LED流水灯设计

1、单片机课程设计报告LED 流水灯的设计专业：姓名：学号：姓名：学号：姓名：学号：2015 年 月目录LED流水灯的设计 1第一章 绪论 . 21.1 设计目的. 21.2 设计任务. 21.3 设计方法. 2第二章 设计内容与所用器件. 32.1 基本功能. 3LED彩灯 错误!未定义书签。2.2 循环移位法 . 3第三章 硬件系统设计 . 43.1 单片机时钟电路. 4第四章 软件设计 . 54.1汇编语言和 C语言的特点及编程 54.2 LED 显示原理 5第五章 系统调试与存在的问题 85.1 程序下载 85.2 硬件调试 85.3 软件调试 9总 结 10参考文献 11LED流水灯的设

2、计 摘要 : 当今社会，随着人们物质生活的不断提高，电子产品已经走进了家 家户户，无论是生活或学习， 还是娱乐和消遣几乎样样都离不开电子产品， 大型 复杂的计算能力是人脑所不能胜任的， 而且比较容易出错。 计算器作为一种快速 通用的计算工具方便了用户的使用。计算器可谓是我们最亲密的电子伙伴之一。 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骤， 并从实践经验出发 对计算器设计做了详细的分析和研究。单片机由于其微小的体积和极低的成本， 广泛的应用于家用电器、 工业控制 等领域中。在工业生产中。 单片微型计算机是微型计算机称单片机， 特别适用于 控制领域，故又称为微控制器。本系统就是充分利用

3、了 8051芯片的I/O弓I脚。系统以采用MCS-51系列单片 机Intel8051为中心器件来设计LED流水灯系统，实现8个LED霓虹灯的左、右 循环显示，并实现循环的速度可调。关键字：单片机技术；系统设计；LED流水灯第一章绪论1.1设计目的通过本次课题设计，应用单片机原理及应用等所学相关知识及查阅资料， 完成简易LED流水灯系统设计，以达到理论与实践更好的结合、进一步提高综合 运用所学知识和设计的能力的目的。通过本次设计的训练，可以使我在基本思路和基本方法上对基于MCS-51单片机的嵌入式系统设计有一个比较感性的认识，并具备一定程度的设计能力。1.2设计任务在本次课程设计中，主要完成如下

4、方面的设计任务：1、掌握MCS-5係列8051的最小电路及外围扩展电路的设计方法；2、了解单片机数据转换功能及工作过程；3、设计LED流水灯系统，实现8个LED霓虹灯的左、右循环显示；4、完成主要功能模块的硬件电路设计。1.3设计方法本课题使用STC89C52R单片机时无须外扩存储器。因此，本流水灯实际上 就是一个带有八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LED1亮起来，那么只要把P1.0 口的电平变为低电 平就可以了；相反，如果要接在 P1.0 口的LED1熄灭，就要把P1.0 口的电平变 为高电

5、平；同理，接在P1.1P1.7 口的其他7个LED的点亮和熄灭的方法同LED! 因此，要实现流水灯功能，我们只要将发光二极管LEDLED8依次点亮、熄灭, 8只LED灯便会一亮一暗的做流水灯了。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”效果了第二章 设计内容与所用器件2.1基本功能利用STC89C52R作为主控器组成一个LED流水灯系统，实现8个LED霓虹 灯的左、右循环显示。可选器件51系列单片机、电容C104 4.7K、18?和1K的电阻、LED灯、按键、晶振等。开关设置总体框架图2.2循环移位法在上个程序

6、中我们是逐个控制 P1端口的每个位来实现的，因此程序显得有 点复杂，下面我们利用循环移位指令，采用循环程序结构进行编程。我们在程序 一开始就给P1 口送一个数，这个数本身就让P1.0先低，其他位为高，然后延时 一段时间，再让这个数据向高位移动，然后再输出至 P1 口，这样就实现“流水” 效果啦。由于8051系列单片机的指令中只有对累加器 ACC中数据左移或右移的 指令，因此实际编程中我们应把需移动的数据先放到 ACC中,让其移动，然后将 ACC移动后的数据再转送到P1 口，这样同样可以实现“流水”效果。具体编程 如下所示，程序结构确实简单了很多。第三章硬件系统设计硬件系统是指构成微机系统的实体

7、和装置，通常由运算器、控制器、存储器、 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 STC89S52R单片机为主控单元。显示部分：8个LED 灯循环亮灭。3.1单片机时钟电路时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号， 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MCS-51芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引

