8位單片機(jī)，具有豐富的內(nèi)部資源：4kb閃存、128bram、32根i/o口線、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、5個(gè)向量兩級中斷結(jié)構(gòu)、2個(gè)全雙工的串行口，具有4.255.50v的電壓工作范圍和024mhz工作頻率，使

26、用at89c51單片機(jī)時(shí)無須外擴(kuò)存儲器。因此，本流水燈實(shí)際上就是一個(gè)帶有32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、電源等電路和必要的軟件組成的單個(gè)單片機(jī)。單片機(jī)內(nèi)部最核心的部分是cpu，cpu主要功能是產(chǎn)生各種控制信號，控制存儲器、輸入/輸出端口的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算以及位操作處理等，cpu按期功能可分為運(yùn)算器和控制器兩部分?？刂破饔沙绦蛴?jì)數(shù)器 pc、指令存儲器、指令譯碼器、實(shí)時(shí)控制與條件轉(zhuǎn)移邏輯電路等組成。它的功能是對來自存儲器中的指令進(jìn)行譯碼，通過實(shí)時(shí)控制電路在規(guī)定的時(shí)刻發(fā)出各種操作所需的內(nèi)部和外部的控制信號，是各部分協(xié)調(diào)工作，完成指令所規(guī)定的操作。

27、運(yùn)算器由累加器acc、程序狀態(tài)字寄存器psw、bcd碼運(yùn)算調(diào)整電路等組成。為了提高數(shù)據(jù)處理和位操作功能，片內(nèi)增加了一個(gè)通用寄存器b和一些專用寄存器，還增加了位處理邏輯電路的功能。2.2 晶振電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)必須在時(shí)鐘的驅(qū)動下才能工作，單片機(jī)的定時(shí)控制功能是用時(shí)鐘電路和振蕩器完成的，單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路，只需要外界一個(gè)振蕩源就能產(chǎn)生一定的時(shí)鐘信號送到單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)單元，為整個(gè)系統(tǒng)提供一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，根據(jù)硬件電路的的不同，連接方式分為內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式，本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部始終方式，時(shí)鐘電路如圖所示：選用石英晶體振蕩器，其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率決定，電路中兩個(gè)電容c1、c2的作用有

28、兩個(gè)：一是幫助振蕩器起振；二是對振蕩器的頻率進(jìn)行微調(diào)。典型值為20pf。時(shí)鐘周期是指單片機(jī)在工作時(shí)，由內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生或由外直接的送至內(nèi)部控制邏輯單元的時(shí)鐘信號的周期。其大小是時(shí)鐘信號頻率的倒數(shù)，用fosc表示，圖中時(shí)鐘頻率為12mhz，即fosc=1/12 us2.3顯示電路的設(shè)計(jì) 32個(gè)led燈的顯示早在幾年以前l(fā)ed就以低功耗、超常使用壽命被廣泛應(yīng)用到信號指示、數(shù)碼顯示等弱電領(lǐng)域，如今超高亮led的研制成功，才使它越來越多的用在戶外招牌、彩燈裝飾、甚至照明領(lǐng)域。目前大部分的指示燈及部分原來使用霓虹燈等裝飾照明的已經(jīng)改用了。 同時(shí)，隨著城市夜景亮化的擴(kuò)大，尤其國家倡導(dǎo)大力發(fā)展環(huán)保節(jié)能的綠色照

29、明后，具有非常廣闊的市場。普通的led發(fā)光二極管發(fā)光時(shí)的壓降位1.8v，發(fā)光電流為3-12ma，故限流電阻取300歐姆，如下圖所示1位的七段數(shù)碼管本次設(shè)計(jì)采用1位七段數(shù)碼管顯示，顯示方式有兩種:一種是靜態(tài)顯示，一種是動態(tài)顯示。靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是顯示效果穩(wěn)定不閃爍，程序編寫簡單，但占用端口資源多；動態(tài)顯示的特點(diǎn)是顯示穩(wěn)定性沒靜態(tài)好，程序編寫復(fù)雜，相對于靜態(tài)顯示而言占用端口資源較少，在本次設(shè)計(jì)中考慮到實(shí)際情況采用靜態(tài)方式，顯示電路如圖所示：因?yàn)椴捎玫氖枪碴柦臃ǖ乃奈粩?shù)碼管所以低電平才能點(diǎn)亮，在編寫程序時(shí)送0才能亮2.4 輸入電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用獨(dú)立式鍵盤的方法，有2個(gè)控制按鍵，如圖所示： 在單片機(jī)應(yīng)

