单片机原理及应用课程设计-闪烁LED小灯的设计.doc

长春大学课程设计报告课程名称:单片机原理及应用课程设计设计题目： 系 别： 通信工程系 专 业： 自动化专业 班 级： 07级通信11班 学生姓名: 学 号: 指导教师: 指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日成绩评定项 目权重成绩楼建军张艺文1、设计过程中出勤、学习态度等方面0.22、课程设计质量与答辩0.53、设计报告书写及图纸规范程度0.3总 成 绩 教研室审核意见：教研室主任签字： 年 月 日教学系审核意见： 主任签字： 年 月 日摘 要介绍一种led小灯控制系统的设计方法，以at-89c52单片机作为主控核心，与按键、排阻、电阻、电容等较少的辅助硬件电路相结合，利用软件实现对led灯进行控制。本系统具有体积小、硬件少、电路结构简单及容易操作等优点。能够通过按键控制8个led小灯轮流点亮、逐点点亮、间隔点亮、来回点亮、两边向中间同时点亮。关键词： led流水灯，at89c52单片机，模块设计，流程图目 录（下面为宋体小四）设计要求11 方案论证与对比11.1 方案一31.2 方案二31.3 方案三51.4 方案对比与选择62 原理图的设计72.1 实现功能的机器代码72.2 延时子程序的计算93 系统软件工作流程图104详细仪器清单125 总结与思考及致谢14参考文献15附录一：原理图16附录二：at89c52单片机图片17附录三：程序18闪烁led小灯的设计设计要求主要功能：本设计的闪烁小灯控制器，可使小灯轮流点亮，可使小灯轮流点亮、逐点点亮、间隔点亮,通过按键来进行切换。扩展部分：来回点亮、一个点亮两次轮流点亮、两边的等同时向中间点亮也可用按键来切换。1 方案论证与对比按照单片机系统扩展与系统配置状况，单片机应用系统可分为最小系统、最小功耗系统及典型系统等。at89c52单片机是美国atmel公司生产的低电压、高性能cmos 8位单片机，具有丰富的内部资源：4kb闪存、128bram、32根i/o口线、2个16位定时/计数器、5个向量两级中断结构、2个全双工的串行口，具有4.255.50v的电压工作范围和024mhz工作频率，使用at89c52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。其具体硬件组成如图1所示图1 硬件组成图（字体五号）（图与文字间必须有一定间隔，约0.5行）从硬件组成图中可以看出，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led1。因此，要实现流水灯功能，我们只要将发光二极管led1led8依次点亮、熄灭，8只led灯便会一亮一暗的做流水灯了。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。单片机的应用系统由硬件和软件组成，上述硬件原理图搭建完成上电之后，我们还不能看到流水灯循环点亮的现象，我们还需要告诉单片机怎么来进行工作，即编写程序控制单片机管脚电平的高低变化，来实现发光二极管的一亮一灭。下面以最简单的流水灯控制功能即实现8个led灯的循环点亮，来介绍实现流水灯控制的几种软件编程方法。1.1 方案一这是一种比较笨但又最易理解的方法，采用顺序程序结构，用位指令控制p1口的每一个位输出高低电平，从而来控制相应led灯的亮灭。只要循环执行下面的程序就可以了，想要哪个灯亮就对对应的哪个输出口输出低电平。要实现按键切换流水花样，则可以用调用一个中断程序处理。使某一小灯闪烁一次的程序如下： clr p1.0 ；p1.0输出低电平，使led1点亮acalldelay ；调用延时子程序setbp1.0 ；p1.0输出高电平，使led1熄灭其原理图如下图2：图2 位控法原理图（字体五号，图中的字为10磅）1.2 方案二在上个程序中我们是逐个控制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。原理框图如图1所示。(红色部分无需另起一行。)图 3 方案二原理图1.3 方案三。（汇编程序按下面的格式写，c语言要体现层次感,，附录要求相同）汇编程序：org 0000h ;伪指令，指定程序从0000h开始存放 ljmp main ;跳转指令，程序跳转至main处执行 org 0030h ;伪指令，指定程序从0030h开始存放main: mov sp, #60h ;给堆栈指针赋初值 mov p1,#0ffh ;给p1口赋值 mov dptr,#table;查表light: mov r4,#42 ;设置循环次数loop: mov a,#42 ;给a赋初值 subb a,r4 ;将a的值与r4的值相减，结果存在a中 movc a,a+dptr ;将a+dptr的值所对应的table中的值赋给a mov p1,a ;将a的值赋给p1口 lcall del1s ;调用1s延时子程序 djnz r4,loop ;判断r4是否为0，不为0跳转，为0顺序执行 ljmp light ;跳转指令，跳转至light处继续执行此程序没有实现按键控制的功能，每一种花样依次运行下去。c语言程序：void main( ) int a; if (a3) w=a+b; .while (a10) w=a-b; 1.4 方案对比与选择以上方案中，位控法思维简单明了但程序过长，不适合编写。循环移位法简短，且实现以上功能方便。查表法可随心所欲实现流水灯的花样变化，但要实现按键很麻烦。显然用第二种方案循环移位法最合适。