毕业设计（论文）-LED花样流水灯的设计.doc

成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） （LED花样流水灯的设计）成都电子机械高等专科学校成教院毕 业 设 计（论 文）论文题目： LED花样流水灯的设计教 学 点： 成都电子机械高等专科学院成教院指导老师： 张忠雨 职 称： 讲师 学生姓名： 裴小岗 学 号: 10124222003专 业： 应用电子技术成都电子机械高等专科学校成教院制2012 年 3 月 9 日成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计（论文）任务书题目： LED花样流水灯的设计任务与要求： 流水灯的设计让我们更好的学习了单片机的设计，让我们能更好的了解 各种元器件的应用及开发。时间： 2012 年 1 月 13 日 至 2012 年 3 月 9 日 共 8 周教 学 点： 成都电子机械高等专科学院成教院学生姓名： 裴小岗 学 号： 10124222003专业： 应用电子技术指导单位或教研室： 指导教师： 张忠雨 职 称： 讲师成都电子机械高等专科学校成教院制毕业设计(论文)进度计划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字1月13日至1月20日提交论文题目,准备1月21日到2月25日查资料，写论文 2月26日到2月29日上交论文电子档3月1日到3月9日修改，上交论文教师对进度计划实施情况总评 签名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一。成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） （LED花样流水灯的设计）摘 要单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）简称单片机，是指集成在一块芯片上的计算机，它具有结构简单、控制功能强、可靠性高、体积小、价格低等优点。单片机技术作为计算机技术的一个重要分支，广泛的应用于工业控制、智能化仪器仪表、家用电器、电子玩具等各个领域。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月异更新，在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面的知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。本设计通过用汇编语言对8952单片机写程序实现了对8个发光二极管的自如控制，并具有复位和中断功能，另外加上了一组静态数码管以显示流水灯的花样计数。根据设计要求基本达到了预期的目的。正文首先介绍本课题的背景、研究意义及完成的任务功能；简单描述元器件和方案的论证；系统硬件的工作原理和软件的设计；最后对本设计进行了总结。关键词：单片机 8952 发光二极管 中断 复位 汇编语言AbstractThe single chip computer, it is to point to integration on a single chip computer, it is simple in structure, control strong function, high reliability, small volume, low price advantage. Single chip microcomputer as an important branch of computer technology, widely used in industrial control, intelligent instruments, home appliances, electronic toys and other fields.In recent years, with the rapid development of science and technology, the application of SCM is continuously, while driving to the deepening traditional control test rapidly updated, in real-time detection and automatic control of single-chip microcomputer application system, often as a core component to use, only microcontroller aspects of knowledge is not enough, should according to specific hardware structure, and the view of the specific application object characteristics of software combines, perfected.This design by using assembly language to 8952 microcontroller programming realized to eight light-emitting diodes