單片機流水燈課程設(shè)計

單片機流水燈課程設(shè)計基于AT89C51單片機的流水燈1引言1.1課題簡介單片機全稱叫單片微型計算機(SingleChipMicrocomputer)，是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)定時器/計時器等功能(可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路)集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。當(dāng)前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機械了。單片機廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個范疇：在智能儀器儀表上的應(yīng)用，例如精密的測量設(shè)備；在工業(yè)控制中的應(yīng)用，用單片機能夠構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等；在家用電器中的應(yīng)用可從手機，電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機等。單片機在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用，例如醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等；在各種大型電器中的模塊化應(yīng)用，如音樂集成單片機，看似簡單的功能，微縮在純電子芯片中(有別于磁帶機的原理)，就需要復(fù)雜的類似于計算機的原理。本設(shè)計著重在于分析計算器軟件和開發(fā)過程中的環(huán)節(jié)和步驟，并從實踐經(jīng)驗出發(fā)對計算器設(shè)計做了詳細的分析和研究。本系統(tǒng)就是充分利用了8051芯片的I/O引腳。系統(tǒng)以采用MCS-51系列單片機Intel8051為中心器件來設(shè)計LED流水燈系統(tǒng)，實現(xiàn)8個LED霓虹燈的左、右循環(huán)顯示，并實現(xiàn)循環(huán)的速度可調(diào)。1.2設(shè)計目的(1)學(xué)習(xí)基本理論在實踐中綜合運用的初步經(jīng)驗，掌握電路設(shè)計的基本方法、設(shè)計步驟，培養(yǎng)綜合設(shè)計與調(diào)試能力。(2)掌握匯編語言程序設(shè)計方法。(3)培養(yǎng)實踐技能，提高分析和解決實際問題的能力。1.3設(shè)計任務(wù)及要求(1)彩燈用8個發(fā)光二極管代替。(2)電路具有控制彩燈點亮右移、左移、全亮及全滅等功能。(3)彩燈兩點移動時間間隔為0.5秒。2總體設(shè)計思路2.1設(shè)計思路本課題使用AT89C51單片機時無須外擴存儲器。因此，本流水燈實際上就是一個帶有八個發(fā)光二極管的單片機最小應(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單片機。如果要讓接在P1.0口的LED1亮起來，那么只要把P1.0口的電平變?yōu)榈碗娖骄湍軌蛄?；相反，如果要接在P1.0口的LED1熄滅，就要把P1.0口的電平變?yōu)楦唠娖?；同理，接在P1.1～P1.7口的其它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，我們只要將發(fā)光二極管LED1～LED8依次點亮、熄滅，8只LED燈便會一亮一暗的做流水燈了。同樣的道理，能夠讓8個燈左移點亮，全亮、全滅。在此我們還應(yīng)注意一點，由于人眼的視覺暫留效應(yīng)以及單片機執(zhí)行每條指令的時間很短，我們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“流水”效果了。2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)機構(gòu)框圖如圖1所示。圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.3系統(tǒng)程序流程圖系統(tǒng)程序總流程圖如圖2所示。圖2系統(tǒng)框圖3設(shè)計步驟3.1硬件設(shè)計硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成微機系統(tǒng)的實體和裝置，一般由運算器、控制器、存儲器、輸入接口電路和輸入設(shè)備、輸出接口電路和輸出設(shè)備等組成。單片機實質(zhì)上是一個硬件的芯片，在實際應(yīng)用中，一般很難直接和被控對象進行電氣連接，必須外加各種擴展接口電路、外部設(shè)備、被控對象等硬件和軟件，才能構(gòu)成一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)。本設(shè)計選用以AT89S51單片機為主控單元。顯示部分：8個LED燈循環(huán)亮滅。3.2單片機時鐘電路時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號，單片機本身就是一個復(fù)雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時鐘信號控制下嚴格地按時序進行工作。 在MCS-51芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳X1，輸出端為引腳X2，在芯片的外部跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，就構(gòu)成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。