創(chuàng)意led燈設(shè)計(jì)

1、 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課題名稱創(chuàng)意led燈設(shè)計(jì) 課題工作內(nèi)容1、2、 完成系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)；3、 完成系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)；4、 完成系統(tǒng)Proteus下的仿真。五、完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。 指 標(biāo)要 求 創(chuàng)意2種以上不同風(fēng)格進(jìn)程安排第 一 天：下達(dá)任務(wù)、理解課題要求、收集和消化相關(guān)資料； 第 二 天 ：方案論證和制定，元器件采購； 第三四天： 硬件制作、調(diào)試 第五八天： 軟件設(shè)計(jì)、調(diào)試 第 九 天：根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容，撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告 第 十 天：作品演示、答辯考核主要參考文獻(xiàn)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù) 張齊著 電子工業(yè)出版社 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù) 范力旻 電子工業(yè)出版社 單片機(jī)C語言應(yīng)用100例 王東鋒 王會(huì)良 電子工業(yè)出版社

2、 地點(diǎn)秋白樓起止日期2012.6.10-6.23 摘要單片機(jī)自20世紀(jì)70年代問世以來，以其極高的性能價(jià)格比，受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用很廣、發(fā)展很快。而51單片機(jī)是各單片機(jī)中最為典型和最有代表性的一種。本課程設(shè)計(jì)是基于MCS51系列單片機(jī)所設(shè)計(jì)的，用AT89S52芯片控制跑馬燈（流水燈），整個(gè)系統(tǒng)有8種跑馬燈模式可以選擇，K1是選擇模式鍵，并將相應(yīng)的模式在LED七段數(shù)碼管中顯示出來，K2可以對(duì)跑馬燈的速度進(jìn)行加速，K3可以對(duì)跑馬燈的速度進(jìn)行減速。整個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)跑馬燈模式的多層控制，還可以進(jìn)行加減速。目錄1、 引言1.1、 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.2、 單片機(jī)的發(fā)展趨勢1.3、 本課程設(shè)計(jì)的目的

3、1.4、 儀器設(shè)備1.5、 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容1.6、 本設(shè)計(jì)的題目與要求2、 總體設(shè)計(jì)2.1、框圖設(shè)計(jì)2.2、電路原理圖2.3、系統(tǒng)材料清單2.3.1、AT89C51芯片2.3.2、發(fā)光二極管2.3.3、輕觸開關(guān) 2.4.軟件設(shè)計(jì) 2.4.2、c語言編程 2.4.2、軟件硬件仿真3、實(shí)物焊接4、結(jié)束語5、參考文獻(xiàn)5、 引言1.1 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。概括的講，一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)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(diǎn)，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

4、有的領(lǐng)地。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)了解計(jì)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(gè)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(shí)，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MCS- 48單片機(jī)相比，它

5、的結(jié)構(gòu)更先進(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。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，百家爭鳴的時(shí)期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機(jī)，從8位、16位到32位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有與主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補(bǔ)，為單片機(jī)的應(yīng)用提供了廣闊的天地。現(xiàn)在常規(guī)的

6、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(chǔ)（RAM）、只讀程序存儲(chǔ)器（ROM）、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時(shí)電路、時(shí)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、PMW（脈寬調(diào)制電路）、WDT（看門狗）、有些單片機(jī)將LCD（液晶）驅(qū)動(dòng)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SMD（表面封裝）越來越受歡迎，使得由單片機(jī)構(gòu)

7、成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展?，F(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。1.3課程設(shè)計(jì)的目的 （1）、訓(xùn)練學(xué)生正確地應(yīng)用單片微機(jī)，培養(yǎng)解決工業(yè)控制、工業(yè)檢測等領(lǐng)域具體問題的初步能力。 （2）、讓學(xué)生通過所做課題，熟悉單片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)、研制的過程，軟硬件設(shè)計(jì)的工作方法、工作內(nèi)容、工作步驟。（3） 、對(duì)學(xué)生進(jìn)行基本技能訓(xùn)練，例如組成系統(tǒng)、編程、調(diào)試、查閱資料、繪圖、編寫說明書等；使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，提高動(dòng)手能力和分析問題、解決問題的能力。1.4儀器設(shè)備PC機(jī)、萬用表、電烙鐵等。1.5課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容(1) 、設(shè)計(jì)并繪制硬件電路圖；(2) 、購買電子元器件并按電路圖焊