freely control, and has the reset and interrupt function, with the addition of a group of static digital tube to show water lamp patterns counting. According to the design requirements basic achieve the expected purpose.The text introduces the background, this topic research significance and accomplish the mission of function, Simple description components and scheme of argumentation, The work of system hardware principle and software design; Finally this design was summarized.Keywords: SCM 8952 leds interrupt reset assembly language目 录第一章 绪论7第一节 课题研究背景7第二节 课题研究意义7第三节 课题研究任务7第二章 主要电子元器件的简介8第一节 At89s528第二节 稳压管 78058第三章 基本原理9第一节 总体设计思路9第二节 总设计框图9第四章 设计过程10第一节 电源电路的设计10第二节 控制电路的设计11第三节 显示电路部分12第四节 软件部分设计14第五章 调试20第一节 硬件调试20第二节 软件调试20结束语21谢辞22参考文献23附录23第一章 绪论第一节 课题研究背景微型计算机（Microcomputer）简称微机，是计算机的一个重要分支。人们通常按照计算机的体积、性能和应用范围等条件，将计算机分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机。微型计算机不但具有其他计算机快速、精确、程序控制等特点，而且还具有体积小、重量轻、功耗低、价格便宜等优点。个人计算机简称PC（Personal Computer），是微型计算机中应用最广泛的一种，也是近年来计算机领域中发展最快的一个分支。PC在性能和价格方面适合个人用户购买和使用，目前，它已经像普通家电一样深入到了家庭和社会生活的各个方面。而单片机又是PC的一个分支，随着信息技术革命的深入和计算机技术的飞速发展，单片机的应用越来越广泛，并逐渐成为一门关键的技术学科。单片机实际上是指集成在一个芯片上的微型计算机，它的各种功能部件，如CPU、RAM、ROM、I/O接口电路，定时/计数器等都制作在一块集成芯片上，构成一个完整的微型计算机，可以实现微型计算机的基本功能。单片机实质上是一个芯片，在实际应用中，通常很少将单片机和被控对象直接进行电气连接，而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。单片机具有一些突出的优点：体积小，重量轻，耗电少，电源单一，功能强，价格低，运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高，所以在通信、家电、工业控制、仪器仪表、汽车等产品中都可以看到单片机的身影。第二节 课题研究意义流水灯在现代社会中就有广泛的应用，大型电子广告牌、霓虹灯、指示牌和工业控制的控制面板等都有流水灯的应用。而且基于单片机的流水灯的控制系统利用了单片机的内部资源，如定时器、I/O口和寄存器等，完成了单片机系统开发的基本流程，因此具有典型的代表意义，是学习和开发单片机的基本实验之一。第三节 课题研究任务开发单片机最小系统，即通过对8952写程序控制八个LED亮灭，形成花样流水灯，主要包括电源部分、控制电路部分，显示部分，软件程序部分等。第二章 主要电子元器件的简介第一节 At89s52At89s52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非 易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完 全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统 可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻 辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。8 位微控制器 8K 字节在系统可编程 Flash AT89S52 图2-1所示为At89s52 图2-2所示为稳压管7805第二节 稳压管 7805用78/79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。可以稳定输出一个5v电压。第三章 基本原理第一节 总体设计思路利用89s52设计一个控制器，控制八个发光二极管的亮灭和数码管的显示，采用7805稳压管输出一个稳定的5v电压，驱动单片机和LED。第二节 总设计框图八路流水灯时钟电路复位电路AT89s52数码管电源驱动 图3-1第四章 设计过程第一节 电源电路的设计电子电路要正常工作，电源必不可少，并且电源性能对电路、电子仪器和电子设备的使用寿命、使用性能等影响很大，尤其在带有感性负载的电路和设备中，对电源的性能要求更高。