心形流水燈課程設計報告

1、-. z心形流水燈設計摘 要本課題是利用STC89C52設計了一個心形流水燈電路，該電路可以實現32個LED燈循環(huán)閃亮、依次熄滅、對角閃亮、對角熄滅、間隔閃亮、間隔熄滅等多種功能。該電路主要由單片機芯片STC89C52、電源電路、時鐘電路、復位電路和顯示電路組成。利用Keil軟件編寫C語言程序，并生成目標代碼He*文件。使用Proteus軟件設計仿真電路，并調入已編譯好的目標代碼，即可在仿真圖中看到模擬實物的運行狀態(tài)和過程。使用Altium Designer軟件對電路進展原理圖設計和PCB設計，并對該電路行安裝和調試，調試結果可以實現流水燈的多種亮滅循環(huán)的功能。關鍵詞：AT89C52，復位電路

2、，時鐘電路，發(fā)光二極管目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc4851985711 緒論 PAGEREF _Toc485198571 h 1HYPERLINK l _Toc4851985721.1 課題描述 PAGEREF _Toc485198572 h 1HYPERLINK l _Toc4851985731.2 根本工作原理及框圖 PAGEREF _Toc485198573 h 1HYPERLINK l _Toc4851985742 相關芯片及硬件電路設計 PAGEREF _Toc485198574 h 2HYPERLINK l _Toc4851985752.

3、1 AT89C52芯片 PAGEREF _Toc485198575 h 2HYPERLINK l _Toc4851985762.1.1 AT89C52的功能特性 PAGEREF _Toc485198576 h 2HYPERLINK l _Toc4851985772.1.2 AT89C52的主要性能參數 PAGEREF _Toc485198577 h 2HYPERLINK l _Toc4851985782.2 時鐘電路 PAGEREF _Toc485198578 h 3HYPERLINK l _Toc4851985792.3 復位電路 PAGEREF _Toc485198579 h 4HYPER

4、LINK l _Toc4851985802.4 顯示電路 PAGEREF _Toc485198580 h 4HYPERLINK l _Toc4851985812.6 總原理圖設計 PAGEREF _Toc485198581 h 5HYPERLINK l _Toc4851985823 系統(tǒng)軟件設計 PAGEREF _Toc485198582 h 6HYPERLINK l _Toc4851985833.1 程序主要流程 PAGEREF _Toc485198583 h 6HYPERLINK l _Toc4851985843.2 程序設計 PAGEREF _Toc485198584 h 7HYPERL

5、INK l _Toc4851985853.4 電路功能仿真 PAGEREF _Toc485198585 h 20HYPERLINK l _Toc485198586總 結 PAGEREF _Toc485198586 h 21HYPERLINK l _Toc485198587致 PAGEREF _Toc485198587 h 22HYPERLINK l _Toc485198588參考文獻 PAGEREF _Toc485198588 h 23-. z1 緒論1.1 課題描述隨著現代科學技術的持續(xù)進步和開展以及人們生活水平的不斷提高，以大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路為首的電子工藝技術的使用也越來越廣泛，結合

6、單片機技術設計的電子電路也層出不窮。 LED彩燈由于其豐富的燈光色彩、低廉的造價以及控制簡單等特點而得到了廣泛的應用，用彩燈來裝飾街道和城市建筑物已經成為一種時尚。利用控制電路可使彩燈按一定的規(guī)律不斷的改變狀態(tài)，不僅可以獲得良好的欣賞效果，而且可以省電。 彩燈的運用已經遍布于人們的生活中，從歌舞廳到卡拉OK包房，從節(jié)日的祝賀到日常生活中的點綴，這些不僅說明了我們對生活的要求有了質的飛躍，也說明科技在現實生活中的運用有了較大的開展。在這一設計中我們將運用單片機技術，與單片機芯片STC89C52的功能，對心形流水燈系統(tǒng)進展設計，來實現流水燈的多種亮與滅的循環(huán)，給人帶來美感1。1.2 根本工作原理及

