倒數(shù)計數(shù)器課程設(shè)計匯總

1、湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院課程設(shè)計報告課程名稱：單片機(jī)原理及應(yīng)用 報告題目：花樣流水燈控制器 學(xué)生姓名：李陽 所在學(xué)院：信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)班級：電科 1401學(xué)生學(xué)號： 144290109指導(dǎo)教師：黃科2016年06月20日課程設(shè)計任務(wù)書7.報告題目花樣流水燈控制器完成時間學(xué)生姓名李陽班級指導(dǎo)教師黃科職稱2016.06.20講師1401總體設(shè)計要求和技術(shù)要點要求電路開啟后，紅黃綠三種顏色的燈在時鐘信號作用下按以下規(guī)律轉(zhuǎn)換狀 態(tài)。電路啟動后，要求紅黃綠三種顏色的燈在脈沖作用下順序，循環(huán)點亮。紅黃綠 燈每次亮的時間分別為5秒，5秒，10秒。工作內(nèi)容及時間進(jìn)度安排1、2、3、查閱資料，確定課題設(shè)計方案 繪

2、制完整的的電路原理圖 繪制程序流程圖134、5、6、編寫程序并調(diào)試6系統(tǒng)仿真，排除硬軟件錯誤 系統(tǒng)驗收6編寫課程設(shè)計報告、答辯月月月月月1415161720月20至24日課程設(shè)計成果1與設(shè)計內(nèi)容對應(yīng)的軟件程序2.課程設(shè)計總結(jié)報告摘要：電子技術(shù)實驗是一門重要的實踐性技術(shù)基礎(chǔ)課程。開設(shè)本課程的目的在于使學(xué)生理論聯(lián)系實際，在老師的指導(dǎo)下完成大綱規(guī)定的實驗任務(wù)。通過實 驗熟悉電工.電子技術(shù)的應(yīng)用中常用的設(shè)備和電子器件，熟悉常用儀器的使用方 法，掌握正確記錄.處理實驗數(shù)據(jù)、繪制曲線、分析實驗結(jié)果的方法，從而開發(fā) 學(xué)生分析問題或解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，實事求是的科 學(xué)態(tài)度，刻苦鉆研、勇

3、于探索和創(chuàng)新的開拓精神以及遵守紀(jì)律、團(tuán)結(jié)協(xié)作和愛護(hù) 公物的優(yōu)良品質(zhì)，為今后從事專業(yè)科研工作和工程技術(shù)工作打下良好的基礎(chǔ)。流水燈是一串按一定的規(guī)律像流水一樣連續(xù)閃亮。 流水燈控制是可編程控制 器的一個應(yīng)用，其控制思想在工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域也同樣適用。言，流水燈控制可用多種方法實現(xiàn)，但對現(xiàn)代可編程控制器而言，利用移位寄存 器實現(xiàn)最為便利。通常用左移寄存器實現(xiàn)燈的單方向移動；用雙向移位寄存器實 現(xiàn)燈的雙向移動。要求紅黃綠三種顏色的燈在時鐘信號作用下按以下規(guī)律轉(zhuǎn)換狀態(tài)。 電路啟動 后，要求紅黃綠三種顏色的燈在脈沖作用下順序，循環(huán)點亮。 紅黃綠燈每次亮的 時間分別為5秒，5秒，10秒。74LS161計數(shù)器7

4、4LS194移位寄存器關(guān)鍵詞：流水燈CC7555定時器 自啟動紅黃綠三種顏色的燈在脈沖作用下順序，循環(huán)點亮。紅黃綠燈每次亮的時間分別為 5秒，5秒，10秒。自啟動、功能介紹、系統(tǒng)設(shè)計三、 硬件設(shè)計 四、 軟件設(shè)計 五、系統(tǒng)調(diào)試六、結(jié)論與心得七、參考文獻(xiàn)目錄3410一、功能介紹1.1 單片機(jī)基礎(chǔ)知識單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一 個計算機(jī)系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講，一塊芯片就成了一臺計算機(jī)。單片機(jī)具有體積小、 功能強(qiáng)、 應(yīng)用面廣等優(yōu)點， 目前正以前所未見的速度取 代著傳統(tǒng)電子線路構(gòu)成的經(jīng)典系統(tǒng)，蠶食著傳統(tǒng)數(shù)字電路與模擬電路固有的領(lǐng) 地。它的體積小、質(zhì)量輕、價

