多按鍵花樣流水燈設(shè)計(jì)

1、課 程 設(shè) 計(jì)設(shè)計(jì)名稱： 多按鍵花樣流水燈 學(xué)年學(xué)期： 2014-2015學(xué)年第二學(xué)期 課程名稱： 單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì) 專業(yè)年級(jí)： 12級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化 姓名： 秦磊 學(xué)號(hào)： 2012012081 提交日期： 2014年6月15號(hào) 成績(jī)： 指導(dǎo)教師： 許景輝 甘學(xué)濤 摘要：當(dāng)今時(shí)代是一個(gè)新技術(shù)層出不窮的時(shí)代，在電子領(lǐng)域尤其是自動(dòng)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)，一般被單片機(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)，智能控制與自動(dòng)控制的核心就是單片機(jī)。而C51系列單片機(jī)就是其中一種，它具有較大內(nèi)存還可以方便擴(kuò)展，接口簡(jiǎn)單，與keil

2、等編程軟件易于結(jié)合，操作方便，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，是時(shí)常被用對(duì)象。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 流水燈 keil 程序目錄前言4第一章 設(shè)計(jì)目的及要求51.1 設(shè)計(jì)目的51.2 設(shè)計(jì)基本要求51.2.1、課程設(shè)計(jì)要求5第二章 方案設(shè)計(jì)62.1、幾種常見的跑馬燈62.2、研究背景62.3 方案設(shè)計(jì)任務(wù)分析6第三章 主要元器件介紹73.1 AT89C51單片機(jī)介紹73.1.1 AT89C51芯片簡(jiǎn)介73.1.2 引腳說明8第四章 硬件電路設(shè)計(jì)104.1硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求104.2 主控系統(tǒng)114.3花樣燈輸入及中斷控制模塊114.4 花樣燈輸出控制部分124.5 時(shí)鐘及復(fù)位部分電

3、路124.5.1時(shí)鐘電路12第五章 軟件設(shè)計(jì)及主要子程序145.1、軟件設(shè)計(jì)思路14第六章 系統(tǒng)仿真與調(diào)試186.1、Keil編譯186.2、Protues仿真平臺(tái)186.2.1、Protues仿真簡(jiǎn)介及部分模塊仿真186.2.2、硬件電路總圖與仿真196.2.3、PCB板的生成19第七章 操作說明217.1 方式一操作說明217.2 方式二操作說明217.3 方式三操作說明227.4 方式四操作說明22第八章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)24附錄251 中斷子程序252 跑馬燈子程序253 流水燈子程序254戲水燈子程序265 延時(shí)子程序26參 考 文 獻(xiàn)2828前言近年來，隨著電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展，

4、單片機(jī)的檔次不斷提高，起應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大，已在工業(yè)控制、尖端科學(xué)、智能儀器儀表、日用家電、汽車電子系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化設(shè)備、個(gè)人信息終端及通信產(chǎn)品中得到廣泛的應(yīng)用、成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化的核心部件。單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)（single-chip microcomputer）,又稱為單片機(jī)微型控制器（single-chip microcontroller）,是由CPU、RAM、ROM、定時(shí)/計(jì)時(shí)器、I/O接口電路通過應(yīng)刷電路板上的總線連成一體的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。1隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，人們?cè)絹碓阶非髮徝篮托路f，而流水燈就是其中一種，以前簡(jiǎn)單的照明工具變得越來越多樣化，流水燈的千姿百態(tài)恰

5、能給人一種視覺沖擊，現(xiàn)在不管大街小巷我們都可以隨處可見這種變幻萬千的流水燈，而這種流水燈我們可以產(chǎn)用電子電路去設(shè)計(jì)，我們主要可以用裝套控制器和狀態(tài)譯碼器來實(shí)現(xiàn)燈光的流水效果，但是現(xiàn)在我們可以用單片機(jī)AT89C51來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槠湎鄬?duì)于電子電路有明顯的優(yōu)越性，控制硬件電路比較簡(jiǎn)單，軟件方面程序也不復(fù)雜，使用protues來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)，方便快捷。因此制作的遠(yuǎn)離簡(jiǎn)單，但功能作用并不低于電子電路設(shè)計(jì)的，由于它的小巧方便、通俗易懂，所以我們往往采用單片機(jī)來做流水燈。第一章 設(shè)計(jì)目的及要求1.1 設(shè)計(jì)目的1）掌握51系列單片機(jī)的基本硬件結(jié)構(gòu)及工作原理；2）掌握51系列單片機(jī)的匯編語言及基本程序設(shè)計(jì)方法；3）學(xué)