7、框圖本課程設計的*系統(tǒng)原理如圖1所示。電源電路 AT89C52 顯示電路時鐘電路復位電路圖1根本工作原理框圖2 相關芯片及硬件電路設計2.1AT89C52芯片。圖2 AT89C52引腳圖2.1.1 AT89C52的功能特性STC89C52是STC公司生產的一種低功耗、高性能的微控制器，具有8K的系統(tǒng)可編程Flash存儲器，其具有傳統(tǒng)51單片機不具備的功能，在經典的MCS-51核上做了很多的改良，使得STC89C52在處理嵌入式控制應用系統(tǒng)時更加高效、靈活。STC89C52具有以下標準功能：4個外部中斷、全雙工串行口、一個7向量4級中斷構造、3個16位定時器/計數器、8K字節(jié)Flash、512字

8、節(jié)RAM隨機存儲器、看門狗定時器，其12周期和6周期可以任意選擇，其工作電壓在3V5.5V之間，工作頻率在040MHZ，實際工作頻率可達48MHZ2。其管腳的封裝圖如圖2所示。2.1.2 AT89C52的主要性能參數AT89C52主要性能參數如下：與MC51產品指令系統(tǒng)完全兼容VCC38腳：芯片電源，接+5VGND16腳：接地端*TAL115腳：片振蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生器電路的輸入端。當使用片振蕩器時，該引腳連接外部石英晶體和微調電容；當采用外接時鐘源時，該引腳接外部時鐘振蕩器的信號 *TAL214腳：片振蕩器反相放大器的輸出端。當使用片振蕩器時，該引腳連接外部石英晶體和微調電容；當采用外

9、部時鐘源時，該引腳懸空ALE27腳：用來鎖存P0口送出的低8位地址PSEN26腳：外部ROM讀選通信號RST4腳：復位信號輸入端EA/Vpp29腳：外ROM選擇/片EPROM編程電源P0口：8位，漏極開路的雙向I/O口P1口：8位，準雙向I/O口，具有部上拉電阻P2口：8位，準雙向I/O口，具有部上拉電阻P3口：8位，準雙向I/O口，具有部上拉電阻2.2時鐘電路單片機有一個由反相放大器所構成的振蕩電路，*TAL1和*TAL2分別為振蕩電路的輸入端和輸出端。在*TAL1和*TAL2引腳上外接石英晶體和微調電容構成并聯振蕩回路。晶振頻率設置為11.0592MHZ,作用是產生時鐘信號。單片機晶振提供

10、的時鐘頻率越高，則單片機運行速度就越快，單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機晶振提供的時鐘頻率。電容值為30pF,可以起到頻率微調作用3。時鐘電路如圖3所示。圖3 時鐘電路圖2.3復位電路單片機RST接口為復位信號輸入端，高電平有效。在該引腳上加上持續(xù)時間大于兩個機器周期的高電平，就可以使單片機復位。在單片機正常工作時，此引腳應為小于或等于0.5V的低電平。復位電路接單片機RST端口,在RST輸入端出現高電平時實現復位和初始化4。復位電路如4所示。圖4 復位電路2.4 顯示電路單片機的P0口為8位的漏極開路的雙向I/O口，當P0口作為普通的I/O口使用時，需要上拉電阻，這時為準雙向口。P1

11、、P2、 P3 都為8位的準雙向口，具有部上拉電阻。圖5為顯示電路，單片機I/O口一對一直接控制LED燈，顯示電路中的32個電阻既為上拉電阻，也起到電路分壓作用，防止燒壞元器件5。顯示電路如圖5 所示圖5顯示電路圖2.6 總原理圖設計總結時鐘電路、復位電路、以及顯示電路，把其放入一個電路。得到總體的電路?？傮w電路如圖6所示。圖6 電路原理圖3 系統(tǒng)軟件設計3.1 程序主要流程單片機的應用系統(tǒng)由硬件和軟件組成，在硬件原理圖搭建完成上電之后，暫時還不能看到流水燈循環(huán)點亮的現象，還需要編寫程序控制單片機管腳電平的上下變化，來實現LED燈的各種亮滅功能。先將P0、P1、P2、P3全部置1，即通入高電平

