可控跑马灯的设计与实现.doc

摘要本设计使用AT89C2051芯片作为控制芯片，利用P1口连接8个发光二极管，通过按键AN控制“跑马灯”的亮灭, 并有多种跑马的形式,以达到较美观的显示效果。开始时所有灯全亮，接着按下按键AN时开始跑马灯，再按下按键AN时跑马灯停止，再按下按键AN时又继续 。关键词：AT89C2051芯片 跑马灯 按键14目录摘要I1设计概述12 AT89C205122.1 硬件结构22.2 软硬件的开发42.3 性能价格比及应用43 硬件电路设计64 软件设计74.1设计流程74.2 程序源代码85 课程设计体会136 参考文献141设计概述我查阅书籍资料，浏览网上的各种作品，通过各种作品之间的比较，和各种优化，设计出了较为简单的硬件电路，用其实现可控的“跑马灯”功能。本设计能展示跑马灯的色彩样式及“跑马”变换效果，如果将跑马灯做大，会有很高的观赏价值。硬件系统部分包括显示部分、按键控制部分和控制芯片。系统框图如下： 图1.1显示部分由8个LED及8个1K的电阻组成，LED的压降一般为1.8V左右，通过与1K的电阻连接实现分压和限流作用；按键控制部分仅由一个按键AN组成，通过此按键实现跑马灯的停止与继续。2 AT89C2051AT89C2051是由ATMEL公司推出的一种小型单片机。95年出现在中国市场,其主要特点为采用Flash存贮器技术，降低了制造成本，其软件、硬件与MCS-51完全兼容，可以很快被中国广大用户接受，其程序的电可擦写特性，使得开发与试验比较容易。2.1 硬件结构1 引脚AT89C2051共有20条引脚，详见图1.从图中可见，2051继承了8031最重要引脚：图 2.1 P1口共8脚，准双向端口。P3口共7脚，准双向端口，并且保留了全部的P3的第二功能，如P3.0、P3.1的串行通讯功能，P3.2、P3.3的中断输入功能,P3.4、P3.5的定时器输入功能。P3.6在2051外部无引脚。在引脚的驱动能力上面，AT89C2051具有很强的下拉能力，P1,P3口的下拉能力均可达到20mA.相比之下，AT89C51/87C51的端口下拉能力每脚最大为15mA。但是限定9脚电流之和小于71mA.这样，引脚的平均电流只9mA。AT89C2051驱动能力的增强，使得它可以直接驱动LED数码管。为了增加对模拟量的输入功能，它的内部构造了一个模拟信号比较器，其输入端连到P1.0和P1.1口，比较结果存入P3.6对应寄存器。 2 电源AT89C2051有很宽的工作电源电压，可为2.76V,当工作在3V时，电流相当于6V工作时的1/4。AT89C2051工作于12Hz时，动态电流为5.5mA，空闲态为1mA,掉电态仅为20nA。这样小的功耗很适合于电池供电的小型控制系统。3 存储器AT89C2051片内含有2k字节的Flash程序存储器，128字节的片内RAM,与80C31内部完全类似。由于它内部设计全静态工作，所以允许工作的时钟为020MHz,也就是说，允许在低速工作时，不破坏RAM内容。相比之下，一般8031对最低工作时钟限制为3.5MHz，因为其内部的RAM是动态刷新的。它不允许构造外部总线来扩充程序/数据存储器，所以它也不需要ALE、PSEN、RD、WR一类的引脚。4 内部I/O控制AT89C2051在内部I/O控制上继承了MCS51的特性：5路2级优待中断，串等口，2路定时器/计数器。 5 程序保密AT89C2051设计有2个程序保密位，保密位1被编程之后，程序存储器不能再被编程除非做一次擦除，保密位2被编程之后，程序不能被读出。2.2 软硬件的开发AT89C2051可以采用下面2种方法开发应用系统。（1）由于AT89C2051内部程序存贮器为Flash，所以修改它内部的程序十分方便快捷，只要配备一个可以编程AT89C2051的编程器即可。调试人员可以采用程序编辑-编译-固化-插到电路板中试验这样反复循环的方法，对于熟练的MCS-51程序员来说，这种调试方法并不十分困难。当做这种调试不能够了解片内RAM的内容和程序的走向等有关信息。（2） 将普通8031/80C31仿真器的仿真插头中P1.0P1.7和P3.0P3.6引出来仿真AT89C2051,这种方法可以运用单步、断点的调试方法，但是仿真不够真实，比如，AT89C2051的内部模拟比较器功能，P1口、P3口的增强下拉能力等等。2.3 性能价格比及应用下面就目前国内较多的两种单片机，讨论一下AT89C2051的性能价格比。与80C31系统相比较,如果需要构成一个80C31的最小系统的话，除了CPU之外，至少需要一片27C64,而系统的有效引脚和AT89C2051基本相同。从元器件的成本，电路板的面积和加密性来看，我们使用AT89C2051都是合算的。与PIC单片机比较,AT89C2051的价格高于PIC的OTP型号，但大大低于PIC的EPROM型，AT89C2051片内不含Watch Dog，这是AT89C2051的不足之处，中断系统堆栈结构、串等通讯笔定时器系统都大大强于PIC系统。由于PIC芯片中无标准串等口，所以在单片机的联网应用上面，PIC不太适合。与PIC相比2051更适合于较复杂的应用场合，适合一些软件需要多次修改的应用。就目前中国市场的情况来看，AT89C2051有很大的市场。其原因有下列2点：（1）它采用的是MCS51的核心，十分容易为广大用户所接受；（2）它内部基本保持了80C31的硬件I/O功能；（3）它的Flash存贮器技术，可重复擦/写1000次以上，容易解闷调试手段；（4）更适合小批量系统的应用，容易实现软件的升级。