5、格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同 時，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)了解計算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。現(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛。 彩電、冰箱、空調(diào)、錄像機(jī)、VCD 遙控器、游戲機(jī)、 電飯煲等無處不見單片機(jī)的影子， 單片機(jī)早已深深地融入我們 每個人的生活之中。單片機(jī)能大大地提高這些產(chǎn)品的智能性，易用性及節(jié)能性等主要性能指標(biāo)， 給我們的生活帶來舒適和方便的同時， 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也極大地提高了生產(chǎn)效率 和產(chǎn)品質(zhì)量。 單片機(jī)按用途大體上可分為兩類， 一種是通用型單片機(jī)， 另一種是 專用型單片機(jī)。MCS-51單片機(jī)是美國INTEL公司于1980年推出的產(chǎn)品，與 MCS48單片機(jī) 相比，它的結(jié)構(gòu)更先

6、進(jìn)， 功能更強(qiáng)， 在原來的基礎(chǔ)上增加了更多的電路單元和指 令，指令數(shù)達(dá)111條，MCS-51單片機(jī)可以算是相當(dāng)成功的產(chǎn)品，一直到現(xiàn)在， MCS-51 系列或其兼容的單片機(jī)仍是應(yīng)用的主流產(chǎn)品，各高校及專業(yè)學(xué)校的培訓(xùn) 教材仍與MSC-51單片機(jī)作為代表進(jìn)行理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)。MCS-51系列單片機(jī)主要包 括 8031、 8051 和 8751 等通用產(chǎn)品。百家爭鳴的時期， 世界上各大芯片制造公司 16 位到 32 位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有與主 但它們各具特色，互成互補(bǔ)，為單片機(jī)的應(yīng)1.2 單片機(jī)的發(fā)展趨勢單片機(jī)現(xiàn)在可以說是百花齊放， 都推出了自己的單片機(jī)，從 8位、 流 C51 系列兼容的，也有不兼容

7、的， 用提供了廣闊的天地?？v觀單片機(jī)的發(fā)展過程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢，大致有：一、微型單片化現(xiàn)在常規(guī)的單片機(jī)普遍都是將中央處理器 （CPU、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲（RAM、 只讀程序存儲器（RO）并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時電路、時鐘電路 集成在一塊單一的芯片上，增強(qiáng)型的單片機(jī)集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PM（脈寬調(diào)制電路）、WDT（看門狗）、有些單片機(jī)將LCD（液晶）驅(qū)動電路都集 成在單一的芯片上， 這樣單片機(jī)包含的單元電路就更多， 功能就越強(qiáng)大。 甚至單 片機(jī)廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機(jī)芯片。此外，現(xiàn)在的產(chǎn)品普遍要求體積小、 重量輕，這就要求單片機(jī)除了功能強(qiáng)和

8、 功耗低外，還要求其體積要小?，F(xiàn)在的許多單片機(jī)都具有多種封裝形式，其中 SM（D 表面封裝） 越來越受歡迎， 使得由單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。二、低功耗CMO化而CHMO則具備了高速和低功MCS-5係列的8031推出時的功耗達(dá)630mW而現(xiàn)在的單片機(jī)普遍都在lOOmW 左右，隨著對單片機(jī)功耗要求越來越低， 現(xiàn)在的各個單片機(jī)制造商基本都采用了 CMOS互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝）。像80C51就采用了 HMOS即高密度金屬氧 化物半導(dǎo)體工藝）和CHMOS互補(bǔ)高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝）。CMOSI然功 耗低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高， 耗的特點， 這些特征， 更適合于要求低功