在很多应用直流电源设备的场合中，要求为设备电路提供一个稳定的直流电源，并且要求电源有保护功能。本课题中单片机正常工作要求输出电压为稳定的5V，输出电压应能够适应所带负载的启动性能。此外，电路还必须简单可靠，能够输出足够大的电流，7805电路内部有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。可以稳定输出一个5v电压。因此，我们选用7805稳压管稳压。一、直流稳压电源系统方框图电源变压器整流电路滤波电路稳压过载保护电路负载图4-1二、软启动直流稳压电源原理图图4-2所示为直流稳压电源原理图三、软启动直流稳压电源设计原理上图给出了由7805稳压器构成的集成稳压电源。220V电压经变压器变压，整流桥整流，C1，C2滤波，7805稳压。其中9012、R3、C2构成软启动，防止刚上电时“过冲”；R1，R2组成取样电阻；C3用于滤除R2上的纹波；D1、D2起保护作用；C4能防止输出端产生自激荡。第二节 控制电路的设计一、时钟电路时钟电路是计算机的心脏，它控制着计算机的工作节奏，CPU就是通过复杂的时序电路完成不同的指令功能的，89s52的时钟信号可以由两种方式产生：一种是内部方式，利用芯片内部的振荡电路，产生时钟信号；另一种为外部方式、时钟信号由外部引入。本设计应用的是89s52的内部时钟方式，其内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTL1和XTL2分别为此放大器的输入端和输出端，该放大器与做为反馈元件的晶振共同构成自激振荡器。如图（1）所示：图4-3所示为时钟电路本电路采用的定时元件为石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶振频率选择12MHZ，电容选择33pu，电容的大小起频率微调的作用。二、复位电路单片机中有多种复位电路，本系统采用电平式复位与上电复位方式，如图（2）所示：图4-4所示为复位电路当上电时C5相当于短路，使单片机复位，在正常工作时，按下复位键是单片机复位。第三节 显示电路部分显示部分主要是由八个LED和两个七段数码管组成，八个LED由限流电阻限流后接入89s52的p1口（图3），p0口接入上拉电阻，并接限流电阻和数码管DYP-7-1的七段LED，数码管DYP-7-2的七段LED和限流电阻接入p2口，两个数码管的公共端并接限流电阻后接VCC（图4）。图4-5 图4-6综上所述，整机电路图如图4-7所示：图4-7第四节 软件部分设计本设计要求实现8路LED有序的亮灭，每变一种花样数码管加1，具有中断功能，按下按键，流水灯停止流水，再按时，继续流水。流水灯花样程序框图如下：八只灯全亮；2次？左侧四只同时点亮300ms；灭300ms； 2次？开始八只灯全灭；左侧四只同时点亮300ms；灭300ms；两个数码管都显示0；个位数码管显示1；十位数码管显示0；个位数码管显示2；十位数码管显示0；个位数码管显示3；十位数码管显示0；3/4/7/8亮；3/4/7/8灭；个位数码管显示4；十位数码管显示0；1/3/5/7亮；1/2/5/6灭；1/3/5/7灭；1/2/5/6亮；2/4/6/8亮；2/4/6/8灭；3次？个位数码管显示5；十位数码管显示0；从左往右每两个依次亮300ms灭300ms；个位数码管显示6；十位数码管显示0；从右往左每两个依次亮300ms灭300ms；从左往右每个依次亮300ms灭300ms；从右往左每个依次亮300ms灭300ms；个位数码管显示7；十位数码管显示0；从左往右依次亮（间隔300ms）；个位数码管显示8；十位数码管显示0；个位数码管显示9；十位数码管显示0；从右往左依次灭（间隔300ms）；个位数码管显示0；十位数码管显示1；由内向外依次亮300ms；灭300ms；两侧向里依次亮300ms；灭300ms；2次？个位数码管显示1；十位数码管显示1；由两侧向里依次亮300ms(间隔300ms)；由内向外依次灭300ms(间隔300ms)；注：完整程序代码详见附录。第五章 调试第一节 硬件调试我们在硬件电路的制作和调试中发现并解决了很多问题：（1）由于过于考虑电路板布局的美观，导致增加了焊接时布线的困难，最终我们通过改变元件位置合理布线解决了这个问题；（2）单片机引脚非常紧凑，使焊点不容易固定，容易查错引脚，这就锻炼了我们的细心；容易造成多点短路或虚焊，因此我们又降低烙铁的温度，用吸焊器吸除了多余的焊锡；（3）刚开始插件时没有注意电解电容、LED等有极性元件的正负，最后用万用表测量它们的阻值和电压才找到接反的元件；（4）刚开始布局元器件是没有充分考虑到以后维修的问题，把时钟电路位置摆放的不合理，最终我们请教老师重新设计时钟电路的位置；（5）焊接过久，导致元器件损坏，主要是不够熟练；（6）电路板不够简洁、条理，焊接不够熟练；（7）由于对元器件使用量计算不准确，导致最后元器件不够，我们只好放弃了一些功能的实现。（8）焊接过程中，由于忘记把31脚接VCC，导致最后不能实现LED的循环，最后在检查电路对照电路图后又焊接上了31脚。因此，我们在焊接和后续调试过程并没有想象中的顺利。但最终经过我们一遍一遍的调试，终于制作出了一块基本合格的电路板。