单片机的4x4光立方课程设计

中州大学机电与汽车工程术学院单片机课程设计报告书题目： 4X4 光立方 姓 名： 阮成龙 班 级： 14 电气自动化对口一班 学 号： 201425180118 指导教师： 孙建延 同 组： 时 间： 2015.12.28 2目 录一 、摘要 -32、设计目的与要求 -42.1 设计目的 -42.2 设计要求 -4三、硬件方案设计 -43.1 单片机资源分配情况 -53.2 复位电路 -53.3 时钟电路 -53.4 系统的工作原理图 -64、软件设计 -114.1 系统框图 -114.2 程序流程图 -114.3 程序 -13五、心得体会 -17六、参考文献 -173摘要当今社会，随着电子行业的不断发展，单片机凭借着其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用广泛，发展迅猛。单片机体积小，质量小，抗干扰能力强，对环境要就不高，价格低廉，灵活性好，已广泛的应用在工业自动化、通信、自动检测、信息家电、电力电子航空航天等各个方面。成为现代生产和生活中不可缺少的一部分。对于大三的我们来说，学习单片机也好久了，对单片机有了大体的了解，此次单片机课程设计，我们采用的是 STC89C52RC 系列的单片机，利用此单片机来控制一个“光立方” 。光立方顾名思义就是一个立方体，我们采用的是4*4*4 的模式，将 LED 灯分成四层，利用程序来编写各种不同的效果来控制LED 的亮灭，最终使得整个立方体展现不同的造型和图案，使其变得美轮美奂，绚丽多彩。42、设计目的与要求2.1 设计目的 进一步掌握单片机的原理及其功能。学会利用单片机做一些课外电子设计与制作。熟悉 LED 点亮条件及其工作原理。熟悉光立方显示的原理及其相关的线路连接。通过此次的电路焊接和调试提高自己的动手及其分析问题的能力。2.2 设计要求.利用单片机控制 4*4*4 的 LED 光立方显示一些 3D 的图形，通过编程编写一些程序控制单片机输出一些高低电平从而控制某个和某些 LED 等亮和暗，由此来通过灯光显示一些 3D 图形。设计内容包括了时钟电路、复位电路、三极管驱动电路、LED 光立方电路等几部分的设计。根据内容画出相应的电路图，再编写出相应的程序。.编写完程序后，进行实物的焊接，将程序烧写到单片机上，最后进行调试。三 硬件方案设计3.1 单片机资源分配情况将 4*4*4 的 LED 光立方分层 4 层，分别由单片机的P2.0，P2.1，P2.2，P2.3，四个口来控制每一层，且给低电平有效，再有 P0 口和 P1 的总共 16 个口来控制 16 列，给高电平有效， P0 和 P1 口加上位排阻，再给每一列加三极管放大，三极管的基极接单片机的 P0 和 P1 口，集电极接 5V电源，发射极接每一列。这样就可以通过控制每个口的输出信号来控制每个的亮灭。53.2 复位电路通过某种方式，是单片机内部各类寄存器的值变为出事状态的操作称为复位。单片机的复位是通过外部电路来实现的，复位引脚 RET 通过一个施密特触发器与复位电路相连接，施密特触发器用作噪声抑制，伟哥机器周期的 S5P2时刻，复位电路采样一次施密特输出电平，获得内部复位操作所需要的信号。单片机的时钟电路正常工作后，CPU 在 RET/VPD 引脚上连续采集到两个机器周期的高电平后就可以完成复位操作了，但实际应用时，复位电平的脉冲宽度一般大于 1ms。复位电路通常采用上电复位、手动按键复位和看门狗复位三种方式，本次采用的是上电复位方式。3.3 时钟电路单片机的各个功能部件的运行都是是时钟控制信号为基准，一拍一拍的工作。因此时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的可靠性和稳定性。常用的时钟电路设计为内部时钟方式，单片机内部有一个由反向放大器构成的震荡电路，芯片上的 XTAL1 和 XTAL2 分别为震荡电路的输入和输出端。只要在这两个引脚上接一个石英晶体振荡器和两个微调电容就构成内部方式的振荡器电路，有振荡器产生自激振荡，便构成一个完整的震荡信号发生器。一般选用石英晶体振荡器。此电路在加电大约延迟 10ms 后振荡器起振，在 XTAL2 引脚产生幅度为 3V 左右的正弦波时钟信号，其振荡频率主要由石英晶振的频率确定。电路中两个电容 C1、C2 的作用有两个：一是帮助振荡器起振；二是对振荡器的频率进行微调。本系统的 C1、C2 的值为 33pf。6单片机在工作时，有内部振荡器产生或由外直接输入的送至内部控制逻辑单元的时钟信号的周期称为时钟周期。其大小是时钟信号频率的倒数，f 表示。图2 中的时钟频率为 12MHz，即 f=12MHz，则时钟周期为 1/12us。3.4 系统的工作原理图光立方一、二层：光立方三、四层：7单片机口点连接：三极管放大电