9、耗像電池供電的應(yīng)用場合。 所以這種工 藝將是今后一段時期單片機(jī)發(fā)展的主要途徑。三、主流與多品種共存現(xiàn)在雖然單片機(jī)的品種繁多，各具特色，但仍以89C51為核心的單片機(jī)占主 流，兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有 P HILI PS公司的產(chǎn)品，ATME公司的產(chǎn)品和中國 臺灣的Winbond系列單片機(jī)。所以89C51占據(jù)了半壁江山。而Microchip公司的 PIC精簡指令集合（RISC也有著強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭，中國臺灣的 HOLTE公司近 年的單片機(jī)產(chǎn)量與日俱增， 與其底價質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢， 占據(jù)一定的市場份額。 此外還 有MOTOROLA司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專用單片機(jī)。在一定的時期內(nèi)，這種 情形將得以延續(xù)，將不

10、存在某個單片機(jī)一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補(bǔ)、 相輔相成、共同發(fā)展的道路。九十年代以后，單片機(jī)在結(jié)構(gòu)上采用雙CPI或內(nèi)部流水線，CPU位數(shù)有8位、 16位、32位，時鐘頻率高達(dá)20MHZ片內(nèi)帶有PWM輸出、監(jiān)視定時器 WDT可編 程計數(shù)器陣列PCA DMA專輸、調(diào)制解調(diào)器等。芯片向高度集成化、低功耗方向 的發(fā)展，使得單片機(jī)在大量數(shù)據(jù)的實時處理、高級通信系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、復(fù) 雜工業(yè)過程控制、高級機(jī)器人以及局域網(wǎng)等方面得到大量應(yīng)用。這類單片機(jī)有 NEC公司的 MPD7800 MITSUBISHI公司的 M337700 REVKWE公司的 R65001.3項目設(shè)計任務(wù)與要求一、任務(wù)設(shè)計一款以A

11、T89C51單片機(jī)作為主控核心，按鍵控制電路、流水燈顯示電 路以及單片機(jī)最小系統(tǒng)等模塊組成的核心主控制電路。二、設(shè)計要求通過發(fā)光二極管顯示不同的花樣（至少有六種花樣），并且可以通過按鍵來控制流水燈 的速度。二、設(shè)計方案本方案主要是通過對基于單片機(jī)的多控制、多閃爍方式的 LED流水燈循環(huán) 系統(tǒng)的設(shè)計，來達(dá)到本設(shè)計的要求。其硬件構(gòu)成框圖如下圖所示，以單片機(jī)為核 心控制，由單片機(jī)最小系統(tǒng)（時鐘電路、復(fù)位電路、電源）、按鍵控制電路、LED 發(fā)光二極管和5V直流電源組成。單片機(jī)流水燈循環(huán)控制系統(tǒng)硬件框圖此設(shè)計方案中單片機(jī)的P1 口接5路按鍵控制電路，實現(xiàn)流水燈花型的切換 功能；單片機(jī)的P3.7引腳接上一

12、個按鈕開關(guān)以實現(xiàn)對流水燈閃爍頻率的控制， 即實現(xiàn)了快慢兩種節(jié)拍實現(xiàn)花型的變換； 單片機(jī)上的P2 口接八路LED發(fā)光二極 管組成流水燈電路，顯示流水燈循環(huán)情況。17三、硬件設(shè)計3.1直流穩(wěn)壓電源電路塊，外,的直流電。直流穩(wěn)壓電源是電子設(shè)備的重要組成部分。本項目直流穩(wěn)壓電源為下圖為穩(wěn)壓電源采用的是三端集成穩(wěn)壓TRAi-2l:PS三端固定式集成穩(wěn)壓電源電路圖tell.對于一個完整的電子設(shè)計來講，首要問題就是為整個系統(tǒng)提供電源供電模 電源電路的穩(wěn)定可靠是系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的前提和基礎(chǔ)。電子設(shè)備除用電池供電還采用市電（交流電網(wǎng)）供電。通過變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓后，得到穩(wěn)定+5V。直流穩(wěn)壓電源的制作一般有 3種