30、用中鍵盤用得最多的形式是獨(dú)立式鍵盤和行列式鍵盤，各有自己的特點(diǎn)。獨(dú)立式鍵盤硬件電路簡單，在程序設(shè)計(jì)上也不復(fù)雜，一般用在對硬件電路要求不高的電路中；行列式鍵盤在硬件電路上比獨(dú)立式鍵盤復(fù)雜的多，二屆在程序算法上也比較繁瑣，但是在節(jié)省端口資源上有優(yōu)勢，更適用于多按鍵電路。2.5復(fù)位電路的設(shè)計(jì)為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5v5%，即4.755.25v。由于微機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號，因此在電源上電時(shí)，只有當(dāng)vcc超過4.75v低于5.25v以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號才被撤除，微機(jī)

31、電路開始正常工作。目前為止，單片機(jī)復(fù)位電路主要有四種類型：（1）微分型復(fù)位電路；（2）積分型復(fù)位電路；（3）比較器型復(fù)位電路；（4）看門狗型復(fù)位電路。 isa總線的復(fù)位信號到南橋之間會有一個(gè)非門，跟隨器或電子開關(guān)，常態(tài)時(shí)為低電平,復(fù)位時(shí)為高電平。ide的復(fù)位和isa總線正好相反，通常兩者之間會有一個(gè)非門或是一個(gè)反向電子開關(guān)，也就是說ide常態(tài)時(shí)為高電平，復(fù)位時(shí)為低電平，這里的高電平為5v或3.3v，低電平為0.5v以下的電位。復(fù)位時(shí)計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要工作狀態(tài)，以便中央處理器cpu和其他功能部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。單片機(jī)的復(fù)位引腳rst為第9引腳，只要將該引腳連續(xù)保持兩

32、個(gè)機(jī)器周期以上的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位，復(fù)位后單片機(jī)的各狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài)，電路如圖所示：由于單片機(jī)是高電平復(fù)位，所以當(dāng)按鍵按下時(shí)，單片機(jī)的9腳reset管腳處于高電平，此時(shí)單片機(jī)處于復(fù)位狀態(tài)。在設(shè)計(jì)中由于存在倒計(jì)時(shí)時(shí)間的記憶功能還是用到了軟復(fù)位，就是當(dāng)程序執(zhí)行完畢后將程序指針通過一條跳轉(zhuǎn)指令跳到程序執(zhí)行的的起始地址。 2.6擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)采用了2片8255擴(kuò)展口芯片，8255是一種可編程的并行i/o口接口芯片，它的內(nèi)部由端口、端口控制電路、數(shù)據(jù)總線緩沖器、讀/寫控制邏輯電路組成。該芯片的外部接口部分有3個(gè)8位并行i/o口，即a口、b口、c口，可由編程器決定這3個(gè)端口的功能。a組和b

33、組的控制電路合在一起構(gòu)成一個(gè)8位控制寄存器，每組控制電路既接受來自讀/寫控制邏輯電路的讀/寫命令，也從數(shù)據(jù)線接受來自cpu的控制字，并發(fā)出相應(yīng)的命令到各自管理的外設(shè)備接口通道，或?qū)Χ丝赾按位清0，置1。通,也也從數(shù)據(jù)線接受來自cpu的控制字，并發(fā)出過對8255可編程的并行i/o接口芯片和80c51單片機(jī)的可編程實(shí)現(xiàn)流水燈的正向逐個(gè)點(diǎn)亮，反向逐個(gè)點(diǎn)亮，間隔逐個(gè)點(diǎn)亮等。一位8255擴(kuò)展口芯片可擴(kuò)展24個(gè)口，故總共可以擴(kuò)展48個(gè)口，但本次只采用了32個(gè)口，如下圖所示2.7 74ls373譯碼電路的設(shè)計(jì)首先說74ls373不是單片機(jī)，而是一個(gè)邏輯芯片，看下面：74ls373是常用的地址鎖存器芯片，它實(shí)