6、習(xí)并掌握使用51系列單片機(jī)開發(fā)控制系統(tǒng)的基本步驟及方法4）學(xué)習(xí)并掌握protues和keil的使用熟悉操作。1.2 設(shè)計(jì)基本要求1.2.1、課程設(shè)計(jì)要求能熟練運(yùn)用51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)硬件與軟件結(jié)合完成電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，把理論真正運(yùn)用于實(shí)踐，會(huì)用Keil等軟件編程調(diào)試運(yùn)行，熟悉應(yīng)用Proteus軟件仿真。強(qiáng)化編程練習(xí)，注意查詢方式與中斷方式的區(qū)別等等1.2.2、基本設(shè)計(jì)功能要求主要解釋多按鍵花樣流水燈采用80c51單片機(jī)為控制器件，此花樣流水燈共有四個(gè)按鍵，分別對(duì)應(yīng)控制著四種花樣燈光效果。當(dāng)開關(guān)K1按下時(shí)，執(zhí)行跑馬燈程序，共8個(gè)LED逐次點(diǎn)亮，每隔100ms點(diǎn)亮一個(gè)LED，點(diǎn)亮100ms后關(guān)閉。當(dāng)K1斷

7、開時(shí)所有的LED應(yīng)該都保持在斷開時(shí)的狀態(tài)；當(dāng)開關(guān)k2按下時(shí)，執(zhí)行流水燈程序，共8個(gè)LED逐次點(diǎn)亮，每隔100ms點(diǎn)亮一個(gè)LED，點(diǎn)亮100ms后下一個(gè)LED點(diǎn)亮，當(dāng)所有LED燈全部點(diǎn)亮后，延時(shí)100ms，然后全滅；然后繼續(xù)上次操作。當(dāng)開關(guān)k2斷開時(shí)所有LED燈都應(yīng)熄滅；當(dāng)開關(guān)K3按下時(shí),執(zhí)行戲水燈程序共8個(gè)LED，第一次1、3、5、7號(hào)燈點(diǎn)亮，延時(shí)100ms，關(guān)閉，延時(shí)100ms，2、4、6、8號(hào)燈點(diǎn)亮，延時(shí)100ms，關(guān)閉，延時(shí)100ms。然后繼續(xù)上次操作。當(dāng)開關(guān)k3斷開時(shí)所有的LED應(yīng)該保持led的1,3,5,7亮；當(dāng)k4按下時(shí)，則循環(huán)執(zhí)行上述程序，一直到K4斷開，所有的LED熄滅。第二章

8、 方案設(shè)計(jì)2.1、幾種常見的跑馬燈市面上有很多中流水燈，有多種花樣方式，這里不一一例舉2.2、研究背景隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，各種各樣的產(chǎn)品出現(xiàn)?，F(xiàn)在大街小巷都有流水燈的身影。流水燈就是一種，以前簡(jiǎn)單的照明工具來讓我們的生活變得越來越多樣化，流水燈的千姿百態(tài)恰能給人一種視覺沖擊，現(xiàn)在不管大街小巷我們都可以隨處可見這種變幻萬千的流水燈，而這種流水燈我們可以使用電子電路去設(shè)計(jì)，我們主要可以用裝套控制器和狀態(tài)譯碼器來實(shí)現(xiàn)燈光的流水效果，但是現(xiàn)在我們可以用單片機(jī)AT89C51來實(shí)現(xiàn)，或者51系列的都可以。因?yàn)槠湎鄬?duì)于電子電路有明顯的優(yōu)越性，控制硬件電路比較簡(jiǎn)單，軟件方面程序也不復(fù)雜，因此制作的遠(yuǎn)離簡(jiǎn)單，但

