多功能走马灯设计

目录1设计要求22设计的作用、目的23设计的具体实现231系统概述232单元电路设计与分析233电路的安装与调试34心得体会及建议441心得体会442建议45附录46参考文献23多功能走马灯设计报告1设计要求多功能跑马灯的具体要求如下（1）显示效果使用16个LED；（2）设置三个按键，K1模式键，通过按键调整显示结果，要求有8种模式；K2加速键，提高走马灯显示效果的速度；K3减速键，放慢走马灯的显示效果速度；（3）8种模式通过一个共阴型数码管显示出来，比如，走马灯的显示效果为模式一时，数码管显示数字“1”。2设计的作用、目的多功能跑马灯可以应用到装饰当中去,装饰一些东西，更具有吸引力、漂亮。熟悉掌握SPI接口的应用，还有利用SPI对74HC595的控制,学会如何编写具有连发功能的按键，如何控制16个LED。3设计的具体实现31系统概述本系统采用AVR单片机MEGA16作为主控制器，通过SPI接口，把数据传给74HC595，然后通过74HC595输出数据来点亮16个LED,实现各种流水灯模式，由三个按键来控制LED，一个按键控制LED的显示模式，另两个控制LED的改变速度。速度的控制和键盘的扫描是通过定时器来控制的。用数码管显示LED当前所处的模式。32单元电路设计与分析直接控制16个LED，需要占用大量的I/O端口，于是通过采用串口输入，并口输出的芯片74HC595来控制LED，这样可以减少端口的使用，大大提高单片机端口的利用率，节省I/O端口，以便接其它外围器件。74HC595是具有8位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。移位寄存器和存储器是分别的时钟。数据在SCHCP的上升沿输入，在STCP的上升沿进入的存储寄存器中去。如果两个时钟连在一起，则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。移位寄存器有一个串行移位输入（DS），和一个串行输出（Q7）,和一个异步的低电平复位，存储寄存器有一个并行8位的，具备三态的总线输出，当使能OE时（为低电平），存储寄存器的数据输出到总线。我们可以利用两个74HC595构成一个级联形式，构成16个并口输出，刚好控制16个LED，每次把控制LED的16位数据通过SPI接口发送到74HC595。根据74HC595的特点，我们可以知道，74HC595在上升沿移位，下降沿不变。在上升沿打入所输入的数据。这样可以把SPI接口配置为上升沿移位，下降沿锁存，而74HC595最大移位速度可以达到100MHZ,所以可以使用最大的SPI速度，数据可以及时发送完成，不会出现拖影现象。按键具有连发功能，可以连续的改变LED的速度和模式，有利于调节，按键的扫描是通过定时器0定时10MS来进行扫描，并进行了消抖处理，这样可以充分利用单片机资源，而且还可以提高按键功能的可靠性与稳定性，避免误发。避免了用软件延时来进行按键处理的误发可能性，占用大量的时间，降低单片机的利用率。模式显示使用的是共阴极的数码管，数码管采用静态扫描方式，每次模式改变了，就刷新数据，改变显示。这样可以减少指令的执行，大大降低单片机的使用。当为模式一时，数码管显示一，显示数据是通过查表得到的。图一是八段LED数码显示管原理和结构。（A）八段数码管结构（B）共阴型数码管图一八段LED数码显示管原理和结构33电路的安装与调试在电路的连接与安装当中没出现什么问题，电路连接好后，下载程序，一切运行正常，LED具有八种显示模式。分别如下模式1LED从左到右循环点亮，只有一个灯亮。模式2LED从右到左循环点亮，只有一个灯亮。模式3LED从左到右，然后从右到左，只有一个灯亮。模式4一个灯从左到右灭，然后从右到左，循环灭。模式5LED灯从左到右灭，然后从右到左灭，再接着就是从右到左点亮，从左到右点亮。模式6四个LED点亮，从左到右，然后从右到左，每次循环到一个灯亮时，就重新循环。模式7四个LED灭，从左到右，然后从右到左，每次循环到一个灯灭时，就重新循环。模式8六个LED灯亮，从左到又，到达边界时立即返回，不停留。4心得体会及建议41心得体会通过本次实验，使我更加熟练的运用SPI接口，以及利用SPI接口对74HC595的控制，明白串口转并口的具体应用与实现，以及如何实现具有连发功能的按键编程，为以后更加深入的学习与利用AVR单片机进行开发提供了很好的实践机会，并且还提高了自己的调试能力与判断能力。42建议该设计只是进行了简单对LED的控制，软件程序还需要进行大量的优化，写得太烂了，不适宜移植，没有使用较好的算法与数据的处理，虽然实现了功能，但阅读与理解起来比较困难。5附录元器件清单MEGA16一片16MHZ晶振一个八段数码管一个按键三个LED16个1K电阻16个20P电容2个01U电容3个74HC5952片51K电阻1个电路原理图程序INCLUDEINCLUDE/74HC595/DEFINESTPORTD0C120PC220PX116MHZR11KR21KR31KR41KR51KR61KR71KR81KR91KR101KR11KR121KR131KR141KR151KR161KD1LEDRED2LERED3LERED4LERED5LERED6LERED7LRED8LERED9LERED10LERED1LERED12LERED13LERED14LERED15LERED16LEREDPA0/ADC040PA1/ADC139PA2/ADC238PA3/ADC337PA4/ADC436PA5/ADC535PA6/ADC634PB0/XCK/T01PB1/T12PB2/INT2/AIN03PB3/OC0/AIN14PB4/S5PB5/MOSI6PB6/ISO7PB7/SCK8PA7/ADC73RESET9XTAL113XTAL212PC0/SCL2PC1/SDA23PC2/TCK24PC3/TMS25PC4/TDO26PC5/TDI27PC6/TOSC128PC7/TOSC229PD0/RXD14PD1/TXD15PD2/INT016