基于51单片机流水灯延时点亮课程设计.docx

目 录第1章 设计任务及要求11.1课程设计的目的11.2课程设计的基本要求11.3课程设计具体要求11.4 设计任务2第2章 方案设计22.1 设计方案22.2 模块说明22.2.1 at89s51介绍22.2.2 串行接口led驱动器max721922.2.3 74ls273 介绍22.2.4 键盘扫描控制方式2第3章程序及原理图说明23.1 程序流程图23.2 程序23.3 原理图2第4章 调试及仿真结果24.1 仿真2第5章 心得体会2参考文献2第1章 设计任务及要求1.1课程设计的目的1.进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理。2.掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性，控制方法。3.通过课程设计，掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术。4.通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。5.通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，了解开发一单片机应用系统的全过程，为今后从事相应开发打下基础。1.2课程设计的基本要求1.认真认识设计的意义，掌握设计工作程序，学会使用工具书和技术参考资料，并培养科学的设计思想和良好的设计作风。2.提高模型建立和设计能力，学会应用相关设计资料进行设计计算的方法。3.提高独立分析、解决问题的能力，逐步增强实际应用训练。4.课程设计的说明书要求简洁、通顺，计算正确，图纸表达内容完整、清楚、规范。1.3课程设计具体要求1 原理图设计1.原理图设计要符合项目的工作原理，连线要正确。2.图中所使用的元器件要合理选用，电阻、电容等器件的参数要正确标明。3.原理图要完整，cpu、外围器件、外扩接口、输入/输出装置要一应俱全。2 程序调计(1) 根据要求，将总体功能分解成若干个子功能模块，每个功能模块完成一个特定的功能。(2) 根据总体要求及分解的功能模块，确定各功能模块之间的关系，设计出完整的程序流程图。3 程序调试：编写相关程序，并进行仿真。4 设计说明书(1) 原理图设计说明简要说明设计目的，原理图中所使用的元器件功能及在图中的作用，各器件的工作过程及顺序。(2) 程序设计说明对程序设计总体功能及结构进行说明，对各子模块的功能以及各子模块之间的关系作较详细的描述。(3) 画出工作原理图，程序流程图并给出相应的程序清单。1.4 设计任务stc12c5a60s2（引脚排序及基本功能同at89s51）作为主控芯片，设计led灯循环显示速度的控制电路。一是设计74ls273扩展8个led显示；二是设计按键电路，作为led循环显示速度的参数输入；三是设计根据不同的输入参数改变led循环显示速度的程序；四是扩展max7219或lcd1602作为相关输入参数的显示。第2章 方案设计2.1 设计方案本设计中采用at89s51单片机为整个系统的控制核心，设计了一款led灯循环显示速度的按键控制。其主要结构如图2.1所示。74ls273扩展8个led循环显示主控芯片（at89c51）按键控制电路max719显示器（显示延时时间）图2.1 led灯循环显示速度的按键控制原理框图主电路部分包括：（1）at89s51；（2）max7219；（3）74ls273；（4）电阻；（5）电容；（5）led；（6）显示器。2.2 模块说明2.2.1 at89s51介绍如图2.2.1为at89s51引脚图图 2.1.1p0 口：p0 口是一组8位漏极开路型双向i0口，也即地址数据总线复用口。作为输出口用时，每位能驱动 8 个ttl逻辑门电路，对端口写“l”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低 8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在 f1ash 编程时，p0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。p1 口：pl 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 io 口，pl 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 ttl 逻辑门电路。对端口写“l”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（iil）。flash 编程和程序校验期间，pl 接收低 8 位地址。xtall：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。xtal2：振荡器反相放大器的输出端。2.2.2串行接口led驱动器max7219 max7219引脚如图2.2.2所示 图2.2.2 max7219引脚图 max7219采用串行数据传输方式，由16位数据包发送到din引脚的串行数据在每个clk的上升沿被移入到内部16位移位寄存器中，然后在load的上升沿将数据锁存到数字或控制寄存器中。load信号必须在第16个时钟上升沿同时或之后，但在下一个时钟上升沿之前变高，否则将会丢失数据。din端的数据通过移位寄存器传送，并在16.5个时钟周期后出现在dout端。dout端的数据在clk的下降沿输出。