单片机课程设计led流水灯设计报告

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1、单片机课程设计 led流水灯设计报告 0 /170 一、 前 言 (1) 1.1 课题简介 (1) JL.2设计目的 (1) 二、 总体设计 (2) 2.1 设计思路 22 原件清单 . (2) 三、硬件设计 . 3。1A1B9C51 . (3) 3。2 系统框图 . (5 ) 3。 3 程序框图 . (5)四、软件设计 . 4。 1 硬件设计 . 4. 2 单片机时钟电 . (6) 4 3 复 位 电 路 . 6)4. 4 控 制电路 . 4. 5 工作电路 . (7) 五、软件调试 . (8) 5. 1 设计要求 . 单片机课程设计 led流水灯设计报告 1 /170 5。2 软件的流程图

2、 . (9) 5. 3 程序设计 . 六、软件调试 . (1 1 ) 七*心得体会 . (12) 八参考文献 . (13)单片机课程设计 led流水灯设计报告 2 /170 第一章前言 1. 1 课题简介 单片机全称叫单片微型计算机 Si n gl e Ch i p Mie r o c omp u L er）,是一种 集成在电路芯片.是釆用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处哩器 CPU随机存储器RAM.只读存储器ROM、多种0 口和中断系统、定时器/计时器 等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等 电路集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机察

3、统。 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到个领域没有单片机的踪 迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工 业自动化过程的实时控制和数堀处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用裁华轿车的 安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物 等等，这些都爲不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器 械以及各种智能机械了。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空 航天、专用设备的智第化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：h在 智能仪器仪表上的应用：，例如精密的测1：设备2.在工业控制中的应用：用单片 机可

4、以构成形式多样的控制系统、数据釆集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电 梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制亲统等。 3o在家用电 器中的应用可从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫萦统、列车无 线逋信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等 5.单片机在医用设备领域中的应用：例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声 诊断设备及病床呼叫系统等等。6.在各种大蛰电器中的模块化应用： 如音乐集 成单片机， 看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要 复杂的类似于计算机的原理。 本设计着重在于分析计算器软件和开发过程中的环节和步

5、骤，并从实践经验岀发对计 算器设计做了详细的分析和硏究。本系统就是充分利用了 8051芯片的I丿0引脚。 系统以釆用MCS- 5 1系列单片机In t el8051为中心器件来设计LE D流水灯索统， 实现&个LED霓虹灯的左、右循环显示，并实现循坏的速度可调o 1-2 设计目的 1. 学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，学握电路设计的基本方法、设计步 骤，培养综合设计与调试能力. 2o韋握汇编语言程序设计方法. 3。培养实践技能，提高分析和解决实師问題的能力。 单片机课程设计 led流水灯设计报告 3/173 1. 3设计任务及要求 1. 彩灯用8个发光二极管代替. 2. 电路具有控制彩

6、灯点亮右移、左移、全亮及全灭等功能（用按键切换彩灯状态） 3. 彩灯两点移动时间间隔为0. 5秒。 二、总体设计思路 2. 1 设计思路 本课题使用AT89 C 5 1单片机时无须外扩存储器.因此，本流水灯实际上就是 一个带有丿I个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复 位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。 如果要让接在P1. 0 口的LED 1亮起来，那么只要把FL. 0 口的电平变为低电 平就可以了；相反，如果要接在Fl o 0 的LED1熄灭，就要把F1. 0 口的电平变 为高电平；同理，接在Pl。1P1.7 口的其他7个LED的点亮和熄灭的方法同 JED1.

7、因此,要实现流水灯功能，我们只要将发光二极管LED 1 LED8依次点亮、熄 灭，8只LED灯便会一亮一暗的做流水灯了。冋样的道理，可以让8个灯左移点 亮，全亮、全灭. 在此我们还应注意一点，由于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的 时间很短，我们在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间，否则我们就看不到“流 水效果了。 在此基础上，增加外扩设备，利用74LS373和8 255扩展成24个LED灯循环 显示. 元件名称 蛰号 数量/个 用途 单片机 A T89S5 1 1 控制核心 晶振 12MHZ 1 晶振电路 电容 3 0 pF 2 晶振电路 电阻 Re S pa c k8 8 上位电