9、功能作用并不低于電子電路設(shè)計(jì)的，由于它的小巧方便、通俗易懂，所以我們往往采用單片機(jī)來做流水燈。2.3 方案設(shè)計(jì)任務(wù)分析采用標(biāo)準(zhǔn)80c51單片機(jī)作為控制器；采用P2口作為輸出口控制八個(gè)LED的亮滅；P1口為輸出口，P1.4,P1.5,P1.6,P1.7分別與四個(gè)開關(guān)K1,K2,K3,K4相連作為輸入控制口，采用外部中斷的控制方式控制各種花樣燈的開通。采用以上結(jié)構(gòu)，考慮到只有8個(gè)LED燈，所選單片機(jī)的I/O口完全夠用，不需外部擴(kuò)展。該系統(tǒng)具有電路簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)方便，顯示亮度高，顯示準(zhǔn)確，耗電較少，可靠性高等特點(diǎn)。整個(gè)電路組成框圖如圖2-1所示3。 圖2-1 花樣流水燈控制系統(tǒng)第三章 主要元器件介紹3.

10、1 AT89C51單片機(jī)介紹 3.1.1 AT89C51芯片簡(jiǎn)介AT89C51是MCS51系列單片機(jī)中的一種低功耗、高性能的片內(nèi)含有4KB快閃可編程/擦除只讀存儲(chǔ)器的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造，并且與80C51引腳和指令系統(tǒng)完全兼容。 主要性能：與MCS-51 微控制器產(chǎn)品系列兼容。 片內(nèi)有4KB可在線重復(fù)編程的快閃擦寫存儲(chǔ)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)保存時(shí)間為10年。寬工作電壓范圍：Vcc可為2.7V到6V全靜態(tài)工作；可從0Hz至16MHz 程序存儲(chǔ)器具有3級(jí)加密保護(hù) 128*8位內(nèi)部RAM 32條可編程I/O線、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷結(jié)構(gòu)具有5個(gè)中斷源和2個(gè)優(yōu)先級(jí)、可編程全

11、雙工串行通道、空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保存存儲(chǔ)內(nèi)容。5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單片機(jī)是美國(guó)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?jī)杉?jí)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，使用AT89C51單片機(jī)時(shí)無須外擴(kuò)存儲(chǔ)器。因此，本流水燈實(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、電源等電路和必要的軟件組成的單個(gè)單片機(jī)

12、1。89C51單片機(jī)是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個(gè)尺寸有限的集成電路芯片上。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、并行I/O口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器。它們都是通過片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是CPU加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。但對(duì)各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、并行I/O口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)各部分功能及說明類似于8051單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)說明。 特殊功能寄存器共有21個(gè)，用于對(duì)片內(nèi)的各功能的部件進(jìn)行管理、控制、監(jiān)視。實(shí)際上是一些控制寄存器

13、和狀態(tài)寄存器，是一個(gè)具有特殊功能的RAM區(qū)。 由上可見， 89C51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類全，功能強(qiáng)等特點(diǎn)。特別值得一提的是該單片機(jī)CPU中的位處理器，它實(shí)際上是一個(gè)完整的1位微計(jì)算機(jī)，這個(gè)1位微計(jì)算機(jī)有自己的CPU、位寄存器、I/O口和指令集。1位機(jī)在開關(guān)決策、邏輯電路仿真、過程控制方面非常有效；而8位機(jī)在數(shù)據(jù)采集，運(yùn)算處理方面有明顯的長(zhǎng)處。MCS-51單片機(jī)中8位機(jī)和1位機(jī)的硬件資源復(fù)合在一起，二者相輔相承，它是單片機(jī)技術(shù)上的一個(gè)突破，這也是MCS-51單片機(jī)設(shè)計(jì)的精美之處。80C51單片機(jī)屬于MCS-51系列單片機(jī)，2由Intel公司開發(fā)，其結(jié)構(gòu)是8048的延伸，改進(jìn)了8048

14、的缺點(diǎn)，增加了如乘（MUL）、除（DIV）、減（SUBB）、比較（PUSH）、16位數(shù)據(jù)指針、布爾代數(shù)運(yùn)算等指令，以及串行通信能力和5個(gè)中斷源。采用40引腳雙列直插式DIP（Dual In Line Package），內(nèi)有128個(gè)RAM單元及4K的ROM。80C51有兩個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器，兩個(gè)外中斷，兩個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)中斷，及一個(gè)串行中斷，并有4個(gè)8位并行輸入口。80C51內(nèi)部有時(shí)鐘電路，但需要石英晶體和微調(diào)電容外接，本系統(tǒng)中采用12MHz的晶振頻率。由于80C51的系統(tǒng)性能滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及時(shí)間精度的要求，而且產(chǎn)品產(chǎn)量豐富來源廣，應(yīng)用也很成熟，故采用來作為控制核心。 圖3-1 80c51結(jié)構(gòu)圖 3