串行数据以16位为一帧，其中d15d12可以任意，d11d8为内部寄存器地 址，d7d0为寄存器数据，工作时序如下：图2.2.2 时序图 max7219的内部寄存器及其地址 2.2.3 74ls273 介绍74ls273的管脚图如图2.2.3所示（1）1脚是复位clr,低电平有效,当1脚是低电平时,输出脚2(q0)、5(q1)、6(q2)、9(q3)、12(q4)、15(q5)、16(q6)、19(q7)全部输出0,即全部复位;（2）当1脚为高电平时,11(clk)脚是锁存控制端,并且是上升沿触发锁存,当11脚有一个上升沿,立即锁存输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的电平状态,并且立即呈现在在输出脚2(q0)、5(q1)、6(q2)、9(q3)、12(q4)、15(q5)、16(q6)、19(q7)上74ls273管脚功能：1d8d为数据输入端，1q8q为数据输出端，正脉冲触发，低电平清除，常用作8位地址锁存器。图2.2.3 74ls273的管脚图2.2.4 键盘扫描控制方式 程序控制扫描方式。特点：对cpu工作影响小，但应考虑键盘处理程序的运行间隔周期不能太长，否则会影响对键输入响应的及时性。 (2) 键抖动及消除 软件去抖动检测到按键按下后，执行延时10ms子程序后再确认该键是否确实按下，消除抖动影响。图2.2.4 抖动影响 独立式按键及其接口电路图2.2.5 按键接法 第3章程序及原理图说明3.1 程序流程图3.2 程序clk equ p1.2din equ p1.0load equ p1.1org 0000hajmp keyakeya:orl p1,#7fh ;置p1.0p1.2为输入态 mov a,p1 ;读键值,键闭合相应位为0 cpl a ;取反,键闭合相应位为1 anl a,#11111000b;屏蔽高5位,保留有键值信息的低3位 jz gret ;全0,无键闭合,返回 lcall dl10ms ;非全0,有键闭合,延时10ms,软件去抖动 mov a,p1 ;重读键值,键闭合相应位为0 cpl a ;取反,键闭合相应位为1 anl a,#11111000b;屏蔽高5位,保留有键值信息的低3位 jz gret ;全0,无键闭合,返回;非全0,确认有键闭合key0: mov a,p1 cpl a cjne a,#08h,key1 lcall a0 lcall gokey1:mov a,p1 cpl a cjne a,#10h,key2 lcall a1 lcall go1key2:mov a,p1 cpl a cjne a,#20h,key3 lcall a2 lcall go2key3:mov a,p1 cpl a cjne a,#40h,key4 lcall a3 lcall go3key4:mov a,p1 cpl a cjne a,#80h,keya lcall a4 lcall go4return:retgret:retdl10ms:mov r7,#0ahdl1: mov r6,#0ffh djnz r6,$ djnz r7,dl1 retgo:start:mov r1,#00000001b mov r2,#08loop:mov a,r1 mov p0,a mov dptr,#7fffh movx dptr,a call del1s rl a mov r1,a djnz r2,loop ajmp key0 go1:start1:mov r1,#00000001b mov r2,#08loop1:mov a,r1 mov p0,a mov dptr,#7fffh movx dptr,a call del500 rl a mov r1,a djnz r2,loop1 ajmp key1go2:start2:mov r1,#00000001b mov r2,#08loop2:mov a,r1 mov p0,a mov dptr,#7fffh movx dptr,a call del200 rl a mov r1,a djnz r2,loop2 ajmp key2go3:start3:mov r1,#00000001b mov r2,#08loop3:mov a,r1 mov p0,a mov dptr,#7fffh movx dptr,a call del100 rl a mov r1,a djnz r2,loop3 ajmp key3go4:start4:mov r1,#00000001b mov r2,#08loop4:mov a,r1 mov p0,a mov dptr,#7fffh movx dptr,a call del50 rl a mov r1,a djnz r2,loop3 ajmp key4del1s:mov r3,#08hu1: mov r4,#0f4hu2: mov r5,#0ffh djnz r5,$ djnz r4,u2 djnz r3,u1retdel500:mov r5,#04hl1: mov r6,#0f4hl2: mov r7,#0ffh djnz r7,$ djnz r6,l2 djnz r5,l1 retdel200:mov r5,#02hh1: mov r6,#0f4hh2: mov r7,#0ffh djnz r7,$ djnz r6,h2 djnz r5,h1 retdel100:mov r3,#0c3he2: mov r5,#0ffh djnz r5,$ djnz r3,e2retdel50:mov r3,#63hf1: mov r4,0fbh djnz r4,$ djnz r3,f1reta0:disp: mov a,#09h ;置译码器方式寄存器地址 mov r7,#0ffh ;选择译码方式 lcall max7219 ;写入 mov a,#0ah ;置亮度寄存器地址 mov r7,#05h ;选择占空比 lcall max7219 ;写入 