PD3/INT117PD4/OC1B18PD5/OC1A19PD6/ICP20PD7/OC221AVC30AREF32U1ATMEGA16R175K1C310NQ015Q11Q22Q33Q44Q55Q66Q77Q79SH_CP1ST_CP12DS14MR10OE13U274HC595Q015Q11Q22Q33Q44Q55Q66Q77Q79SH_CP1ST_CP12DS14MR10OE13U374HC595模式加速减速模式显示/SPCR/DEFINESPIE7DEFINESPE6DEFINEDORD5DEFINEMSTR4DEFINECPOL3DEFINECPHA2DEFINESPR11DEFINESPR00/SPSR/DEFINESPIF7DEFINEWCOL6DEFINESPI2X0/SPI_PORT/DEFINESS4DEFINEMOSI5DEFINEMISO6DEFINESCK7FLASHUNSIGNEDCHARLED_7100X3F,0X06,0X5B,0X4F,0X66,0X6D,0X7D,0X07,0X7F,0X6FUNSIGNEDINTSTEP400UNSIGNEDCHARPOSIT0UNSIGNEDCHARVALUE0UNSIGNEDINTCOUNTER0BITKEY_STIME_OK0BITTIME_DISPLAY_OK0DEFINEWGM006DEFINEWGM013DEFINECS022DEFINECS011DEFINECS000VOIDOPENTIMER0VOID/打开定时器0ASM“CLI“TCCR01STEPCOUNTER0TIME_DISPLAY_OK1VOIDSPI_INITVOID/SPI初始化UNSIGNEDCHARTEMPDDRB|1POSITSPI_TRANSMIT0XFFELSESPI_TRANSMIT0XFFSPI_TRANSMITUNSIGNEDCHAR0X80POSIT8ST1ST0IFPOSIT16POSIT0VOIDDISPLAY2VOID/模式二IFPOSIT16POSIT0VOIDDISPLAY3VOID/模式三IFPOSITPOSITSPI_TRANSMIT0XFFELSEIFPOSITPOSIT8ELSEIFPOSIT32POSIT0VOIDDISPLAY4VOID/模式四IFPOSITPOSITSPI_TRANSMITVALUESPI_TRANSMIT0X00IFPOSIT7VALUE0ELSEIFPOSITPOSIT8SPI_TRANSMIT0XFFSPI_TRANSMITVALUEIFPOSIT15VALUE0ELSEIFPOSIT32POSIT0VOIDDISPLAY5VOID/模式五IFPOSITPOSITSPI_TRANSMITVALUESPI_TRANSMIT0X00IFPOSIT7VALUE0ELSEIFPOSITPOSIT8SPI_TRANSMIT0XFFSPI_TRANSMITVALUEIFPOSIT15VALUE0ELSEIFPOSITPOSIT48SPI_TRANSMITVALUESPI_TRANSMIT0XFFIFPOSIT55VALUE0XFFELSEVALUESPI_TRANSMIT0X00SPI_TRANSMITVALUEIFPOSIT63VALUE0X00ST1ST0IFPOSIT64POSIT0VOIDDISPLAY6VOID/模式六IFPOSITPOSITIFPOSITPOSIT5ELSEIFPOSITPOSIT8ELSEIFPOSIT34POSIT0VOIDDISPLAY7VOID/模式七IFPOSITPOSITIFPOSITPOSIT5ELSEIFPOSITPOSIT8ELSEIFPOSIT34POSIT0VOIDDISPLAY8VOID/模式八IFPOSITPOSITIFPOSITPOSIT3ELSEIFPOSITPOSIT8ELSEIFPOSIT21POSIT0DEFINEKEY_INPUTPINADEFINEMODE0X01DEFINEINC0X02DEFINEDEC0X03DEFINENO_KEY0XFFDEFINEKEY_MASK0B00000111UNSIGNEDCHARREADKEYVOID/按键扫描STATICUNSIGNEDCHARKEY_VALUE_OLDSTATICUNSIGNEDCHARKEY_STATE0STATICUNSIGNEDINTKEY_COUNTER0UNSIGNEDCHARKEY_VALUE0UNSIGNEDCHARKEY_RETURNNO_KEYKEY_VALUEKEY_INPUTSWITCHKEY_STATECASE0IFKEY_VALUEKEY_MASKKEY_STATE1KEY_VALUE_OLDKEY_VALUEBREAKCASE1IFKEY_VALUEKEY_VALUE_OLDKEY_STATE2KEY_COUNTER0ELSEKEY_STATE0BREAKCASE2IFKEY_VALUEKEY_MASKKEY_STATE0IFKEY_VALUE_OLD0B00000110KEY_RETURNMODEELSEIFKEY_VALUE_OLD0B00000101KEY_RETURNINCELSEIFKEY_VALUE_OLD0B00000011KEY_RETURNDECELSEIFKEY_COUNTER300KEY_COUNTER0KEY_STATE3IFKEY_VALUE_OLD0B00000110KEY_RETURNMODEELSEIFKEY_VALUE_OLD0B00000101KEY_RETURNINCELSEIFKEY_VALUE_OLD0B00000011KEY_RETURNDECBREAKCASE3IFKEY_VALUEKEY_MASKKEY_STATE0ELSEIFKEY_COUNTER100KEY_COUNTER0IFKEY_VALUE_OLD0B00000110KEY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