8、阻 电阻 1 Ok 4 开关电阻 电阻 10k 1 复位电路 电源 +5v 1 提供电源 单片机课程设计 led流水灯设计报告 4 /170 拨码开关 BUTTON 4 发岀信号 数码管 7SEGMPX1 CC 8 显乔电路 2. 2原件清单单片机课程设计 led流水灯设计报告 5 /170 三、硬件设计 3. 1AT89C5 1 1 o 芯片由 UNTITLEDIS I S PROFESSIONAL 实验系统提供（AT8 9 C 5 1） 1）主要特性： 与MCS 5 1兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循坏 数据保智时间：10年 全静态工作：0HZ-24H z 三级程序存

9、储器锁定 12 8*8位内部RAM 3 2可绸桂I丿0线 5个中断源 可绸桂串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内震荡器和时钟电路 2）管脚说明： 电源引脚虫 V cc （40脚）：典型值+5V。亠 V ss （20脚）：接低电平。 外部晶振勺 XTA Lk XTA L2分别与晶振两端相连 接 输入输岀口引脚 F0 口： I/O 向口。作输入口时，应 先软件置“ 1”。亠 P1 口 : I/O双向。作谕入口 时，应先软件置“ 1 ”。 F2 口 ： I / 0双向口。作谕入口时，应先软件亘“ 1” 0 P3 口 ： I/O双向口。作输入口时，应先软件豈“ 1 0 控制引脚： RSTs A LE

10、/ P RDG、一PSEN、-EA/Vpp 组成 了 MS C-51的控制总线。 R S T （ 9 M ）:复位信号输入端（高电平有效）。 单片机课程设计 led流水灯设计报告 6门79 ALE/-PROG3 0脚：地址锁存信号输出端. 第二功能：编程脉冲输入. -P SE N（2 9脚：外部程序存储群读选通信号。 -E A / Vpp （31脚）：外部程序存储器使能 端。怡 第二功能：编程电压输入端（+21V）。 3） AT8 9 C51单片机的P 口特点： P0 口：是一个8位漏极开路输出型双向1/0端口 作为输岀端 口时*每位能以吸收电流的方式驱动8 个TTL输入*对端口写1 时， 又

11、可作髙阻抗谕入端用在访问外部程序或数据存储器时，它是 时分多路转换的地址（低8位/数据总线， 在访问期间将激活内部的上拉电阻. F1 口； P1 口杲一个带有内部上拉电阻的8位双向1/ 0端 口。P1 口的输岀缓冲器可驱动（吸收或输岀电流方式）4个TTL输 入.对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可 作输入口.F2 口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外 部信号拉低的引脚会输出一个电流（li 1 ） o P2 口： R2 口是一个带有内部上拉电阻的8位双向丨/0端 口。F 2 口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式4个TT L 输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻

12、把端口拉到高电位，这时 可作输入口。P2 口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被 外部信号扌立低的引脚会输出一个电流（I i I ）。在访问外部程序存 储器时和1 6位外部地址的外部数据存储器如执行M0VX OPTR）时，R2 口送出高8位地址在访问8位地址的外部数据存储 器（如执行 M 0V X R I ）时，P2 口引脚上的内容（就是专用寄 存器（SFR）区中的P2备存器的内容）在整个访问期间不会改变. P3 口： P3 口是一个带有内部上拉电阻的9位双向I /0端 口。卩3 口的输出缓冲器可驱动吸收或输出电流方式4个I TL输 入.对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，

13、这时可 作输入口。P 3 口作输入口使用时，因为内部有上拉电阴，那些被外 部信号拉低的引脚会输出一个电流（lil （2 ）排阻的作用 所谓排阻就是若干个参数完全相同的电阻，它们的一个引脚都连到一起， 作为公共引脚。其余引脚正常引出.所以如果一个排阻是由门个电阻构成的， 那么它就有n+ 1只引脚，一般来说，最左边的那个是公共引脚.它在排阻上一 般用一个色点标出来.排阻一般应用在数字电路上，比如作为某个并行口的上 拉或者下拉电阻用。使用排阻比用若干只固定电阻更方便单片机课程设计 led流水灯设计报告 7 /178 3.2、系统框图 图1 3. 3、程序框图 四、设计步骤 41 硬件设计 硕件系统是

14、指构成微机索统的实体和装置，通常由运算器、控制器、存储器、单片机课程设计 led流水灯设计报告 8门79 输入接口电路和输入设备、输出接口电路和输出设备等组成。单片机实质上是一个 硬件的芯片，在实际应用中，通常很难直接和被控对象进行电气连接，必须外加各 种扩展接口电路、外部设备、被控对象等硬件和软件，才能构成一个单片机应用系 统本设计选用以AT89S51单片机为主控单元。显示部分：8个LED灯循环壳灭. 4。2 单片机时钟电 时钟电路用于产生单片机工作所需耍的时钟信号， 单片机本身就是一个复杂的同 步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下 严格地按时序进行工作。 在