12、，用16進制表示為0*FFH，則32個LED燈全部處于熄滅狀態(tài)。然后給P0口賦值0*7FH，即只有P0.0處于低電平時，LED1燈點亮。使用延時函數delay，并設置延時時間為2秒，延時時間一到P0口的值就變?yōu)?*3FH,即P0.0和P0.1都為高電平，LED2也開場點亮，如此循環(huán)P0口控制的8個LED燈全部點亮，當高電平變?yōu)榈碗娖綍r，LED燈熄滅。P1、P2、P3口控制的LED燈閃亮和熄滅原理同P0口一樣，所以就可以看到LED燈的流水效果了6。程序流程圖如圖7所示，開場讀取I/O口狀態(tài)判斷I/O口狀態(tài)低電平高電平LED燈點亮LED燈熄滅 延時燈流動運行完畢圖7 程序設計流程圖3.2 程序設計

13、*include*include *defineuint unsigned int*defineuchar unsigned charuchar code table=0*fe,0*fc,0*f8,0*f0,0*e0,0*c0,0*80,0*00; / 逐個點亮07uchar code table1=0*7f,0*3f,0*1f,0*0f,0*07,0*03,0*01,0*00; / 逐個點亮70uchar code table2=0*01,0*03,0*07,0*0f,0*1f,0*3f,0*7f,0*ff; / 逐個滅07uchar code table3=0*80,0*c0,0*e0,0

14、*f0,0*f8,0*fc,0*fe,0*ff; / 逐個滅70void delay(uint t);/延時void zg(uint t,uchar a);/兩邊逐個亮void qs(uint t,uchar a);/全部閃爍void zg*h(uint t,uchar a); / 逆時針逐個點亮/void zg*h1(uint t,uchar a); / 順時針逐個點亮void djs(uint t,uchar a); /對角閃void lbzgm(uint t,uchar a);/兩邊逐個滅/void sszgm(uint t,uchar a); / 順時針逐個滅void nszgm(ui

15、nt t,uchar a); / 逆時針逐個滅void sztl(uint t,uchar a);/順時逐個同步亮void nztl(uint t,uchar a);/逆時逐個同步亮void sztm(uint t,uchar a);/順時逐個同步滅void nztm(uint t,uchar a);/逆時逐個同步滅void hwzjl(uint t,uchar a); /橫往中間亮void hwzjm(uint t,uchar a); /橫往中間滅/void swzjl(uint t,uchar a); /豎往中間亮/void swzjm(uint t,uchar a); /豎往中間滅voi

16、d nzdl(uint t,uchar a); /逆時逐段亮void nzdgl(uint t,uchar a); /逆時逐段一個點亮void jgs(uint t,uchar a); /間隔閃void zg(uint t,uchar a)/兩邊逐個亮uchar i,j; for(j=0;ja;j+) P0=P1=P2=P3=0*ff; P0=0*7f;delay(t); for(i=0;i7;i+) P0=table1i+1; P2=table1i; delay(t); P2=0*00;P1=0*fe; delay(t); for(i=0;i7;i+) P1=tablei+1;P3=tabl

17、e1i;delay(t); P3=0*00;delay(t); void qs(uint t,uchar a) /全部閃爍uchar j;for(j=0;ja;j+) P0=P1=P2=P3=0*ff; delay(t); P0=P1=P2=P3=0*00; delay(t); void zg*h(uint t,uchar a) / 逆時針逐個點亮uchar i,j;for (j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0*ff;for (i=0;i8;i+)P0=table1i;delay(t);for(i=0;i8;i+)P1=tablei;delay(t);for(i=0;i8;i+)P

18、3=tablei;delay(t);for(i=0;i8;i+)P2=tablei;delay(t);void nszgm(uint t,uchar a) / 逆時針逐個滅uchar i,j;for(j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0*00;for (i=0;i8;i+)P0=table3i;delay(t);for (i=0;i8;i+)P1=table2i;delay(t);for (i=0;i8;i+)P3=table2i;delay(t);for (i=0;i8;i+)P2=table2i;delay(t);void zg*h1(uint t,uchar a) / 順時針逐