2.1 实现功能的机器代码花样变化如下表1所示：（图和表内容应与文字对齐）表1 花样显示表序号花样（一）花样（二）花样（三）花样（四）花样（五）花样（六）11111111011111110111111101111111001111110111111102111111011111110111111011111111101011110111111100311111011111110111110111111111101110110111111100041111011111110111101111111111110111100111111100005111011111110111111111101111110111110011111100000611011111110111111111011111111011110110111100000071011111110111111110111111111011110111101100000008011111110111111101111111111101110111111000000000911111110011111111111111011101111011111101111111010111111011011111111111011111011111011110111111100111111101111011111111011111101111111011011111110001211110111111011111011111111011111111001111111000013111011111111011111111101101111111110011111100000141101111111111011111101111011111111011011110000001510111111111111011101111101111111101111011000000016011111111111111001111111011111110111111000000000花型（一）：轮流点亮，即led小灯像流水一样点亮下去 ，当8个led小灯点亮完毕后，又从第一个开始点亮。花型（二）：来回点亮，即led小灯像流水一样点亮下去 ，当8个led小灯点亮完毕后，又从后面开始往前面轮流点亮，就这样来回点亮下去。花型（三）：间隔点亮，即隔一个小灯亮一下。花型（四）：一个灯亮两次轮流点亮，即一个小灯闪烁两次，这样轮流点亮下去。花型（五）：两边向中间点亮，即有两个小灯从两边同时向中间点亮，然后又从中间向两边点亮。花型（六）：逐点点亮，即led小灯一个一个依次点亮。2.2 延时子程序的计算延时子程序的延时计算问题，对于程序delay: mov r5,#2dz1: mov r7,#250dz2: mov r6,#250 djnz r6,$ djnz r7,dz2 djnz r5,dz1 ret查指令表可知 mov，djnz 指令均需用两个机器周期，而一个机器周期时间长度为1211.0592mhz，所以该段程序执行时间为：（公式用mathtype写，标号右对齐，公式居中） (1+2502)250+25022+22+21211.059200272.9ms （1）由（1）可知：延时时间为0.27秒，所以每一个灯隔0.27秒就闪烁一次，因为扫描按键也调用了延时程序，所以当s2-1键按下时最少时间也需要0.27秒才会跳到下一种流水花样，要是小于0.27秒则不作出反应。184 详细仪器清单表格2 仪器清单序号类型数量1单片机板2块2100uf 电容1个310 uf 电容1个4100 uf极性电容1个5100k电阻3个610k电阻1个329 针串口盖1个5 总结与思考及致谢为期两周的单片机课程设计已经接近尾声了。记得刚拿到设计课题时，觉得这个题目太简单了，不就是一个花样流水灯吗！非常熟悉的东西啊。可是当真正投入设计时，很多问题出来了。在这次设计中遇到的问题及解决方法：（1）在实现流水灯的功能时，要保证每一个灯都亮，必须认真仔细的进行每一步的测试。（2）程序调试时也出现了许许多多的问题，虽然程序本身的问题不大，但由于粗心录入程序时，将程序敲错，比如将0（零）和字母o 混淆，还有中文标点符号和英文标点符号混淆等。这样的错误很难发现，以至于花费了很多时间。通过本次课程设计，不仅使我将课本上学到的理论知识的到了实践，从而巩固了知识。还使我了解了一个完整的系统是怎样开发的。也了解到单片机的强大功能,同时也知道在开发系统时基础知识的重要性。在这里我特别感谢伍铁斌老师和侯海良老师对我们孜孜不倦的辅导以及同学们热心的帮助，同时也感谢学校给我们这样好的机会来学习单片机设计。参考文献1 朱定华,戴汝平.单片微机原理与应用.(m) 北京:清华大学出版社,20032 张鑫，单片微机原理与应用。北京，电子工业出版社，2005.83徐煜明，韩雁.单片机原理及接口技术m.北京：电子工业出版社，2005.14万光毅，严义，邢春香.单片机实验与实践教程m.北京：北京航空航天大学出版社，2006.45蔡明文，冯先成，.单片机课程设计.武汉：华中科技大学出版社，2007.3（参考文献一律左对齐）附录一：原理图附录二：at89c52单片机图片附录三：程序 org 0000h start: mov r2,#0 mov r4,#0feh mov r3,#0fehmov r1,#0mov p1,#0ffhstart1: ljmp j28 jb p3.3,j20 acall relayj20:jnb p3.3,jjjcjne r2,#1,j21j21:jc j1cjne r2,#2,j22j22:jc j2cjne r2,#3,j23j23:jc j3cjne r2,#4,j24j24:jc j4cjne r2,#5,j25j25: jc j5cjne r2,#6,j27j27: jc j28jjj: inc r2cjne r2,#6,$+3jc j10mov r2,#0j10: jnb p3.3,$jmp start1j1: mov p1,r3acall relaymov a,r3rr amov r3,ajmp start1j2: mov p1,r3acall relayjnb p1.0,j9mov a,r3rr amov r3,ajmp start1j9: mov p1,r3acall relayjnb p1.7,j2mov a,r3rl amov r3,ajmp j9j3: mov p1,r3 acall relayjnb p1.0,j8jnb p1.1,j7mov a,r3rr arr amov r3,ajmp start1j8: mov a,r3rr amov r3,ajmp start1j7: mov a,r3rr arr arr amov r3,ajmp start1j4: mov p1,0ffh acall relay mov p1,r3 acall relay mov p