15、MCS-5 1芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XI ,输出 端为引脚X2,在芯片的外部跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，就构 成了一个稳定的自激振荡器。此电路采用L2MH z的石英晶体。时钟电路如下 图： 4 3 复位电路 电阻的作用是用于上电真位的,VCC以上电，由于电容两端电压不能突变所以 R S T上为高电平，然后电容放电，RST就为低电平了，还可以用手动复位，此电 路应用自动复位。 V J J C4 HC 1nF R22 TOkI- A 33pF 号 12MHZ X? I 单片机课程设计 led流水灯设计报告 io / mo 4.4 控制电路 控制电路用于揑制工

16、作电路的工作情况，根据要求来控制电路，本电路的揑制电 路用来控制流水灯的工作情况，当按下1、2、3、4各个开关时，电路具有左移、 右移、全亮、全没的功能，具体的控制电路如下： 4.51 作电路 1 ）工作电路就是根据总的电路的指令，来反应工作情况.本电路的流水灯电路具体 的如下： 图4 VCC 2）根据各个模块的功能及他们的信号传输.连接电路如下: 单片机课程设计 led流水灯设计报告 n / mi 图 6 五、软件设计 5。1 设计要求 本系统的功能就时实现流水灯的循环点亮，主要有四个功能，第一，按下第一个 按钮,彩灯向上点亮循坏，按下第二个，彩灯向下循环点亮，按下第三个，彩灯全亮, 按下第

17、四个，彩灯全灭。彩灯用8个发光二极管代替。电路具有的控制彩灯点亮右 移、左移、全亮及全灭的功能用按键切换彩灯状态，彩灯两点移动时间间隔为Do 54佩DO P0.IAM 却 釧 陀 P0MUB 30 MUM POS/W 抑妙U6 P0.W P2驱 P2.IJ P22AIC P2JAI1 P21AI2 P 25 皿丽 P3J/ID |RIO r R12 r 1R13 35 1 1u U U 疋- -mSTmST ErcErc AlMAlM vcc 单片机课程设计 led流水灯设计报告 12 /1712 秒。 5.2、软件的流程图: MOV DPTR, # TAB ;把TAB袤首地址送入DPTR S

18、TAR Th。 JNB PCL 0, LOOP1 :判断P0.。处开关是否闭合 JNB POo ULOOP2 5判断P0l处开关是否闭合 JTIB P0.2, LOOF3 :判断P0。2处开关是否闭合 JMB PO o 3, LOOP4 判断PD。3处开关是否闭合 AJMP START1 ；如果没有开关闭合垂新检测5- 3、程序设计 o ORG D 00 0 H AW START ORG 0 0 30H START： MOV SP.存60H ；单片机上电后从ODOOOH地址执行 :跳转到主程序存放地指出 ;设置主程序开始地址 ；设置堆栈起始地址为60H 图7 单片机课程设计 led流水灯设计报

19、告 13 /1713 MOVC A, A+DFTR ；取数值表中的数 CJNE A. 00 DOOOOOB. SHQW2 :检查右移结束标志 ；右移结束重新检查开关状态 :将数据送到巩口 ;调用延时子程序 :取数据表指针指向下一数据 ;继续查表取数据 :设定累加器初始值 MOVC A, A十DPTR -取数:值表中的数 MOV Fl, A ；将数搦送到Pl 口 A J M P ST ART ；全灭结束重新检测开关状态 LOOP4： .MOV A? 91 1 H :设定累加器初始值 MOVC A沁A+DPTR ;取数值表中的数 MOV Pl , A ；将数据送到P 1 口 AJMP START

20、;全灭结束重新检测开关狀态 DELAY: MOV R0, #10 ;延时一段时间 D 0： MOV Rl, 2 00 D 1 : WOV R2, #123 NOP D2： DJNZ R2, D2 DJNZ Rl, D 1LOOP 1： 。CLR A ；累加器清零 MOVC A, A+DPTR ；取数值表中的数 A, #1111111 1 B, SHOW1；检查左移结束标志 CJN E : b AJMP START SHOW1； V Pl, A ACALL DELAY I NC DPTR AJMP LOOPL LOOP2 MOV A, ?09H ;左移结束重新检测开关状态 :将数据送到P1 口

