單片機(jī)課程設(shè)計(jì)

單片機(jī)課程設(shè)計(jì)《單片機(jī)原理及實(shí)訓(xùn)教程》課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目單片機(jī)智能流水燈控制器院系電子電氣工程學(xué)院班級(jí)12級(jí)電氣（一）班姓名侯東偉學(xué)號(hào)2012481015設(shè)計(jì)地點(diǎn)實(shí)驗(yàn)樓指導(dǎo)教師翟紅程職稱副教授指導(dǎo)教師簽字設(shè)計(jì)日期14年6月16——14年6月22第第頁(yè)目錄封面1目錄2前言3一、設(shè)計(jì)要求及MCS-51單片機(jī)簡(jiǎn)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(shí)計(jì)算8六、源程序8七、元件清單10結(jié)束語(yǔ)11參考文獻(xiàn)11前言自計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái)，單片機(jī)技術(shù)在社會(huì)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(jī)更是取代了由齒輪調(diào)節(jié)延遲時(shí)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(jī)具有一些突出的優(yōu)點(diǎn)：體積小、重量輕、電源單一、功耗低；功能強(qiáng)、價(jià)格低；數(shù)據(jù)大都在單片機(jī)內(nèi)部傳送，運(yùn)行速度快、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高，所以單片機(jī)被廣泛的應(yīng)用于測(cè)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集、智能儀器儀表、機(jī)電一體化產(chǎn)品、智能接口、計(jì)算機(jī)通信以及單片機(jī)的多級(jí)系統(tǒng)等領(lǐng)域。本文主要用的是單片機(jī)，課題名稱為單片機(jī)智能流水燈控制。通過(guò)本課題的設(shè)計(jì)以后，使我了解到了單片機(jī)的許多方面的應(yīng)用。本課程設(shè)計(jì)介紹了一種由MCS-89C51集成塊編程實(shí)現(xiàn)的控制電路，它完成了單片機(jī)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(duì)其他類似系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)具有一定的借鑒意義。通過(guò)本次實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)，使我掌握了一定的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制作技能和調(diào)試技術(shù)，鞏固電子技術(shù)的理論知識(shí)，鍛煉和提高自己的動(dòng)手能力和綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力及實(shí)踐動(dòng)手能力。關(guān)鍵詞：LED單片機(jī)控制系統(tǒng)流水燈設(shè)計(jì)要求及MCS-51單片機(jī)簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)是利用單片機(jī)智能控制流水燈的一個(gè)流水燈控制器，AT89S51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制8個(gè)LED發(fā)光二極管構(gòu)成的圓形流水燈，采用中斷，用一個(gè)按鍵控制流水燈的順/逆時(shí)針轉(zhuǎn)換循環(huán)。從上圖可知，它主要由8個(gè)部件通過(guò)片內(nèi)總線連接而成。部件有中央處理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、程序存儲(chǔ)器（ROM/EPROM）、并行輸入/輸出口、串行口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器。MCS-51單片機(jī)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(jī)采用40引腳的DIP封裝，而CHMOS工藝的單片機(jī)除采用DIP封裝外，還采用方形封裝形式，其中4個(gè)NC為空引腳。采用40引腳DIP封裝的8051單片機(jī)引腳排列如圖1所示。8051單片機(jī)是高性能的單片機(jī)，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(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CMOS8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4.25～5.50V的電壓工作范圍和0～24MHz工作頻率，使用AT89C51單片機(jī)時(shí)無(wú)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、電源等電路和必要的軟件組成的單個(gè)單片機(jī)。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(lái)，那么只要把P0.0口的電平變?yōu)榈碗娖骄涂梢粤?；相反，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?；同理，接在P0.1～P0.7口的其他7個(gè)LED的點(diǎn)亮和熄滅的方法同LED0。因此，要實(shí)現(xiàn)流水燈功能，我們只要將發(fā)光二極管LED1～LED8依次點(diǎn)亮、熄滅，8只LED燈便會(huì)一亮一暗的做流水燈了。在此我們還應(yīng)注意一點(diǎn)，由于人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)以及單片機(jī)執(zhí)行每條指令的時(shí)間很短，我們?cè)诳刂贫O管亮滅的時(shí)候應(yīng)該延時(shí)一段時(shí)間，否則我們就看不到“流水”效果了。電源提供系統(tǒng)因?yàn)樘峁┙o單片機(jī)的系統(tǒng)電源是直流4.25～5.50V的電壓，所以給單片機(jī)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(duì)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(hào)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(jìn)行頻率補(bǔ)償，以防電路自激振蕩畫(huà)出電路圖，如圖下2所示圖35V供電電源原理圖開(kāi)始程序流程圖開(kāi)始N結(jié)束P3.2=0?調(diào)用延時(shí)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(wú)外部中斷產(chǎn)生？SP#30HIE#81HIT0#0F0#0N結(jié)束P3.2=0?調(diào)用延時(shí)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(wú)外部中斷產(chǎn)生？SP#30HIE#81HIT0#0F0#0YYNYYN NYYN晶振延時(shí)計(jì)算因?yàn)樗x晶振為12MHz，延時(shí)時(shí)間大約為1s，延時(shí)程序最主要的程序指令是DJNZ指令，所以需要計(jì)算延時(shí)用DJNZ指令的次數(shù)。步驟：1.晶振頻率12MHz，所以一個(gè)機(jī)器周期為1us2.1s延時(shí)所需的總機(jī)器周期為1000000個(gè)由于延時(shí)較長(zhǎng)，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(shí)際應(yīng)用中會(huì)有誤差，需要經(jīng)過(guò)調(diào)整誤差，然后才能準(zhǔn)確定時(shí)。由于本設(shè)計(jì)不需要準(zhǔn)確定時(shí)，只是大約1s的定時(shí)，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(dòng)一位RRAACALLDZ;調(diào)用延時(shí)程序AJMPAALOOP:MOVP3,A;燈左移動(dòng)一位RLAACALLDZ;調(diào)用延時(shí)程序AJMPLOOPCC:RETI;中斷返回DZ:MOVR7,#4;延時(shí)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(hào)元器件名稱數(shù)量數(shù)值或型號(hào)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(yǔ)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我了解了單片機(jī)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(shí)到了單片機(jī)的重要性。在設(shè)計(jì)中，能夠通過(guò)一個(gè)按鍵產(chǎn)生中斷信號(hào)，控制8個(gè)LED燈的流動(dòng)和方向。在這次設(shè)計(jì)中，不但使我學(xué)到了許多理論上的知識(shí)，而且還提高了我的動(dòng)手實(shí)踐能力。仿真調(diào)試主要就是對(duì)程序的編譯和寫(xiě)入，用來(lái)驗(yàn)證程序的正確性和可運(yùn)行性。撰寫(xiě)論文時(shí)首先要做的就是對(duì)資料的收集，它們主要來(lái)自于一些參考文獻(xiàn)、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(gè)論文的撰寫(xiě)中，使我學(xué)會(huì)了對(duì)資料的組織能力。終于在規(guī)定的時(shí)間里完成了課程設(shè)計(jì)的任務(wù)，通過(guò)這次的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，整