15、.1.2 引腳說明引腳是單片機(jī)和外界進(jìn)行通信的通道連接點(diǎn)，用戶只能通過引腳組建控制系統(tǒng)。從應(yīng)用的角度來看，引腳的應(yīng)用是單片機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要基礎(chǔ)。因此熟悉引腳是學(xué)習(xí)應(yīng)用單片機(jī)的基礎(chǔ)。 MCS-51系列單片機(jī)的引腳封裝主要有： PDIP40、PLCC44和PQFP/TQFP44。不同封裝的芯片其引腳的排列位置有所不同，但他們的功能和特性都相同。方形封裝（PLCC44和POFP/TQFP44）有44引腳，其中4個(gè)NC為空引腳。采用40引腳PDIP封裝的80C51單片機(jī)的引腳排列及邏輯符號(hào)如圖3-2所示。由于工藝及標(biāo)準(zhǔn)化等原因，芯片的引腳數(shù)量是有限的，但單片機(jī)為實(shí)現(xiàn)控制所需要的信號(hào)數(shù)目卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其引腳

16、數(shù)目。為解決這一矛盾，單片機(jī)的某些信號(hào)引腳被賦以雙重功能。P00P07 P0口8位雙向口線（在引腳的3932號(hào)端子）。P10P17 P1口8位雙向口線（在引腳的18號(hào)端子）。P20P27 P2口8位雙向口線（在引腳的2128號(hào)端子）。P30P37 P3口8位雙向口線（在引腳的1017號(hào)端子）。(1)、P0口有三個(gè)功能： 1)外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，用作數(shù)據(jù)總線（如圖中的D0D7為數(shù)據(jù)總線接口） 2)外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，用作地址總線（如圖中的A0A7為地址總線接口） 3)不擴(kuò)展時(shí)，可做一般的I/O口使用，但內(nèi)部無上拉電阻，作為輸入或輸出時(shí)應(yīng)在外部接上拉電阻。(2)、P1口功能：P1口只做I/O口使用，其

17、內(nèi)部有上拉電阻。(3)、P2口有兩個(gè)功能：(1)擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線使用；(2)做一般I/O口使用，其內(nèi)部有上拉電阻。(4)、P3口有兩個(gè)功能：除了作為I/O口使用外（其內(nèi)部有上拉電阻），還有一些特殊功能，由特殊寄存器來設(shè)置。當(dāng)作為輸入時(shí)，上拉電阻將其電位拉高，若輸入為低電平則可提供電流源；所以如果P0口作為輸入時(shí)，處在高阻抗?fàn)顟B(tài)，只有外接一個(gè)上拉電阻才能有效。(5)、ALE/PROG 地址鎖存控制信號(hào)：在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ALE用于控制把P0口的輸出低8位地址送鎖存器鎖存起來，以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。PROG為編程脈沖的輸入端，在89C51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)4KB的程序存儲(chǔ)器（ROM）

18、，ROM的作用就是用來存放用戶需要執(zhí)行的程序的，那么我們是怎樣把編寫好的程序存入進(jìn)這個(gè)ROM中的呢？實(shí)際上是通過編程脈沖輸入才能寫進(jìn)去的，這個(gè)脈沖的輸入端口就是PROG。(6)、PSEN 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)：在讀外部ROM時(shí)PSEN低電平有效，以實(shí)現(xiàn)外部ROM單元的讀操作: 1)內(nèi)部ROM讀取時(shí)，PSEN不動(dòng)作； 2)外部ROM讀取時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期會(huì)動(dòng)作兩次； 3)外部RAM讀取時(shí)，兩個(gè)PSEN脈沖被跳過不會(huì)輸出； 4)外接ROM時(shí)，與ROM的EA腳相接。(7)、EA/VPP 訪問程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)： 1)接高電平時(shí)：CPU讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（ROM） 2)接低電平時(shí)：CPU讀取外部程