此電路采用12MHz的石英晶體。時鐘電路如圖3所示。圖3時鐘電路圖3.3復(fù)位電路電阻的作用是用于上電復(fù)位的，VCC以上電，由于電容兩端電壓不能突變，因此RST上為高電平，然后電容放電，RST就為低電平了，還能夠用手動復(fù)位，此電路應(yīng)用自動復(fù)位。復(fù)位電路如圖4所示。圖4復(fù)位電路圖3.4控制電路控制電路用于控制工作電路的工作情況，根據(jù)要求來控制電路，本電路的控制電路用來控制流水燈的工作情況，當(dāng)按下1、2、3、4各個開關(guān)時，電路具有左移、右移、全亮、全沒的功能，具體的控制電路如圖5所示。圖5開關(guān)電路圖3.5工作電路(1)工作電路就是根據(jù)總的電路的指令，來反應(yīng)工作情況。本電路的流水燈電路具體的如圖6所示。圖6流水燈電路圖根據(jù)各個模塊的功能及她們的信號傳輸，連接電路如圖7所示。圖7整體電路圖4軟件設(shè)計4.1設(shè)計要求本系統(tǒng)的功能就時實現(xiàn)流水燈的循環(huán)點亮，主要有四個功能，第一，按下第一個按鈕，彩燈向上點亮循環(huán)，按下第二個，彩燈向下循環(huán)點亮，按下第三個，彩燈全滅，按下第四個，彩燈全亮。彩燈用8個發(fā)光二極管代替。電路具有的控制彩燈點亮右移、左移、全亮及全滅的功能用按鍵切換彩燈狀態(tài)，彩燈兩點移動時間間隔為0.5秒。4.2源程序見附錄Ⅰ5軟件調(diào)試軟件調(diào)試一般分為以下四個階段：1、編寫程序并查錯；2、在匯編語言的編譯系統(tǒng)中編譯源程序3、對程序進行編譯連接，并及時發(fā)現(xiàn)程序中存在的錯誤；4、改正錯誤。在軟件調(diào)試過程中，對出現(xiàn)的錯誤進行了認真的分析和修改，多次調(diào)試成功后，能夠很好的達到既定的設(shè)計效果。此系統(tǒng)能夠改進為能夠經(jīng)過對開關(guān)的調(diào)節(jié)來控制流水燈電路具有控制彩燈點亮右移、左移、全亮及全滅等功。6心得體會經(jīng)過一段時間的努力，我們順利的完成了這次單片機課設(shè)。這是一個磨練意志的過程。從課題的選擇開始，計算器的設(shè)計、硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計、到最后的Proteus軟件仿真完成，這其中經(jīng)歷了很多困難，可是更重要的是在這個過程中我得到了很大的鍛煉。一方面經(jīng)過C51單片機等一些器件的設(shè)計讓我學(xué)習(xí)和掌握了單片機技術(shù)的基礎(chǔ)知識和技術(shù)要點，也使以前學(xué)的很多知識都得到了運用；另一方面在用Proteus軟件畫電路圖時，然后再轉(zhuǎn)換成一維的WORD中進行編輯，這個過程中讓我掌握了計算機輔助的設(shè)計技術(shù)。當(dāng)然，這是一個需要不斷的嘗試，不斷的校核，不斷的修改，最后完成一個合理的設(shè)計的過程。需要的是細心和耐心。在很大程度上培養(yǎng)了我拼搏的工作精神。使我受益匪淺，更加明確了自己專業(yè)的方向。經(jīng)過本次課設(shè)，我不但學(xué)到了關(guān)于單片機技術(shù)方面的許多專業(yè)知識，同時也讓我感覺到團隊合作的重要性。其實如何有效和快速的找到資料也是課設(shè)給我的啟發(fā)，利用好圖書館和網(wǎng)絡(luò)，是資源的到最好的利用。與她人交流思想是取得成功的關(guān)鍵，在交流中，不但強化了自己原有的知識體系，也擴展了自己的思維。課設(shè)是一個經(jīng)過思考、發(fā)問、自己解惑并動手、提高的過程。我會在以后的學(xué)習(xí)中不斷學(xué)習(xí)，積累經(jīng)驗，完善自己。對于這次單片機課程設(shè)計不但鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上沒有學(xué)到過的知識，掌握了一種系統(tǒng)的研究方法，能夠進行一些簡單的編程。經(jīng)過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，例如對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，學(xué)習(xí)了單片機匯編語言。參考文獻[1]王思明,張金敏,茍軍年等著.單片機原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.北京:科學(xué)出版社,[2]譚浩強著.C程序設(shè)計(第四版).北京:清華大學(xué)出版社,[3]馮博琴,吳寧著.微型計算機原理與接口技術(shù)(第3版).北京:清華大學(xué)出版社,附錄Ⅰ源程序： ORG0000H AJMPSTART ORG0030HSTART: MOVSP,#60H MOVDPTR,#TABSTART1: JNBP0.0,LOOP1 JNBP0.1,LOOP2 JNBP0.2,LOOP3 JNBP0.3,LOOP4 AJMPSTART1LOOP1: CLRA MOVCA,@A+DPTRCJNE: A,#11111111B,SHOW1 AJMPSTARTSHOW1: MOVP1,A ACALLDELAY INCDPTR AJMPLOOP1LOOP2: MOVA,#09H MOVCA,@A+DPTR CJNEA,#00000000B,SHOW2 AJMPSTARTSHOW2: MOVP1,A ACALLDELAY INCDPTR AJMPLOOP2LOOP3: MOVA,#08H MOVCA,@A+DPTR MOVP1,A AJMPSTARTLOOP4: MOVA,#11H MOVCA,@A+DPTR MOVP1,A AJMPSTARTDELAY: MOVR0,#10D0: MOVR1,#200D1: MOVR2,#123 NOPD2: DJNZR2,D2 DJNZR1,D1 DJNZR0,D0 RETTAB:DB