8、接到電路板上；(3) 、編寫程序并將調(diào)試好的程序固化到單片機(jī)中。1.6本設(shè)計(jì)的題目與要求（1） 題目：led設(shè)計(jì)跑馬燈二、總體設(shè)計(jì)2.1 框圖設(shè)計(jì)框圖設(shè)計(jì)是為了能夠從整體上把握系統(tǒng)的各個(gè)大的模塊以及各個(gè)模塊之間的聯(lián)系。同時(shí)羅列出需要主要使用到的各個(gè)器件，以方面系統(tǒng)開發(fā)中器件的選取。通過框圖設(shè)計(jì)，讓設(shè)計(jì)者從整體上把握系統(tǒng)的開發(fā)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的框圖如下圖2-1所示。發(fā)光二極管LED89S52按鍵模塊圖2-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.2電路原理圖本系統(tǒng)由89S52芯片、發(fā)光二極管、輕觸開關(guān)等組成，電路原理圖如圖2-2所示；圖2-2系統(tǒng)電路原理圖2.3系統(tǒng)材料清單2.3.1、AT89C51芯片（1）89C51是一

9、種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)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(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的89C51是一種高效微控制器。89C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。（2）主要特性:與MCS-51 兼容；4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器；壽命：1000寫/擦循環(huán)；數(shù)據(jù)

10、保留時(shí)間：10年；全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz；三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定；128×8位內(nèi)部RAM；32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。（3）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：8位CPU；片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路；32根I/O線；外部存貯器尋址范圍ROM、RAM64K；2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；5個(gè)中斷源，兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)；全雙工串行口；布爾處理器；AT89C51芯片圖如下圖2-3所示； 圖2-3 AT89C51芯片圖2.3.3、發(fā)光二極管它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡寫為LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)

11、PN結(jié)組成，所以具有單向?qū)щ娦?。常用的發(fā)光二極管是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。它廣泛應(yīng)用于各種電子電路、家電、儀表等設(shè)備中、作電源指示或電平指示。發(fā)光二極管如圖2-8所示；圖2-8發(fā)光二極管2.34、輕觸開關(guān)輕觸開關(guān)如圖2-9所示；圖2-9清觸開關(guān)輕觸開關(guān)的功能說明圖如圖2-10所示；圖2-11輕觸按鈕說明圖2.4軟件設(shè)計(jì) 本課程設(shè)計(jì)是采用80C51單片機(jī)設(shè)計(jì)的可以調(diào)控的跑馬燈，通過keil進(jìn)行c語言編程，通過protues進(jìn)行軟件硬件仿真。本設(shè)計(jì)成果，主要通過按鍵開關(guān)對(duì)跑馬燈進(jìn)行控制，包括跑馬燈模式的選擇、跑馬燈模式的顯示、跑馬燈速度變化控制。2.4.1、C語言編程#include<r

12、eg52.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned char/定義發(fā)光二極管端口sbit led1=P10;sbit led2=P11;sbit led3=P12;sbit led4=P13;sbit led5=P14;sbit led6=P15;sbit led7=P16;sbit led8=P17;/定義開始按鍵接口sbit key=P36;void delay(uint ms)/延時(shí)函數(shù)uchar j;for(ms;ms>0;ms-)for(j=110;j>0;j-);void main()/主函數(shù)bit fla

13、g;P1=0xff;/關(guān)閉所有發(fā)光二極管while(1)if(key=0) /開始按鍵delay(10);if(key=0)flag=1;while(!key);if(flag=1)/開始執(zhí)行循環(huán)P1=0xff;/關(guān)閉所有發(fā)光二極管delay(2000);/關(guān)閉一秒P1=0x00;/點(diǎn)亮所有發(fā)光二極管delay(2000);/點(diǎn)亮一秒P1=0xff;/關(guān)閉所有發(fā)光二極管delay(1000);/關(guān)閉一秒/*/led1=0;delay(2000);/點(diǎn)亮一秒led2=0;delay(2000);/點(diǎn)亮一秒led3=0;delay(2000);/點(diǎn)亮一秒led4=0;delay(2000);/點(diǎn)亮

14、一秒led5=0;delay(2000);/點(diǎn)亮一秒led6=0;delay(2000);/點(diǎn)亮一秒led7=0;delay(2000);/點(diǎn)亮一秒led8=0;delay(2000);/點(diǎn)亮一秒/*/led1=1;delay(2000);/關(guān)閉一秒led2=1;delay(2000);/關(guān)閉一秒led3=1;delay(2000);/關(guān)閉一秒led4=1;delay(2000);/關(guān)閉一秒led5=1;delay(2000);/關(guān)閉一秒led6=1;delay(2000);/關(guān)閉一秒led7=1;delay(2000);/關(guān)閉一秒led8=1;delay(2000);/關(guān)閉一秒/*/2.4.