21、;调用延时子程序 ;取数据表指针指向下一数娼 ;继续查表取数据 :设定累加器的初始值 AJ14P START SH0W2;別OV PL, A ACALL DELAY & I NC DPTR AJMP LOO P2 LOO P3: MOV A,幷08H 单片机课程设计 led流水灯设计报告 14 /1714 DJNZ R 0 , DO RET TAB : DB 111111 1 OB DB LI 1 1110 1 B DB 11111011B DB IL 1 1 0L1 1 B DB 1 1 10L11LB DB 11 0 1L11LB DB 10 1 1 1 1 11B DB 0L111111

22、B DB 1111111 1 B DB 0 11111L1B DB 10 11111 LB DB 1 1011111B DB 1110111 1 B DB 11 1 1 D 11 1 B DB 11L 1 LO 1 IB DB 1 11111 0 IB DB 11L11 1 10B D B OOOOO 0 00B END 六、软件调试 软件调试一股分为以下四个阶段：1、编写程序并查错：2、在汇编语言的编译 系统中编译源程序3、对根序进行綢译连;子程序返回 ；程序结束 单片机课程设计 led流水灯设计报告 15 /1714 接，并及时发现程序中存在的错谋；4、改 正错误. 在软件调试过桂中，对岀

23、现的错误进行了认真的分析和修改，多次调试成功后，能 够很好的达到既定的设计效果。单片机课程设计 led流水灯设计报告 16 /1716 此系统可以改进为可以通过对开关的调节来控制流水灯电路具有揑制彩灯点亮右 移、左移、全亮及全灭等功。 匕、心得体会 经过一段时间的努力，我们顺利的完成了这次单片机课设。这是一个磨练意志的 过程。从课题的选择开始，计算器的设计、硬件和软件系统的设计、到最后的prote us软件彷真完成，这其中经历了很多困难，但是更重要的是在这个过程中我得到了很 大的锻炼。一方面通过C51单片机等一些器件的设计让我学习和学握了单片机技术的 基础知识和技术要点，也使以前学的很多知识都

24、得到了运用：另一方面在用Proteus 软件画电路图时，然后再转换成一维的WORD中进行编辑,这个过程中让我韋握了计算 机辅助的设计技术。当然，这是一个需要不断的尝试，不断的校核，不断的修改.最后 完成一个合理的设计的过程。需要的是细心和耐心在很大程度上培养了我拼搏的工 作精神。使我受益匪浅，更加明确了自己专业的方向。 通过本次课设，我不仅学到了关于单片机技术方面的许多专业知识，同时也让我 感觉到团队合作的重要性.其实如何有效和快速的找到资料也是课设给我的启发，利 用好图书馆和网络，是资源的到最好的利用。与他人交流思想是取得成功的关键，在 交流中，不仅强化了自己原有的知识体系，也扩展了自己的思

25、维。课设是一个通过思 考、发问、自己解惑并动手、提高的过程。我会在以后的学习中不断学习，积累经 验，完芋自己。 对于这次单片机课程设计不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本 上没有学到过的知识，掌握了一种系统的研宪方法，可以进行一些简单的编程。通 过这次课程设计使我懂得了I里论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不 够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得岀结论，从而提高目己 的实际动手能力和独立思考的能力。同时在设计的过程中发现了自己的不足之处， 例如对以前所学过的知识理解得不够探刻，韋握得不够牢固，学习了单片机C语言. 这里我要感谢实验室的指导老师，没有老师的

26、细致讲解和耐心的检查，也就没有 我的计算器岀来，非常感谢！ 单片机课程设计 led流水灯设计报告 17/1715 八、参考文献 1 徐爱钧。智能化测量控制仪表原理与设计（第二版）。北京航天航空大学出版 社，2 0 04. 9 2 杨恢先 黄辉先薯.单片机原理与应用.人民邮电出版，20D9o 7 3 朱定华著。单片机原理与接口技术电子工业出版社，2D01。4 4 王威著。HCS 12微控制器原理及应用.北京航空航天大学出版社，20 0 7. 10 5龚运新著.单片机C语言开发技术。北京清华大学出版社，2006. 1 0 6 胡洪波著单片机原理与应用实验教程。湘潭大学出版社，2009。7 7 单片机原理及其接口技术胡汉才 编著北京：清华大学出版社 8 MCS-51单片机序理及应用张毅刚编著 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社 9 5 1单片机C语言应用程序设计实例精讲（第二版）戴佳 刘陳文编著 电子工业出版社