19、個點亮uchar i,j;for (j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0*ff;for (i=0;i8;i+)P2=table1i;delay(t);for(i=0;i8;i+) P3=table1i;delay(t);for(i=0;i8;i+)P1=table1i;delay(t);for(i=0;i8;i+)P0=tablei;delay(t);void sszgm(uint t,uchar a) / 順時針逐個滅uchar i,j;for(j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0*00;for (i=0;i8;i+)P2=table3i;delay(t);for (i=

20、0;i8;i+)P3=table3i;delay(t);for (i=0;i8;i+)P1=table3i;delay(t);for (i=0;i8;i+)P0=table2i;delay(t);void djs(uint t,uchar a) /對角閃uchar j;for(j=0;ja;j+) P0=P1=P2=P3=0*ff;P0=P3=0*00;delay(t);P0=P1=P2=P3=0*ff;P1=P2=0*00;delay(t);void lbzgm(uint t,uchar a)/兩邊逐個滅 uchar i,j; for (j=0;j1;i-)P1=tablei-1;P3=ta

21、ble1i-2;delay(t);P1=0*fe;P3=0*ff;delay(t);P1=0*ff;P2=0*01;delay(t);for(i=7;i1;i-)P0=table1i-1;P2=table1i-2;delay(t);P0=0*7f;P2=0*ff;delay(t);P0=0*ff;delay(t); void sztl(uint t,uchar a)/順時逐個同步亮uchar i,j;for(j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0*ff;for(i=0;i8;i+)P0=tablei;P1=P2=P3=table1i; delay(t);void nztl(uint t

22、,uchar a)/逆時逐個同步亮uchar i,j;for(j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0*ff;for(i=0;i8;i+)P0=table1i;P1=P2=P3=tablei;delay(t);void sztm(uint t,uchar a)/順時逐個同步滅uchar i,j;for(j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0*00;for(i=0;i8;i+)P0=table2i;P1=P2=P3=table3i;delay(t);void nztm(uint t,uchar a)/逆時逐個同步滅uchar i,j;for(j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P

23、3=0*ff;for(i=0;i8;i+)P0=table3i;P1=P2=P3=table2i;delay(t);void hwzjl(uint t,uchar a) /橫往中間亮uchar i,j;for (j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0*ff;for(i=0;i8;i+)P0=P2=P1=table1i;P3=tablei;delay(t);void hwzjm(uint t,uchar a) /橫往中間滅uchar i,j;for (j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0*00;for(i=0;i8;i+)P0=P2=P1=table3i;P3=table2i;

24、delay(t);void swzjl(uint t,uchar a) /豎往中間亮uchar i,j;for (j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0*ff;for(i=0;i8;i+)P0=P2=P1=tablei;P3=table1i;delay(t);void swzjm(uint t,uchar a) /豎往中間滅uchar i,j;for (j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0*00;for(i=0;i8;i+)P0=P2=P1=table2i;P3=table3i;delay(t);void nzdl(uint t,uchar a) /逆時逐段亮uchar i,

25、j;for (j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0*ff;for(i=0;i8;i+)P0=table1i;delay(t);P0=0*ff;for(i=0;i8;i+)P1=tablei;delay(t);P1=0*ff;for(i=0;i8;i+)P3=tablei;delay(t);P3=0*ff;for(i=0;i8;i+)P2=tablei;delay(t);P2=0*ff;void nzdgl(uint t,uchar a) /逆時逐段一個點亮uchar i,j,k,l;for (j=0;ja;j+)k=table10;P0=k;l=table0;P1=P2=P3=l;d

26、elay(t);for(i=0;i8;i+)k=_crol_(k,-1);P0=k;l=_crol_(l,1);P1=P2=P3=l;delay(t);void jgs(uint t,uchar a) /間隔閃uchar j;for (j=0;ja;j+)P0=0*55;P1=P2=P3=0*aa;delay(t);P0=0*aa;P1=P2=P3=0*55;delay(t);void main()uchar i;while(1) zg(100,1); /兩邊逐個亮 lbzgm(100,1); /兩邊逐個滅 jgs(300,10); djs(100,20); /對角閃P1=P2=P3=0*ff