15、2軟件硬件仿真 軟件調(diào)試是通過對(duì)程序的匯編、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中存在的語法錯(cuò)誤與邏輯錯(cuò)誤并加以排除糾正的過程。 軟硬件聯(lián)調(diào)是指把調(diào)試無誤的軟件程序燒制進(jìn)單片機(jī)芯片內(nèi)部，通上電源后，檢查硬件工作是否有預(yù)期的效果，如果沒有則需要檢測軟件是否在實(shí)現(xiàn)功能上有欠缺。若有錯(cuò)誤，通過改寫軟件來調(diào)試，直至達(dá)到預(yù)期效果，則設(shè)計(jì)圓滿成功。本設(shè)計(jì)通過protues進(jìn)行軟件硬件仿真，設(shè)計(jì)的原理圖如圖2-12所示；圖2-12設(shè)計(jì)的原理圖 系統(tǒng)運(yùn)行后的示意圖如圖2-13所示·圖2-13系統(tǒng)運(yùn)行示意圖3、 實(shí)物焊接 在軟件硬件調(diào)試成功后，就可以進(jìn)行實(shí)物的焊接了。焊接前，先對(duì)照原理圖，在草稿紙上畫出焊接器件與連線

16、。接著在焊接板中用鉛筆畫出連線，沿著鉛筆線用焊絲將各個(gè)連接點(diǎn)連接起來。焊接好后的實(shí)物圖如圖3-1和3-2所示；圖3-1實(shí)物正面圖圖3-2實(shí)物背面圖實(shí)物電路板上有16個(gè)LED燈，用來實(shí)現(xiàn)8種模式的跑馬燈，一個(gè)數(shù)碼顯示管，用來顯示跑馬燈模式“07”，還有三個(gè)按鍵，一個(gè)實(shí)現(xiàn)跑馬燈模式的裝換，一個(gè)對(duì)跑馬燈進(jìn)行加速，還有一個(gè)可以減緩跑馬的的速度。4、 結(jié)束語（1） 體會(huì)：為期兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)終于落下了帷幕。萬事開頭難。在剛開始課程設(shè)計(jì)的時(shí)候，大家都有點(diǎn)茫然而且無從下手的感覺。首先是題目的選擇，在沒有決定題目之前，查找資料毫無目的，基本是查查這個(gè)資料，待會(huì)又搜索另一個(gè)。這大大的浪費(fèi)來我我的時(shí)間。最后，但

17、經(jīng)過老師的指導(dǎo)及自己查閱相關(guān)的資料，逐漸有了自己的設(shè)計(jì)想法，制定出了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。終于定下了題目。定下了題目之后，做起來就比較有目的。在指導(dǎo)老師的提示下，我們?cè)诰W(wǎng)上查到了一些相關(guān)的資料，再綜合書本上學(xué)到的一些知識(shí)，參考網(wǎng)上的程序，經(jīng)過調(diào)試修改后，最終實(shí)現(xiàn)了題目設(shè)計(jì)的要求。調(diào)試成功后，就可以進(jìn)行實(shí)物的焊接，看開始時(shí)，對(duì)焊錫的融化比較難以把握，不過熟練后，就比較簡單了。 通過學(xué)習(xí)單片機(jī)這門課程設(shè)計(jì)，不僅了解了AT89c51的功能、還加強(qiáng)了單片機(jī)的理論知識(shí)得了解，而且進(jìn)一步接觸并了解到了軟硬件的結(jié)合這個(gè)實(shí)踐問題。不僅如此，此次設(shè)計(jì)也加強(qiáng)了我們動(dòng)手培養(yǎng)了我的動(dòng)手能力及分析思考和解決問題的能力，更令我

18、的創(chuàng)造性思維得到拓展。（2） 遇到的問題 1、剛著手此設(shè)計(jì)時(shí)，不知道如何下手，但經(jīng)過老師的指導(dǎo)及自己查閱相關(guān)的資料，逐漸有了自己的設(shè)計(jì)想法，定下了題目，制定出了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。 2、軟件設(shè)計(jì)是耗時(shí)最長的一項(xiàng)，涉及到整個(gè)系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。我們首先編寫總體框架，然后做簡單的測試，保證能正常運(yùn)行，接下來編寫單個(gè)的子狀態(tài)程序，寫完一個(gè)測試一個(gè)，這樣保證了最后調(diào)試的成功率。在編寫程序過程中需要很好的編寫習(xí)慣，結(jié)構(gòu)要明顯，標(biāo)明注釋，隨時(shí)存檔，程序盡量簡約。另外要兼顧到硬件結(jié)構(gòu)，盡量使得硬件結(jié)構(gòu)簡單，所用資源更少。3、焊接時(shí)，由于對(duì)焊接的不熟練，經(jīng)常會(huì)使兩條電錫焊線不經(jīng)意間連接在一起，所以要多用萬用電表測試，一個(gè)模塊一個(gè)模塊的焊接，在進(jìn)行測試，這樣出錯(cuò)的概率會(huì)小很多，剛開始時(shí)就是從頭焊到尾，結(jié)果錯(cuò)了卻不知