8、脚X1，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12MHZ勺石英晶体。时钟电路如下图所示：12MHZC2时钟电路第四章软件设计4.1汇编语言和C语言的特点及编程本设计是硬件电路和软件编程相结合的设计方案，选择合适的编程语言是一 个重要的环节。在单片机的应用系统程序设计时，常用的是汇编语言和C语言机硬件，程序可读性和可移植性比较差。而C语言虽然执行效率没有汇编语言高， 但语言简洁，使用方便，灵活，运算丰富，表达化类型多样化，数据结构类型丰 富，具有结构化的控制语句，程序设计自由度大，有很好的可重用性，可移植性 等特点。在本设

9、计中采用C语言编写软件程序。4.2 LED 显示原理LED点阵具有亮度高、发光均匀、可靠性好、接线简单、拼装方便等优点 能构成各种尺寸的大屏幕显示器。因此 ,它被广泛应用于大型 LED 智能显示屏、 智能仪器仪表和机电一体化设备的显示单元中 , 取得了较好的效果。 由于它经济、 小型的显示系统 ,同时要求使用方便灵活， 方便地组成了由多块大屏幕 LED 显示 器构成的显示系统 ,该系统可广泛用于商场、 车站、码头及其它公共场合。 LED 显 示屏由 LED 点阵显示器构成。它是以发光二极管为像素 , 按照行与列的顺序排列 而成的显示器件 ,采用逐行(或逐列) 扫描方式工作 ,由峰值较大的窄脉冲

10、驱动 , 从上到下逐次不断地对显示屏的各行进行选通 , 同时又向各列送出表示图形或文 字信息的脉冲信号 , 反复循环以上操作 , 就可显示各种图形或文字信息。此设计中LED灯的显示为动态显示。我们采用的是共阴极 LED灯，在0 时LED灯发光。1的时候熄灭，我们通过改变每个接口的0、 1 状态, 来实现LED灯的亮灭、从而实现整个LED灯系统，呈流水状亮灭。我们还可以采用各种不同颜色的LED灯，使我们的实验结果更加绚丽多彩， 增加视觉效果。4.3 源程序 #include sbit ADDR0 = P1A0;sbit ADDR1 = PM1；sbit ADDR2 = P1A2;sbit ADD

11、R3 = P1A3；sbit ENLED = P1A4；void main()unsigned int i = 0；unsigned char dir = 0；unsigned char shift = 0x01；ENLED = 0；ADDR3 = 1；ADDR2 = 1；ADDR1 = 1；ADDR0 = 0;while (1)P2 = shift;for (i=0; i20000; i+); if (dir = 0)shift = shift 1;if (shift = 0x01)dir = 0;第五章 系统调试与存在的问题5.1 程序下载下载后的效果图5.2 硬件调试常见故障：1、逻辑错

12、误：它是由设计错误或加工过程中的工艺性错误所造成的。这类 错误包括错线、开路、短路等。2、元器件失效： 有两方面的原因： 一是器件本身已损坏或性能不符合要求； 二是组装错误造成元件失效，如电解电容、集成电路安装方向错误等。3、可靠性差：因其可靠性差的原因很多，如金属化孔、接插件接触不良会 造成系统时好时坏，经不起振动；走线和布局不合理也会引起系统可靠性差。4、电源故障：若样机由电源故障，则加电后很容易造成器件损坏。电源故 障包括电压值不符合设计要求， 电源引线和插座不对， 功率不足，负载能力差等。调试方法：包括多级调试和联机调试。 在调试过程中要针对可能出现的故障 认真分析，直至检查出原因并排

13、除。本次硬件调试过程中， 对所出现的问题进行了认真的分析和改正， 最后能够 很好的达到设计要求的效果。5.3 软件调试软件调试一般分为以下四个阶段： 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、对程序进行编译连接， 并及时发现程序中存在的错误； 4、改正错误。在软件调试过程中， 对出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。此系统可以改进为可以通过对开关的调节来控制流水灯的调向、 加速、减速、 变亮、变暗，这是一个比较难的挑战。总结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

14、器的设计、硬件和软件系统的设计、到最后 的 Proteus 软件仿真完成，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掌 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 WOR中进行编辑， 这个过程中让我掌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

15、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，完善自己。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究方法， 可以进行一些简单的编 程。通过这次课程设计使我懂得了理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，从理论中得出结论， 从而提高自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深刻， 掌握得不