13、制作形式，分別是分立元件構(gòu)成的穩(wěn)壓電 源、線性集成穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源。器7805構(gòu)成的正5V直流電源。AT89C51單片機(jī)的工作電壓范圍：4.0V-5.5V，所以通常給單片機(jī)外接5V 直流電源。此處用3節(jié)1.5V的干電池供電。3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)要使單片機(jī)工作起來，最基本的電路的構(gòu)成由單片機(jī)、 時鐘電路、復(fù)位電路 等組成，單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖所示。時鐘電路：本系統(tǒng)采用單片機(jī)內(nèi)部方式產(chǎn)生時鐘信號，用于外接一個12MHz 石英晶體振蕩器和2個30pF微調(diào)電容，構(gòu)成穩(wěn)定的的自激振蕩器，其發(fā)出的脈 沖直接送入內(nèi)部的時鐘電路。復(fù)位電路：確定單片機(jī)工作的起始狀態(tài)，完成單片機(jī)的啟動過程。單片機(jī)系 統(tǒng)的復(fù)位

14、方式有上電自動復(fù)位和手動按鍵復(fù)位。 本設(shè)計采用手動按鍵復(fù)位，該復(fù) 位方式同樣具有上電自動復(fù)位功能。 - IO AC6占C8R1D .33DR - 訂©ffH R11.S3Bft -vTDfT；-3.3 LED電路I- -1r -I,.33F，.門閔:，.，I1單片機(jī)最小系統(tǒng)p -I IXI .-CRYSTfil -iTEKT- 19 I23；A；亜二31r=U1 -xr/M.1XTXiL2RSTP$EN ALE 母DtR1CD血£4ceIXCF41141257垂互21'1LII'W10'111177H15訐LED-VEUnwLEDAEIJJCWLED

15、-VELLQWD片LED-VELLJOWD5 - LED-VELLJOW 、D6 '330 R- 訂曰gR2 -330 R” 、TD<D R3【330 R<TEHTR4330 R-:T曰尸-R5 -?3GR- 訂曰<rR6 - 23OR” yellow R330 R- 訂閉R8 -LEDYEIUW 訂EXT”. ”LED流水燈顯示電路LED流水燈顯示電路如圖所示，實際上是由 8個發(fā)光二極管和8個電阻構(gòu) 成的電路。發(fā)光二極管與電阻對應(yīng)串聯(lián)，然后接在與之相對應(yīng)的P2 口上。通過軟 件編程對P2 口輸出高低電平來實現(xiàn)不同的閃爍花型。由于發(fā)光二極管的導(dǎo)通電 壓一般為1.7V以

16、上，另外，他的工作電流根據(jù)型號不同一般為1mA到30mA ,電阻選擇范圍100Q 3000Q在此我們這里選用560Q的電阻。3.4按鍵控制電路按鍵控制電路如下圖所示，是由6個按鍵開關(guān)構(gòu)成的。他們分別接在單片機(jī)AT89C51 的 P1 接口和 P3.0 口 ,Key1-Key5 接在 P1.0-P1.4,Key6接在 P3.7上。 為了一對一的控制LED燈的閃爍方式。當(dāng)按下開關(guān)Key1時，LED流水燈系統(tǒng)閃 爍第一種流水燈花型。當(dāng)按下開關(guān) Key2時,LED燈系統(tǒng)閃爍第二種閃爍方式。 當(dāng)閉合Key6時，流水燈閃爍節(jié)拍變慢。P2.7/A15-CHD2.14T1IyD立丄衛(wèi)7PPP PP PPPP3

17、.C/FW P3.1/T>® F3.2/ltfiDP3.3/iMrTP3.4nDP 3.VT1 陀厲殛 P3,圖I101131IS4H17JZZL.+5V<? O-1 PO - O CHD鍵盤控制電路3.5串口電路串口電路為單片提供與PC機(jī)連接端口，為單片機(jī)提供下載程序到單片機(jī)程 序存儲器中。串口原理圖如下圖所示。串口也稱串行通信接口， RS-232是目前最常用的一種串行通訊接口，由于 其形狀和針腳數(shù)量的原因，其接頭又被稱為DB9接頭0 RS-232針腳定義：2RXD 接收數(shù)據(jù)、3TXD發(fā)送數(shù)據(jù)、5GND系統(tǒng)接地，一般就用到這幾個引腳。串口原理圖MAX232芯片是專門為電

