單片機課程設(shè)計

單片機課程設(shè)計《單片機原理及實訓(xùn)教程》課程設(shè)計設(shè)計題目單片機智能流水燈控制器院系電子電氣工程學(xué)院班級12級電氣（一）班姓名侯東偉學(xué)號2012481015設(shè)計地點實驗樓指導(dǎo)教師翟紅程職稱副教授指導(dǎo)教師簽字設(shè)計日期14年6月16——14年6月22第第頁目錄封面1目錄2前言3一、設(shè)計要求及MCS-51單片機簡介4二、硬件組成5三、電源提供系統(tǒng)6四、程序流程圖7五、晶振延時計算8六、源程序8七、元件清單10結(jié)束語11參考文獻11前言自計算機問世以來，單片機技術(shù)在社會各領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在流水燈控制系統(tǒng)中，單片機更是取代了由齒輪調(diào)節(jié)延遲時間的舊式市發(fā)展速度，成為日后此系統(tǒng)中的核心部分。由于單片機具有一些突出的優(yōu)點：體積小、重量輕、電源單一、功耗低；功能強、價格低；數(shù)據(jù)大都在單片機內(nèi)部傳送，運行速度快、抗干擾能力強、可靠性高，所以單片機被廣泛的應(yīng)用于測控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集、智能儀器儀表、機電一體化產(chǎn)品、智能接口、計算機通信以及單片機的多級系統(tǒng)等領(lǐng)域。本文主要用的是單片機，課題名稱為單片機智能流水燈控制。通過本課題的設(shè)計以后，使我了解到了單片機的許多方面的應(yīng)用。本課程設(shè)計介紹了一種由MCS-89C51集成塊編程實現(xiàn)的控制電路，它完成了單片機流水燈控制功能，并給出了具體的硬件電路和相應(yīng)的程序。這種控制電路可靠性，靈活性高，使用范圍廣，特別適合中小城市的交通燈、霓虹燈等的應(yīng)用。而且，它對其他類似系統(tǒng)的開發(fā)具有一定的借鑒意義。通過本次實訓(xùn)實習(xí)，使我掌握了一定的電子產(chǎn)品設(shè)計、制作技能和調(diào)試技術(shù)，鞏固電子技術(shù)的理論知識，鍛煉和提高自己的動手能力和綜合運用知識解決實際問題的能力及實踐動手能力。關(guān)鍵詞：LED單片機控制系統(tǒng)流水燈設(shè)計要求及MCS-51單片機簡介本設(shè)計是利用單片機智能控制流水燈的一個流水燈控制器，AT89S51單片機實現(xiàn)控制8個LED發(fā)光二極管構(gòu)成的圓形流水燈，采用中斷，用一個按鍵控制流水燈的順/逆時針轉(zhuǎn)換循環(huán)。從上圖可知，它主要由8個部件通過片內(nèi)總線連接而成。部件有中央處理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、程序存儲器（ROM/EPROM）、并行輸入/輸出口、串行口、定時/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器。MCS-51單片機的封裝有兩種形式，一種是雙列直插式（DIP）封裝的形式，另一種是方形封裝形式。HMOS 工藝的8051單片機采用40引腳的DIP封裝，而CHMOS工藝的單片機除采用DIP封裝外，還采用方形封裝形式，其中4個NC為空引腳。采用40引腳DIP封裝的8051單片機引腳排列如圖1所示。8051單片機是高性能的單片機，由于受到引腳數(shù)目的限制，所以有不少引腳具有兩種功能，我們用斜線加以區(qū)分。硬件組成按照單片機系統(tǒng)擴展與系統(tǒng)配置狀況，單片機應(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單片機是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS8位單片機，具有豐富的內(nèi)部資源：4kB閃存、128BRAM、32根I/O口線、2個16位定時/計數(shù)器、5個向量兩級中斷結(jié)構(gòu)、2個全雙工的串行口，具有4.25～5.50V的電壓工作范圍和0～24MHz工作頻率，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、電源等電路和必要的軟件組成的單個單片機。其具體硬件組成如圖2所示。圖2流水燈硬件原理圖從原理圖中可以看出，如果要讓接在P0.0口的LED0亮起來，那么只要把P0.0口的電平變?yōu)榈碗娖骄涂梢粤耍幌喾?，如果要接在P0.0口的LED1熄滅，就要把P0.0口的電平變?yōu)楦唠娖剑煌?，接在P0.1～P0.7口的其他7個LED的點亮和熄滅的方法同LED0。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。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。