19、序存儲(chǔ)器（ROM）。8031單片機(jī)內(nèi)部是沒有ROM的，那么在應(yīng)用8031單片機(jī)時(shí)，這個(gè)腳是一直接低電平的。(8)、RST 復(fù)位信號(hào)：當(dāng)輸入的信號(hào)連續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作，當(dāng)復(fù)位后程序計(jì)數(shù)器PC=0000H，即復(fù)位后將從程序存儲(chǔ)器的0000H單元讀取第一條指令碼。(9)、XTAL1和XTAL2 ：外接晶振引腳。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此二引腳用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。(10)、VCC：電源端接+5V電壓輸入。(11)、GND：接地端。4圖為各引腳何各功能的圖示 圖3-2 40引腳PDIP封裝的80C51單片機(jī)的

20、引腳排列及邏輯符號(hào)圖第四章 硬件電路設(shè)計(jì)4.1硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求多按鍵花樣流水燈總的電路原理圖如圖4-1所示整套電路系統(tǒng)由控制系統(tǒng)模塊、花樣燈輸出控制顯示模塊組成。圖4-1 多按鍵花樣流水燈總體電路圖4.2 主控系統(tǒng) 主控系統(tǒng)采用80c51單片機(jī)，單片機(jī)P1口用于開關(guān)控制輸入，P2口用于控制輸出花樣燈花樣變化，P3.2（）口用于外部中斷外輸入。4.3花樣燈輸入及中斷控制模塊如圖4-2，花樣燈輸入控制模塊由四個(gè)開關(guān)，電源，上拉電阻及四個(gè)二極管組成。各開關(guān)風(fēng)別和相應(yīng)的P1口相連于此同時(shí)通過二極管與P3.2（）口相連。當(dāng)開關(guān)處于斷開狀態(tài)時(shí)，各開關(guān)所對(duì)應(yīng)P1.N(N為4到7)口處于高電位狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)閉

21、合時(shí)，所對(duì)應(yīng)得P1.N(N為4到7)口直接與地相連，便處于低電位狀態(tài)，于此同時(shí)二級(jí)管也導(dǎo)通，使P3.2（）也經(jīng)過二極管也直接與地相連，因此P3.2（）的電位便被拉升到低電位，引起外部中斷。此處電路二極管的設(shè)置十分必要和關(guān)鍵，利用二極管的單向?qū)щ娦允沟萌我忾_關(guān)按下時(shí)，不至使得P1.4-P1.7口發(fā)生短路，全部被拉到低電位，若無二極管按下任意開關(guān)時(shí)，四個(gè)開關(guān)的右端將同時(shí)處于低電位，這就使得程序不能準(zhǔn)確判斷到底是哪個(gè)開關(guān)閉合，從而就不能順利執(zhí)行相應(yīng)的花樣燈程序。圖4-2花樣燈輸入控制系統(tǒng)部分電路4.4 花樣燈輸出控制部分如圖4-3，為花樣燈輸出控制部分電路圖。圖中共有八個(gè)發(fā)光二極管，其采用共陽極結(jié)構(gòu)

22、。輸出信號(hào)從80c51單片機(jī)的P2口輸出，每個(gè)P2.N(N從1-7)通過總線與其相對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)光二極管相連，發(fā)光二管與限流電阻相連，設(shè)置限流電阻的目的是限制流過發(fā)光二極管的電流大小，不至于使其因?yàn)闊嵝?yīng)損壞。當(dāng)P2.N(N從1-7)處于低電平的時(shí)候，與其相連的二極管便被點(diǎn)亮，通過對(duì)P2口的高低電平的控制便控制了發(fā)光二極管的點(diǎn)亮與熄滅。從而實(shí)現(xiàn)花樣燈的變化。圖4-3 花樣燈輸出部分電路4.5 時(shí)鐘及復(fù)位部分電路 4.5.1時(shí)鐘電路單片機(jī)本身如同一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下，嚴(yán)格地按規(guī)定時(shí)序工作。而時(shí)鐘電路就用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)。80c51單片