27、;for(i=0;i3;i+) P0=0*00;delay(800); P0=0*ff;delay(800); P0=0*00; for(i=0;i3;i+) P1=0*00;delay(800); P1=0*ff;delay(800); P1=0*00; for(i=0;i3;i+) P3=0*00;delay(800); P3=0*ff;delay(800); P3=0*00; for(i=0;i3;i+) P2=0*00;delay(800); P2=0*ff;delay(800); qs(500,3);for(i=0;i6;i+) zg*h(50,1); nszgm(50,1); dj

28、s(100,20); /對角閃for(i=0;i3;i+) zg(100,1); /兩邊逐個亮 lbzgm(100,1); /兩邊逐個滅 qs(200,10);djs(100,50); for(i=0;i5;i+) sztl(200,1); /順時逐個同步亮nztm(200,1); nztl(200,1);sztm(200,1); /順時逐個同步滅 djs(300,10); /對角閃 nzdgl(300,10); /逆時逐段一個點亮 jgs(300,10); /間隔閃for(i=0;i3;i+) zg*h(100,1); nszgm(100,1); for(i=0;i5;i+) zg*h1(1

29、00,1); sszgm(100,1); nzdl(200,3); /逆時逐段亮 jgs(50,100); /間隔閃P0=P1=P2=P3=0*ff;for (i=0;i8;i+)P0=table1i;delay(200);for (i=0;i8;i+)P1=tablei;delay(200);for(i=0;i3;i+)P0=P1=0*00;delay(200);P0=P1=0*ff;delay(200);for (i=0;i8;i+)P2=table1i;delay(200);for (i=0;i8;i+)P3=table1i;delay(200);for(i=0;i3;i+)P2=P3=

30、0*00;delay(200);P2=P3=0*ff;delay(200);nzdgl(50,40); /逆時逐段一個點亮for(i=0;i4;i+) zg(100,1);qs(100,10); lbzgm(100,1); djs(50,100); /對角閃for(i=0;i3;i+) zg*h(100,1); nszgm(100,1); djs(1000,10); for(i=0;i10;i+) hwzjl(200,1); /橫往中間亮hwzjm(200,1); /橫往中間滅 djs(300,10); /對角閃 for(i=0;i10;i+) swzjl(200,1); /豎往中間亮swzj

31、m(200,1); /豎往中間滅 for(i=0;i5;i+) zg*h(100,1); nszgm(100,1); djs(100,20); /對角閃 zg(300,1); lbzgm(300,1);for(i=0;i5;i+) zg*h1(100,1); sszgm(100,1); for(i=0;i0;*-)for (y=120;y0;y-);3.4 電路功能仿真在各局部電路設計的根底上，按照總體電路圖在Proteus上一一進展器件選擇，并連接。將電路連接好后，為各個器件選擇適宜的參數，然后調入已編譯好的目標代碼He*文件，啟動仿真。根據LED燈是否發(fā)亮，判斷所設計的電路是否可以實現32個LED燈依次點亮、依次熄滅、對角閃亮、對角熄滅、間隔閃亮、間隔熄滅等多種功能。剛開場時，LED燈不亮，仔細檢查原來是將LED燈接反了，改正之后LED燈便可以正常發(fā)光了。電路仿真的結果為32個LED燈依次發(fā)亮、依次熄滅，并可以實現多種亮滅功能。根據仿真結果可知電路原理及程序無誤，可以進展PCB設計7。如圖8所示。圖8 電路仿真圖總 結在設計電路圖的過程中，經過了屢次分析和仿真驗證，并結合所給的器件清單最后確定了需要哪些器件來實現電路的功能，并且保證了所需要的元器件在給出的清單圍。經過Proteus軟件屢次仿真和修改后，在仿真電路圖實現設計要求的前提下確定了最終的原理圖。然后在Alti