mov a,#0bh ;置max7219显示扫描位数寄存器地址 mov r7,#07h ;选择8位显示方式 lcall max7219 ;写入 mov a,#0ch ;置关闭显示寄存器地址 mov r7,#01h ;选择进入正常工作，00h表示关闭 lcall max7219 ;写入mov 40h,#01hmov 41h,#00hmov 42h,#00hmov 43h,#01h mov 30h,40h mov 31h,41h mov 32h,42h mov 33h,43h main: mov r0,#30h clr p1.1 ; mov r1,#01h ;指向第0位led mov r3,#08h ;显示器个数loopa: mov a,r0 ;取显示缓冲区数据 mov r7,a ;显示2 mov a,r1 ;led显示的位地址给a lcall max7219 ; inc r0 ;指向下一个显示数据 inc r1 ;指向下一位led djnz r3,loopa ; ret;max7219子程序max7219: clr p1.1 ;将load信号拉低 lcall xh1 ;一位字节送入7219 mov a,r7 ; lcall xh1 ; nop nop setb p1.1 ;产生load上升沿，锁存数据 ret xh1: mov r2,#08h ;总共有8位，移8次next: clr p1.2 ;将clk拉低 rlc a ;a中值左移入进位累加器c中 mov p1.0,c ;给din口 nop setb p1.2 ;clk上升沿，移入数据 nop djnz r2,next ;没完成则继续 retshort_delay:mov 10h,#40 ;10msdel1: mov 11h,#125del2: djnz 11h,del2 ;125*2us=0.25ms djnz 10h,del1 ;0.25ms*40=10msreta1:disp1: mov a,#09h ;置译码器方式寄存器地址 mov r7,#0ffh ;选择译码方式 lcall max72191 ;写入 mov a,#0ah ;置亮度寄存器地址 mov r7,#05h ;选择占空比 lcall max72191 ;写入 mov a,#0bh ;置max7219显示扫描位数寄存器地址 mov r7,#07h ;选择8位显示方式 lcall max72191 ;写入 mov a,#0ch ;置关闭显示寄存器地址 mov r7,#01h ;选择进入正常工作，00h表示关闭 lcall max72191 ;写入mov 40h,#00hmov 41h,#05hmov 42h,#00hmov 43h,#00h mov 30h,40h mov 31h,41h mov 32h,42h mov 33h,43h main1: mov r0,#30hclr p1.1 ; mov r1,#01h ;指向第0位led mov r3,#08h ;显示器个数loopa1: mov a,r0 ;取显示缓冲区数据 mov r7,a ;显示2 mov a,r1 ;led显示的位地址给a lcall max72191 ; inc r0 ;指向下一个显示数据 inc r1 ;指向下一位led djnz r3,loopa1 ;ret;max7219子程序max72191: clr p1.1 ;将load信号拉低 lcall xh11 ;一位字节送入7219 mov a,r7 ; lcall xh11 ; nop nop setb p1.1 ;产生load上升沿，锁存数据 ret xh11: mov r2,#08h ;总共有8位，移8次next1: clr p1.2 ;将clk拉低 rlc a ;a中值左移入进位累加器c中 mov p1.0,c ;给din口 nop setb p1.2 ;clk上升沿，移入数据 nop djnz r2,next1 ;没完成则继续 retshort_delay1:mov 10h,#40 ;10msdel11: mov 11h,#125del21: djnz 11h,del21 ;125*2us=0.25ms djnz 10h,del11 ;0.25ms*40=10ms re a2:disp2: mov a,#09h ;置译码器方式寄存器地址 mov r7,#0ffh ;选择译码方式 lcall max72192 ;写入 mov a,#0ah ;置亮度寄存器地址 mov r7,#05h ;选择占空比 lcall max72192 ;写入 mov a,#0bh ;置max7219显示扫描位数寄存器地址 mov r7,#07h ;选择8位显示方式 lcall max72192 ;写入 mov a,#0ch ;置关闭显示寄存器地址 mov r7,#01h ;选择进入正常工作，00h表示关闭 lcall max72192 ;写入mov 40h,#00hmov 41h,#02hmov 42h,#00hmov 43h,#00h mov 30h,40h mov 31h,41h mov 32h,42h mov 33h,43hmain2 mov r0,#30hclr p1.1 ; mov r1,#01h ;指向第0位led mov r3,#08h ;显示器个数loopa2: mov a,r0 ;取显示缓冲区数据 mov r7,a ;显示2 mov a,r1 ;led显示的位地址给a lcall max72192 ; inc r0 ;指向下一个显示数据 inc r1 ;指向下一位led djnz r3,loopa2 ;ret;max7219子程序max72192: clr p1.1 ;将load信号拉低 lcall xh12 ;一位字节送入7219 mov a,r7 ; lcall xh12 ; nop