18、腦的RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片， 使用+5V單電源供電。MAX23內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個部分：第一部分是電荷泵電路：由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成，功能是 產(chǎn)生+12V和-12v兩個電源，提供給RS-232串口電平的需要。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道：由7、& 9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個數(shù) 據(jù)通道，其中 13 腳（R1IN ）、12 腳（R1OUT）、11 腳（T1IN ）、14 腳（T1OUT） 為第一數(shù)據(jù)通道，8 腳（R2IN ）、9 腳（R2OUT）、10 腳（T2IN ）、7 腳（T2OUT） 為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、

19、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從 T1OUT、T2OUT送至U電腦 DP9插頭；DP9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從 R1IN、R2IN 輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出第三部分是供電：15腳DNG、16腳VCC （+5V）。四、軟件設(shè)計本設(shè)計是以單片機(jī)AT89C51為核心控制8個發(fā)光二極管5種閃爍方式的變 換。硬件電路如圖所示，八個發(fā)光二極管 D1 - D8分別接在單片機(jī)的P2.0- P2.7 接口上，當(dāng)給P2.0 口輸出“0時，發(fā)光二極管點亮，當(dāng)輸出“ 1時，發(fā)光二極管熄 滅?？梢赃\(yùn)用輸出端口指令 MOV P0, A或MOV P0,# DATA，只要給累加器 值或

20、常數(shù)值，同理，接在 P2.1P2.7 口的其他7個LED的點亮和熄滅的方法同 LED1。因此，要實現(xiàn)流水燈功能，只要將發(fā)光二極管LED1LED8依次點亮、熄滅，8只LED燈便會一亮一暗的成流水燈了。在此還應(yīng)注意一點，由于視覺 暫留效應(yīng)以及單片機(jī)執(zhí)行每條指令的時間很短，在控制二極管亮滅的時候應(yīng)該延時一段時間，否則我們就看不到閃爍效果。程序啟動時跳轉(zhuǎn)到鍵盤判斷模塊程序 中，此程序里面包含 Key1-Key5的按鍵情況判斷，循環(huán)檢測直到有按鍵按下的 時候，程序轉(zhuǎn)去相對應(yīng)按鍵的流水燈顯示的花型模塊，與此同時，當(dāng)按鍵 Key6 有閉合時，程序中調(diào)用延時程序時，給延時參數(shù)賦值上另一個值，是延時程序延 時時

21、間發(fā)生改變，以達(dá)到不同快慢節(jié)奏閃爍的流水燈。具體程序流程如下圖所示。主程序流程圖五、系統(tǒng)調(diào)試£££ f £*& t;f_-s : r 一二丐 w J厶； L f 15 ir ?厚？552<h©程氨Q:s 總璋軍OS 直宜WQ n Tlr- 4 r IL sft.圖5-1按鍵控制電路、流水燈顯示電路£?k 二總一 :豆 £h -六、結(jié)論與心得本方案以AT89C51單片機(jī)作為主控核心,以及單片機(jī)最小系統(tǒng)等模塊組成的核心主控制電路，利用軟件編程燒錄程序到 單片機(jī)來實現(xiàn)對 LED 流水燈進(jìn)行控制，與其他 LED 流水燈相比該電路結(jié)構(gòu)簡單、 易操作、硬件少、體積小、成本低、低能耗等優(yōu)點，其電路集成度高，工作原 理簡單，清晰明了，控制圖案的花樣多，移植性好。這次課程設(shè)計的時間雖然不算很長， 但使我對很多東西有了更深刻的認(rèn)識。 平時在課堂 上無法掌握的集體操作都有了一定的進(jìn)步?？偨Y(jié)如下：查閱資料和閱讀相關(guān)文獻(xiàn)的重要性。向同學(xué)請教的重要性，團(tuán)結(jié)協(xié)作的重要性。勤動手的重要性，自己動手，豐衣足食！以前很多時候一遇到問題常常都會問同學(xué)，但是通過這次設(shè)計，我學(xué)會了自己