34、質(zhì)是一個(gè)是帶三態(tài)緩沖輸出的8d觸發(fā)器，在單片機(jī)系統(tǒng)中為了擴(kuò)展外部存儲器，通常需要一塊74ls373芯片。(1).1腳是輸出使能(oe),是低電平有效,當(dāng)1腳是高電平時(shí),不管輸入3、4、7、8、13、14、17、18如何,也不管11腳(鎖存控制端,g)如何,輸出2(q0)、5(q1)、6(q2)、9(q3)、12(q4)、15(q5)、16(q6)、19(q7)全部呈現(xiàn)高阻狀態(tài)(或者叫浮空狀態(tài));(2).當(dāng)1腳是低電平時(shí),只要11腳(鎖存控制端,g)上出現(xiàn)一個(gè)下降沿,輸出2(q0)、5(q1)、6(q2)、9(q3)、12(q4)、15(q5)、16(q6)、19(q7)立即呈現(xiàn)輸入腳3、4、7

35、、8、13、14、17、18的狀態(tài). 鎖存端le 由高變低時(shí)，輸出端8 位信息被鎖存，直到le 端再次有效。 當(dāng)三態(tài)門使能信號oe為低電平時(shí)，三態(tài)門導(dǎo)通，允許q0q7輸出，oe為高電平時(shí)，輸出懸空。當(dāng)74ls373用作地址鎖存器時(shí)，應(yīng)使oe為低電平，此時(shí)鎖存使能端c為高電平時(shí)，輸出q0q7 狀態(tài)與輸入端d1d7狀態(tài)相同；當(dāng)c發(fā)生負(fù)的跳變時(shí)，輸入端d0d7 數(shù)據(jù)鎖入q0q7。51單片機(jī)的ale信號可以直接與74ls373的c連接。 2.8原理圖第三章軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.1 主程序的程序流程圖 主程序的功能是各功能單元的初始化，再根據(jù)r1的值，分別去執(zhí)行8個(gè)燈亮的狀態(tài)，利用散轉(zhuǎn)指令 jmp a+d

36、ptr 和轉(zhuǎn)移指令 ljmp 或ajmp 來實(shí)現(xiàn)?？驁D如下說明：r1中的值由按鍵s3按下的次數(shù)決定，范圍是00h04h共5個(gè)狀態(tài) 3.2 40ms延時(shí)子程序設(shè)計(jì)如下del: mov 20h, r2 ;時(shí)鐘頻率為6mhz mov r4, 20h del1: mov r5, #40 del2: mov r6, #250 del3: djnz r6, del3 djnz r5, del2 djnz r4,del1 ret延時(shí)子程序調(diào)用說明： r2為01h時(shí)，該延時(shí)子程序調(diào)用一次為40ms； r2為02h時(shí)，該延時(shí)子程序調(diào)用一次為80ms； r2為04h時(shí)，該延時(shí)子程序調(diào)用一次為160ms； r2為0

37、8h時(shí)，該延時(shí)子程序調(diào)用一次為320ms； r2為10h時(shí)，該延時(shí)子程序調(diào)用一次為640ms；3.3 時(shí)間調(diào)整子程序流程圖 每位燈亮?xí)r間的長短，是通過外中斷1外接按鍵s3來實(shí)現(xiàn)，r2的初始值為10h（16d），當(dāng)按鍵s3每按下一次（下降沿），r2的值除以2，若為00h，r2重新賦10h。這樣得到r2的值分別是10h，08h，04h，02h，01h。這些值決定調(diào)用40ms子程序的次數(shù)?？驁D如下 3.4狀態(tài)調(diào)整子程序流程圖 狀態(tài)值的調(diào)整時(shí)通過外中斷0外接按鍵s2來實(shí)現(xiàn)，r1的初始值為00h，當(dāng)按鍵s2每按下一次（下降沿），r1的值加1，并向p1口送顯示的字型碼，若超出08h，r1重新賦00h?？驁D

