基于C51的流水燈設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、學(xué)號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：10（2）班姓名：指導(dǎo)教師：馮 康成績：計(jì)算機(jī)與信息工程系年 月 日基于C51的流水燈設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)內(nèi)容1.1 設(shè)計(jì)用途當(dāng)今的社會是一個(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，提醒著我們要遵紀(jì)交通規(guī)則，在霓虹閃爍的繁華

2、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大廈的自動門上都裝有自動流水燈，告訴人們的時(shí)間和日期。1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)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)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)

3、，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)光二極管便會一亮一滅地成為流水燈了。是最實(shí)用也是比較簡潔的方法。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)榈碗娖骄涂梢粤耍幌喾?，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，接在P11P17口的其他7個(gè)LED的點(diǎn)亮和熄滅的方法同LED1。因此，要實(shí)現(xiàn)流水燈功能，我們只要將發(fā)光二極管LED1LED8依次點(diǎn)亮、

4、熄滅，8只LED燈便會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，我們在控制發(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STC89C52單片機(jī)電源驅(qū)動按鍵控制流水燈顯示時(shí)鐘電路復(fù)位電路圖33.2 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組合排列成“1字型，圖中共用八個(gè)LED，從上到下依次顯示采用動態(tài)顯示。3.3 按鍵控制按鍵處理設(shè)置為

5、：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。3.5 程序控制流程圖程序控制流程圖如圖10所LED燈從上至下亮滅，再從下至上循環(huán)亮滅否flag=0是主程序運(yùn)行LED燈一直從上到下亮滅開始流水燈顯示K2被按下flag=flag,消抖是否圖103.6 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

6、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，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，也有兩邊向內(nèi)流、內(nèi)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，

7、用二進(jìn)制表示為1111 1110B，即16進(jìn)制的0xfe。同理第二個(gè)燈亮則有1111 1101B,即0xfd,依此類推實(shí)現(xiàn)上述功能的程序代碼如下：源代碼：#include /52單片機(jī)頭文件，一般不要改動，里面包含特殊功能寄存器的定義#include /為下面使用其內(nèi)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，簡化輸寫。提高編程速度 #define uint unsigned int /將unsigned char定義為uint，簡化輸寫。提高編程速度sbit k2=P30; /按鍵k2，連接在P3

8、.0上uchar led;uint i,j;/*延時(shí)子程序*/void delayms(uint 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，盡量避免一次按鍵當(dāng)成幾次按鍵if(flag=0)led=0xfe;for(i=0;i8;i+)P1=led;led=_crol_(led,1); /將led循環(huán)左移1位delayms

9、(500); /延時(shí)一會才能看到流水效果，大約500ms if(flag=1)led=0xfe;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潔，直觀。其實(shí)STC89C52單片機(jī)有的指令常用，有的

10、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，這樣會使程序簡潔，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)行反復(fù)調(diào)試，最終將程序編譯成功。軟件編寫成

11、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

12、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，智能控制與自動控制的核心即單片機(jī)。單片機(jī)的最明顯的優(yōu)勢，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)，我不僅加深了對單片機(jī)理論知識的理解，而且能將單片機(jī)理論知識很好地應(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閱歷。與此同時(shí)，也學(xué)會了之前沒怎么接觸的硬件焊接工作，對構(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。在這次課程設(shè)計(jì)中我看到了自己眼高手低的缺點(diǎn)，對一些基礎(chǔ)知識掌握得還不是很好，而且以前所學(xué)的知識遺忘了很多，體會到了那種書到用時(shí)方恨少的感覺！鑒于此，以后我要不斷充電，不斷提升自己，經(jīng)?；仡櫵鶎W(xué)的知識，養(yǎng)成良好的