電源提供系統(tǒng)因為提供給單片機的系統(tǒng)電源是直流4.25～5.50V的電壓，所以給單片機提供5V直流電，具體電路及參數(shù)如下：1、電路設(shè)定輸出直流電壓+5V，工作室最大電流約為300mA選擇7805穩(wěn)壓器，給定輸入電壓Ui=10V，對地電流為Io=8mA所以輸入電流Io`=308mAU2=Ui/1.2=10/1.2=8.3現(xiàn)在取U2=9V外接電路的等效電阻RL`=1.2U2/Io`=1.2×9V/308mA=35.1Ω2、整流電橋二極管參數(shù)選取IF≥ID=1/2Io`=154mAURM≥√2U2=12.7V所以選取2CZ55C型號的二極管3、電源頻率f=50Hz，周期T=0.02s電容容量C≥（3～5）T/（2RL`）=(3~5)×0.02/(2×35.1)F=(855~1425)uF最大擊穿電壓UCM≥√2U2=13V取C=1000uF，U=25V4、小型變壓器參數(shù)選?。害?0.6，變比：220/9二次側(cè)電流I2=（1.5～2）Io`=（1.5～2）×308mA=462～616mA取I2為500mA二次側(cè)容量P2=U2I2=9×0.5VA=4.5VA一次側(cè)容量P1=P2/η=4.5/0.6ηVA=7.5VA平均容量P=0.5（P1+P2）=0.5（7.5+4.5）VA=6VA用C2、C3進行頻率補償，以防電路自激振蕩畫出電路圖，如圖下2所示圖35V供電電源原理圖開始程序流程圖開始N結(jié)束P3.2=0?調(diào)用延時子程序P3(A)A左移一位P3(A)A右移一位A#01HA#01HF0=1?C(F0)C(C)+1F0(C)有無外部中斷產(chǎn)生？SP#30HIE#81HIT0#0F0#0N結(jié)束P3.2=0?調(diào)用延時子程序P3(A)A左移一位P3(A)A右移一位A#01HA#01HF0=1?C(F0)C(C)+1F0(C)有無外部中斷產(chǎn)生？SP#30HIE#81HIT0#0F0#0YYNYYN NYYN晶振延時計算因為所選晶振為12MHz，延時時間大約為1s，延時程序最主要的程序指令是DJNZ指令，所以需要計算延時用DJNZ指令的次數(shù)。步驟：1.晶振頻率12MHz，所以一個機器周期為1us2.1s延時所需的總機器周期為1000000個由于延時較長，需用三循環(huán)程序，所以有循環(huán)DJNZ指令需執(zhí)行的次數(shù)1s=1000000us，1000000/2=500000（次）內(nèi)兩次循環(huán)取值N1=250，N2=250所以第三次循環(huán)N值的求法2*250*250*N3*1us=1000000us因此N3=8由此算出的N1、N2、N3的值，在實際應(yīng)用中會有誤差，需要經(jīng)過調(diào)整誤差，然后才能準(zhǔn)確定時。由于本設(shè)計不需要準(zhǔn)確定時，只是大約1s的定時，所以不用調(diào)整誤差值。源程序ORG0000HAJMPMAINORG0003HLJMPINTORG0030HMAIN:MOVSP,#30H;初始化中斷MOVIE,#81HSETBIT0CLRF0SJMP$INT:MOVC,F0;執(zhí)行一次中斷FO取反一次CPLCMOVF0,CJBF0,LOOP;判斷F0的狀態(tài)MOVA,#01HAA:MOVP3,A;燈右移動一位RRAACALLDZ;調(diào)用延時程序AJMPAALOOP:MOVP3,A;燈左移動一位RLAACALLDZ;調(diào)用延時程序AJMPLOOPCC:RETI;中斷返回DZ:MOVR7,#4;延時子程序DL3:MOVR6,#250DL2:MOVR5,#250DL1:DJNZR5,DL1JBP3.2,CC;判斷中斷狀態(tài),是否有按鍵按下DJNZR6,DL2DJNZR7,DL3RETEND元件清單序號元器件名稱數(shù)量數(shù)值或型號1電阻1047K2電阻210K3電容230pF4電容11000uF5電容20.01uF6發(fā)光二極管87二極管42CZ55C8AT89C5119晶振112MHz10按鈕111變壓器1220/9，6VA12穩(wěn)壓器1L7805CT結(jié)束語通過這次課程設(shè)計我了解了單片機控制流水燈的工作原理，發(fā)光二極管以及AT89C51的應(yīng)用，使我認(rèn)識到了單片機的重要性。在設(shè)計中，能夠通過一個按鍵產(chǎn)生中斷信號，控制8個LED燈的流動和方向。在這次設(shè)計中，不但使我學(xué)到了許多理論上的知識，而且還提高了我的動手實踐能力。仿真調(diào)試主要就是對程序的編譯和寫入，用來驗證程序的正確性和可運行性。撰寫論文時首先要做的就是對資料的收集，它們主要來自于一些參考文獻、集成芯片和元器件功能的介紹。下一步就是把資料組織成一篇具有邏輯的文章，從整個論文的撰寫中，使我學(xué)會了對資料的組織能力。終于在規(guī)定的時間里完成了課程設(shè)計的任務(wù)，通過這次的實習(xí)實訓(xùn)，整