nop setb p1.1 ;产生load上升沿，锁存数据 ret xh12: mov r2,#08h ;总共有8位，移8次next2: clr p1.2 ;将clk拉低 rlc a ;a中值左移入进位累加器c中 mov p1.0,c ;给din口 nop setb p1.2 ;clk上升沿，移入数据 nop djnz r2,next2 ;没完成则继续 retshort_delay2: mov 10h,#40 ;10msdel12: mov 11h,#125del22: djnz 11h,del22 ;125*2us=0.25ms djnz 10h,del12 ;0.25ms*40=10msret a3:disp3: mov a,#09h ;置译码器方式寄存器地址 mov r7,#0ffh ;选择译码方式 lcall max72193 ;写入 mov a,#0ah ;置亮度寄存器地址 mov r7,#05h ;选择占空比 lcall max72193 ;写入 mov a,#0bh ;置max7219显示扫描位数寄存器地址 mov r7,#07h ;选择8位显示方式 lcall max72193 ;写入 mov a,#0ch ;置关闭显示寄存器地址 mov r7,#01h ;选择进入正常工作，00h表示关闭 lcall max72193 ;写入mov 40h,#00hmov 41h,#01hmov 42h,#00hmov 43h,#00h mov 30h,40h mov 31h,41h mov 32h,42h mov 33h,43h main3: mov r0,#30hclr p1.1 ; mov r1,#01h ;指向第0位led mov r3,#08h ;显示器个数loopa3: mov a,r0 ;取显示缓冲区数据 mov r7,a ;显示2 mov a,r1 ;led显示的位地址给a lcall max72193 ; inc r0 ;指向下一个显示数据 inc r1 ;指向下一位led djnz r3,loopa3 ;ret;max7219子程序max72193: clr p1.1 ;将load信号拉低 lcall xh13 ;一位字节送入7219 mov a,r7 ; lcall xh13 ; nop nop setb p1.1 ;产生load上升沿，锁存数据 ret xh13: mov r2,#08h ;总共有8位，移8次next3: clr p1.2 ;将clk拉低 rlc a ;a中值左移入进位累加器c中 mov p1.0,c ;给din口 nop setb p1.2 ;clk上升沿，移入数据 nop djnz r2,next3 ;没完成则继续 retshort_delay3:mov 10h,#40 ;10msdel13: mov 11h,#125del23: djnz 11h,del23 ;125*2us=0.25ms djnz 10h,del13 ;0.25ms*40=10msreta4disp4: mov a,#09h ;置译码器方式寄存器地址 mov r7,#0ffh ;选择译码方式 lcall max72194 ;写入 mov a,#0ah ;置亮度寄存器地址 mov r7,#05h ;选择占空比 lcall max72194 ;写入 mov a,#0bh ;置max7219显示扫描位数寄存器地址 mov r7,#07h ;选择8位显示方式 lcall max72194 ;写入 mov a,#0ch ;置关闭显示寄存器地址 mov r7,#01h ;选择进入正常工作，00h表示关闭 lcall max72194 ;写入mov 40h,#00hmov 41h,#00hmov 42h,#04hmov 43h,#09h mov 30h,40h mov 31h,41h mov 32h,42h mov 33h,43hmain4: mov r0,#30hclr p1.1 ; mov r1,#01h ;指向第0位led mov r3,#08h ;显示器个数loopa4: mov a,r0 ;取显示缓冲区数据 mov r7,a ;显示2 mov a,r1 ;led显示的位地址给a lcall max72194 ; inc r0 ;指向下一个显示数据 inc r1 ;指向下一位led djnz r3,loopa4 ;ret;max7219子程序max72194: clr p1.1 ;将load信号拉低 lcall xh14 ;一位字节送入7219 mov a,r7 ; lcall xh14 ; nop nop setb p1.1 ;产生load上升沿，锁存数据 ret xh14: mov r2,#08h ;总共有8位，移8次next4: clr p1.2 ;将clk拉低 rlc a ;a中值左移入进位累加器c中 mov p1.0,c ;给din口 nop setb p1.2 ;clk上升沿，移入数据 nop djnz r2,next4 ;没完成则继续 retshort_delay4:mov 10h,#40 ;10msdel14: mov 11h,#125del24: djnz 11h,del24 ;125*2us=0.25ms djnz 10h,del14 ;0.25ms*40=10msretend3.3 原理图第4章 调试及仿真结果4.1 仿真 当按下第一个开关时led灯按照1s的延时循环点亮，并且延时时间通过数码管显示出来，当按下第二个开关时循环灯停止循环，松开上一开关后，循环灯将按照开关2的延时时间500ms循环点亮led灯，并且将延时时间显示在数码管上，以此类推分辨按下后三个开关，则会分别显示200ms，100ms，50ms延时的循环点亮，延时时间显示在数码管上。 第5章 心得体会这次实习让我受益匪浅，无论从知识上还是其他的