23、機(jī)時(shí)鐘電路示意圖如圖4-4所示圖4-4 80c51時(shí)鐘振蕩電路示意圖在80c51芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。反相放大器的輸入端為引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2，在芯片的外部通過這兩個(gè)引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容C1、C2形成反饋電路，可構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器，振蕩頻率范圍通常是1.212MHz。晶體振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也就快。5也可以由外部時(shí)鐘電路向片內(nèi)輸入脈沖信號(hào)作為單片機(jī)的振蕩脈沖。這時(shí)外部脈沖信號(hào)是經(jīng)XTAL1引腳引入的，而XTAL2引腳懸空或接地。對(duì)外部信號(hào)的占空比沒有要求，但高低電平持續(xù)的時(shí)間不應(yīng)小于20ns。這種方式常用于多塊

24、芯片同時(shí)工作，便于同步。4其外部脈沖接入方式如圖2-6所示。本課設(shè)由于只采用了一片單片機(jī)，所以采用單片機(jī)的內(nèi)部時(shí)鐘電路，其晶振頻率為12MHZ,其電路圖如圖4-5所示。 圖4-6 80c51外部時(shí)鐘電路示意圖圖4-7 時(shí)鐘部分電路示意圖第五章 軟件設(shè)計(jì)及主要子程序5.1、軟件設(shè)計(jì)思路 圖5-1程序流程圖5.2 、主程序ORG 0000H ;起始地址AJMP MAIN ORG 0003H;外部中斷0入口地址AJMP LOOP1MAIN: ;主程序SETB P3.2;外部中斷置1SETB EX0;開外部中斷0CLR IT0;設(shè)置觸發(fā)方式電平觸發(fā)方式SETB EA;開總中斷SJMP $;原地跳轉(zhuǎn)等待

25、中斷LOOP1: ;判0轉(zhuǎn)移到相應(yīng)亮燈方式JNB P1.4,FANGSHI1 ;當(dāng)P1.4為低電平是跳轉(zhuǎn)JNB P1.5,FANGSHI2 ;當(dāng)P1.5為低電平是跳轉(zhuǎn)JNB P1.6,FANGSHI3 ;當(dāng)P1.6為低電平是跳轉(zhuǎn)JNB P1.7,FANGSHI4 ;當(dāng)P1.7為低電平是跳QUIT: RETI ;中斷返回CLR EA;禁止中斷 CLR EX0 ;禁止外部中斷0 MOV P2,#0FFH ;P2口至高電位，關(guān)閉所有LEDFANGSHI1: ;跑馬燈程序（100ms）MOV P2,#0FFH ;先使燈全部滅MOV A,#0EFH ；使P2口相應(yīng)燈亮采用賦值的方式LO1: MOV P2

26、,A LCALL DELAYRL A ;P2口逐個(gè)點(diǎn)亮JNB P1.4,LO1;開關(guān)閉合繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行SJMP LOOP1 ;返回到LOOP1繼續(xù)判斷FANGSHI2: ;流水燈程序CLR P2.0 ;點(diǎn)亮P2.0口LCALL DELAY ;用賦值方式點(diǎn)亮燈MOV P2,#0FCH LCALL DELAYMOV P2,#0F8H ;同上LCALL DELAYMOV P2,#0F0HLCALL DELAYMOV P2,#0E0HLCALL DELAYMOV P2,#0C0HLCALL DELAYMOV P2,#80HLCALL DELAYMOV P2,#00HLCALL DELAYMOV P2,#

27、0FFH ;P2口全部置1，熄滅LCALL DELAYJNB P1.5,FANGSHI2 ;若開關(guān)閉合則循環(huán)執(zhí)行SJMP LOOP1FANGSHI3: ;戲水燈程序MOV P2,#55H ;點(diǎn)亮1,3,5,7號(hào)燈LCALL DELAY LCALL DELAYMOV P2,#0AAH;點(diǎn)亮2,4,6,8號(hào)燈LCALL DELAYLCALL DELAYJNB P1.5,FANGSHI3 ;若開關(guān)閉合則循環(huán)執(zhí)行SJMP LOOP1FANGSHI4:;第四種花樣MOV P2,#0FFHMOV A,#0FEHLO: MOV P2,ALCALL DELAY ;用另一種方式實(shí)現(xiàn)流水燈RL AJB P2.7,

28、LOLCALL DELAYCLR P2.0LCALL DELAYCLR P2.1LCALL DELAYCLR P2.2LCALL DELAYCLR P2.3LCALL DELAYCLR P2.4LCALL DELAYCLR P2.5LCALL DELAYCLR P2.6LCALL DELAYCLR P2.7LCALL DELAYMOV P2,#0FFHMOV P2,#55HLCALL DELAY;為觀察到明顯效果延時(shí)200msLCALL DELAYMOV P2,#0AAHLCALL DELAYLCALL DELAY JNB P1.6,FANGSHI4LCALL LOOP1MOV P2,#0FF