38、如下：3.5匯編語言程序 - 34 -org 0000h ljmp main0 org 0003h ljmp int0s org 0013h ljmp int1s org 0030h main0: mov r1,#00h mov r2, #10h mov ie, #85h mov ip, #01h mov tcon, #05h mov dptr, #7fffh mov a, #80h movx dptr, a mov dptr, #0ffffh movx dptr, a mov a,#00h mov dptr,#0fffch movx dptr,a mov r6,#3 mov dptr,#7f

39、fch loop0:movx dptr,a inc dptr djnz r6,loop0 mov p1,#00h lcall del lcall del lcall del lcall del mov a,#0ffh mov dptr ,#0fffch movx dptr,a mov dptr,#7ffch mov r6,#3 loop1:movx dptr,a inc dptr djnz r6,loop1 mov p1,#0c0h main: mov a,r1 rl a mov dptr,#table jmp a+dptr table:ajmp tab0 ajmp tab1 ajmp tab

40、2 ajmp tab3 ajmp tab4 ajmp main tab0:lcall del sjmp main tab1:lcall ml10 sjmp main tab2:lcall ml20 sjmp main tab3:lcall ml30 sjmp main tab4:lcall ml10 lcall ml20 lcall ml30 sjmp main sjmp main ml10:mov r7,#08h mov a,#00h mov dptr,#0fffch movx dptr,a mov dptr,#7ffch mov r6,#3 loop3:movx dptr,a inc dp

41、tr djnz r6,loop3 mov a,#01h mov dptr,#7ffch ml21:movx dptr,a lcall del rl a djnz r7,ml21 mov a,#00h movx dptr,a mov r7,#08h mov a,#01h inc dptr ml22:movx dptr,a lcall del rl a djnz r7,ml22 mov a,#00h movx dptr,a mov r7,#08h mov a,#01h inc dptr ml23:movx dptr,a lcall del rl a djnz r7,ml23 mov a,#00h

42、movx dptr,a mov r7,#08h mov a,#01h mov dptr,#0fffch ml24:movx dptr,a lcall del rl a djnz r7,ml24 mov a,#00h movx dptr,a mov r7,#08h mov a,#80h ml25:movx dptr,a lcall del rr a djnz r7,ml25 mov a,#00h movx dptr,a mov r7,#08h mov a,#80h mov dptr,#7ffeh ml26:movx dptr,a lcall del rr a djnz r7,ml26 mov a

43、,#00h movx dptr,a mov r7,#08h mov a,#80h mov dptr,#7ffdh ml27: movx dptr,a lcall del rr a djnz r7,ml27 mov a,#00h movx dptr,a mov r7,#08h mov a,#80h mov dptr,#7ffch ml28: movx dptr,a lcall del rr a djnz r7,ml28 mov a,#00h movx dptr,a ret ml20: mov r7,#08h mov a,#0ffh mov dptr,#0fffch movx dptr,a mov

44、 dptr,#7ffch mov r6,#3 loop5: movx dptr,a inc dptr djnz r6,loop5 mov 30h,#0feh mov 32h,#7fh ml41: mov a,30h mov dptr,#7ffeh movx dptr,a rl a mov 30h, a mov a,32h mov dptr,#7ffdh movx dptr,a rr a mov 32h,a lcall del djnz r7,ml41 mov a,#0ffh movx dptr,a mov dptr,#7ffeh movx dptr,a mov r7,#08h mov 30h,

45、#0feh mov 32h,#7fh ml42: mov a,30h mov dptr,#0fffch movx dptr,a rl a mov 30h,a mov a,32h mov dptr,#7ffch movx dptr,a rr a mov 32h,a lcall del djnz r7,ml42 mov a,#0ffh movx dptr,a mov dptr,#0fffch movx dptr,a mov r7,#08h mov 30h,#7fh mov 32h,#0feh ml43: mov a,30h mov dptr,#0fffch movx dptr,a rr a mov 30h,a mov a,32h mov dptr,#7ffch movx dptr,a rl a mov 32h,a lcall del djnz r7,ml43 mov a,#0ffh mov