第二节 软件调试本设计的程序我们是通过MeWin进行的编译，我们在软件调试中遇到的问题远远要比硬件电路中问题多，解决的难度也大：（1）程序在检测时没有问题，但在仿真中不能执行，原因是延时子程序漏写了一条指令；（2）编译好的程序不能正常执行，原因是我们硬件中LED和数码管是词用的共阳极接法，但给单片机编译的却是共阴极接法的程序；（3）循环程序总是进入死循环，原因是循环标号放置不对；（4）我们编译的程序冗长繁琐，最后我们进行了优化程序，改写了一些地方，才使程序比较条理简洁；（5）中断程序掌握不熟练，不能实现这一功能，因此我们通过临时补课和网上查阅、请教老师才写出了这段程序。结束语经过我这段时间的努力现在终于完成任务，在这段时间里我遇到了很多难题，尽管很艰苦，我还是坚持了下来。每遇到一个问题就绞尽脑汁的想，上网查资料，直到把问题解决，一次一次品尝到了解决问题带来的喜悦，最终完成了全部的课题任务，从这次课题中我学到了好多知识，也发现了自己的知识远远不足，最重要的是我体会到了那种永不放弃的精神。我要把这种精神保持下去，用到我的学习和生活中去，让自己变的更强。谢辞我深深地感谢我的导师张忠雨老师。在学习和写论文时，张老师给予我很多热情的鼓励和悉心的指导。本论文正是在他的指导和帮助下完成的。在论文选题、搜集数据和理论研究方面，张老师倾注了很多心血。她严谨的治学作风和渊博的学识将使我受益终生。通过此次的论文，我学到了很多知识，跨越了传统方式下的教与学的体制束缚，在论文的写作过程中，通过查资料和搜集有关的文献，培养了自学能力和动手能力。并且由原先的被动的接受知识转换为主动的寻求知识，这可以说是学习方法上的一个很大的突破。在以往的传统的学习模式下，我们可能会记住很多的书本知识，但是通过毕业论文，我们学会了如何将学到的知识转化为自己的东西，学会了怎么更好的处理知识和实践相结合的问题。同时，论文的顺利完成，离不开其它各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在整个的论文写作中，各位老师、同学和朋友积极的帮助我查资料和提供有利于论文写作的建议和意见，在他们的帮助下，论文得以不断的完善，最终帮助我完整的写完了整个论文。参考文献刘守义.单片机应用技术(第二版).西安电子科技大学出版社，2007.8廖芳.电子产品制作工艺与实训.北京电子工业出版社，2010.1刁修睦，杜保强.模拟电子技术与应用.北京大学出版社，2008.6潘松 黄继业. EDA技术实用教程.科学出版社.2002.10王爽. 汇编语言. 清华出版社.2003.9附录ORG 0000H ORG 0003H LJMP START LJMP INT-T1START:SETB TR1 SETB EX0 SETB EAMAIN:MOV P0,#0C0HMOV P2,#0C0HACCALL DELAYMOV P0,#0C0H;数码管十位,0MOV P2,#0F9H;数码管个位,1MOV R3,#2start1: MOV A,#00H MOV P1,A;全亮 ACALL DELAY CPL A;取反 MOV P1,A;全灭 ACALL DELAY DJNZ R3,start1 MOV P2,#0A4H;数码管个位2 MOV R4,#2YB: MOV A,#0FH;左边四只亮 MOV P1,A ACALL DELAY CPL A;右边四只亮 MOV P1,A ACALL DELAY DJNZ R4,YB MOV p2,#0B0H;数码管个位3 MOV P1,#33H;3、4、7、8亮 ACALL DELAY MOV P1,#0CCH;1、2、5、6亮 ACALL DELAY MOV P2,#99H;数码管个位4 MOV R4,#3start2:MOV A,#0AAH MOV P1,A;1、3、5、7亮 ACALL DELAY CPL A;取反 MOV P1,A;2、4、6、8亮 ACALL DELAY DJNZ R4,start2 MOV P2,#92H;亮数码管个位5 MOV P1,#3FH;从左向右每两个 ACALL DELAY MOV P1,#0CFH ACALL DELAY MOV P1,#0F3H ACALL DELAY MOV P1,#0FCH ACALL DELAY MOV P1,#0F3H ACALL DELAY MOV P1,#0CFH ACALL DELAY MOV P1,#3FH ACALL DELAY MOV P2,#82H;数码管个位6 MOV P1,#0FH;从右往左每两个 ACALL DELAY MOV P1,#03H ACALL DELAY MOV P1,#00H ACALL DELAY MOV P1,#0FFH ACALL DELAY MOV P1,#00H ACALL DELAY MOV P1,#0FFH ACALL DELAY MOV P2,#0F8H;数码管个位7 MOV R4,#8 MOV A, #0FEHLEFT:MOV P1, A ACALL DELAY RL A DJNZ R4,LEFT MOV R4,#8 MOV A,#7FHRIGHT:MOV P1,A ACALL DELAY RR A DJNZ R4,RIGHT MOV P2,#80H;数码管个位8 MOV P1,#0FEH;依次亮 ACALL DELAY MOV P1,#0FCH ACALL DELAY MOV P1,#0F8H ACALL DELAY MOV P1,#0F0H ACALL DELAY MOV P1,#0E0H ACALL DELAY MOV P1,#0C0H ACAL