29、HDELAY: MOV R6,#200;延時(shí)100ms程序LOL1: MOV R7,#250LOL2: DJNZ R7,LOL2 DJNZ R6,LOL1 RET END5.3 、子程序 此花樣流水燈是由中斷子程序，跑馬燈子程序，流水燈子程序，戲水燈子程序，此部分在見附錄第六章 系統(tǒng)仿真與調(diào)試6.1、Keil編譯Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)， Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（

30、uVision）將這些部分組合在一起。如果使用C語言編程，那么Keil幾乎就是不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。本次設(shè)計(jì)采用匯編語言編程，生成.hex文件以供裝載到Protues中的單片機(jī)進(jìn)行仿真1。6.2、Protues仿真平臺(tái) 6.2.1、Protues仿真簡(jiǎn)介及部分模塊仿真Protues軟件是英國(guó)Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟

31、件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。迄今為止是世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多種編譯。目標(biāo)代碼的加載方法為，在Protues編輯環(huán)境雙擊AT89C51，彈出下圖所示的對(duì)話框，在PROGRAM FILM一欄中單擊打開按鈕，選中Keil中生成的lzy.hex文件，在CLOCK FREQUENC

32、Y欄中設(shè)置系統(tǒng)工作頻率為12MHZ，單擊OK完成目標(biāo)代碼的加載。圖6-1 程序代碼加載 6.2.2、硬件電路總圖與仿真 總圖如下圖6-2 總圖6.2.3、PCB板的生成完成電路原理圖并封裝好后，可由ISIS軟件導(dǎo)出PCB板，在ARES 7軟件中完成各個(gè)元器件的布局，布局好后采用自動(dòng)布線，如圖6-3所示，PCB板的3D效果如圖6-4示。圖6-3 PCB板圖圖6-4 PCB板3D效果圖第七章 操作說明7.1 方式一操作說明當(dāng)按下K1時(shí)執(zhí)行跑馬燈程序；起執(zhí)行效果如圖執(zhí)行效果圖7.2 方式二操作說明斷開K1合上K2則執(zhí)行流水燈程序，起執(zhí)行效果如圖執(zhí)行效果圖7.3 方式三操作說明斷開K2合上K3則執(zhí)行戲

33、水燈程序，其執(zhí)行效果如圖執(zhí)行效果圖7.4 方式四操作說明斷開K3合上K4則循環(huán)執(zhí)行三種花樣燈。第八章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)本次課設(shè)遇到的最大的問題就是硬件電路的設(shè)計(jì)，如何讓各開關(guān)都能引起中斷又不能相互短路是最大的問題，還有各個(gè)子程序的寫法，最終這個(gè)問題的解決依靠一個(gè)網(wǎng)站的指導(dǎo)，通過利用二極管的單向?qū)щ娦裕昝赖慕鉀Q了這個(gè)問題，在此表示衷心的感謝，并且該網(wǎng)站上有很多經(jīng)典的匯編程序。在本次課程設(shè)計(jì)過程中，我增強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力和分析能力。在以后的學(xué)習(xí)生活中，我會(huì)努力學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，完善自我，為將來的發(fā)展做好充分的準(zhǔn)備。總之，在這次課程設(shè)計(jì)中，我受益匪淺，學(xué)到了很多書本上所沒有的東西，懂得了理論和實(shí)際聯(lián)系的重要性。在以后的學(xué)習(xí)中，我不僅要把理論知識(shí)掌握牢固，更要提高自己的動(dòng)手能力和分析能力。學(xué)會(huì)了用protues軟件畫原理圖，用keil編程。由于本人學(xué)識(shí)有限，加之時(shí)間倉促，文中不免有錯(cuò)誤和待改進(jìn)之處，我的程序等都會(huì)有些問題。通過這次一周的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我不僅加深了對(duì)單片機(jī)理論的理解，將理論很好地應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中去，而且我還學(xué)會(huì)了如何去創(chuàng)新，學(xué)會(huì)了思路的轉(zhuǎn)變。從而不