AT89C2051适合于家用电器控制，分布式测控网络，I/O量不足不是很大的应用系统。3 硬件电路设计本设计使用AT89C2051芯片作为控制芯片，利用P1口连接8个发光二极管，利用按键AN控制“跑马灯”的继续与否,以达到显示效果。在Proteus的仿真连接图如下：图 3.14 软件设计4.1设计流程 图 4.1程序设计思路：开始时跑马灯全亮,接着读取按键状态，当按键没有闭合时，一直在此查询按键状态；当有按键真正闭合后，开始读程序存储器，调出I/O值送给P1口，实习一次LED状态改变。然后再检查按键状态，若无闭合，继续读程序存储器；否则，在此循环，直到按键再次按下才读程序存储器。程序的流程如下：4.2 程序源代码 AN EQU P3.2 ORG 0000H LJMP START ORG 0030H START:MOV P1,#00H ;初始化P1口，LED全亮 CLR 00H ;清标志位00H X2:JB AN,X1 LCALL DEL10 ;延时10MS的消抖 X1:JB AN,X2 JNB AN,$ ;等待按键松开 MOV A,#00H LOOP:JB 00H,X3 ;判断00H位 MOV R2,A MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR INC R2 MOV P1,A LCALL DELAY ;延时125MS MOV A,R2 CJNE R2,#85,X3 ;判断读程存是否为最后一列 MOV P1,#00H ;初始化P1口 MOV A,#00H X3:JB AN,LOOP ;查询按键状态 LCALL DEL10 JB AN,X3 JNB AN,$ CPL 00H LJMP LOOP;*; 延时125ms;* DELAY:MOV R5,#5 DL:MOV R4,#50 DL2:MOV R3,#250 DL1:DJNZ R3,DL1 DJNZ R4,DL2 DJNZ R5,DL NOP RET;*; 延时10ms;* DEL10:MOV 7FH,#42DEL10MS:MOV 7EH,#119 DJNZ 7EH,$ DJNZ 7FH,DEL10MS RET;TAB: db 00000000b db 11111111b db 00000000b db 00000000b db 00000000b db 00000000b db 11111111b db 00000000b db 11111111b DB 11111110B DB 11111101B DB 11111011B DB 11110111B DB 11101111B DB 11011111B DB 10111111B DB 01111111B DB 10111111B DB 11011111B DB 11101111B DB 11110111B DB 11111011B DB 11111101B DB 11111110B DB 11111111B DB 11111100B DB 11110011B DB 11001111B DB 00111111B DB 11001111B DB 11110011B DB 11111100B DB 11111111B DB 11110000B DB 00001111B DB 00001111B DB 11110000B DB 00001111B DB 00001111B DB 11110000B DB 00000000B DB 11100000B DB 01110000B DB 00111000B DB 00011100B DB 00001110B DB 00000111B DB 01111110B DB 10111101B DB 11011011B DB 11100111B DB 11011011B DB 10111101B DB 01111110B DB 11111110B DB 11111100B DB 11111000B DB 11110000B DB 11100000B DB 11000000B DB 10000000B DB 00000000B DB 10000000B DB 11000000B DB 11100000B DB 11110000B DB 11111000B DB 11111100B DB 11111110B DB 11111111B END5 课程设计体会通过这周的单片机课程设计，我从中学习到了很多课堂上很难学到的东西，亲身学习实践了一次单片机的实际应用制作。在资料的搜集整理过程中，我看了很多程序的代码和硬件电路，学习了很多程序思想和硬件电路设计思想，确定设计题目后，通过比较各处的代码和硬件电路，最后确定了比较简洁高效的代码和简单的硬件电路。在这过程中，我也学习了很多东西，有很大的提高。在随后的实际上机编程和仿真过程中，遇到了几处困难，在和同学的共同探讨研究后问题都迎刃而解，了解了团队合作和人际关系的重要性。真的，有许多东西看似已经懂了，但真正到了实际却又是另一种情况。有时自己认为自己已掌握的东西可能仅是一些肤浅的表面或总体的一个方面，甚至有时是错误的认识，而如果没有经过实践，你是无法发现这些问题的。最后的演示过程中，实际对硬件电路的连接更加深了我对单片机的了解，知道了单片机在实际应用的重要性。通过本次课程设计才体会到书上所