单片机原理及应用课程设计【值得参考】.doc

单片机原理与应用课程设计电气化16届单片机原理及应用课程设计 “简约-创新”立方光 组 员 赵志远 张风旗 葛富杰 学 院 机械电气化工程学院 专 业 农业电气化与自动化 班 级 16-4 指导教师 王 丽 黄 钢 日 期 2014年12月 塔里木大学教务处制目 录摘要：- 1 -1. 设计背景- 1 -2. 设计流程及方案- 1 -2.1 设计思路流程图- 1 -2.2 设计方案及流程图- 1 -3. 设计目的及要求- 3 -3.1 设计目的- 3 -3.2 设计要求- 3 -4. 设计所需器件清单- 3 -5. 硬件设计- 3 -5.1 设计任务描述- 3 -5.2 设计思想- 3 -6. 软件设计- 4 - 6.1 设计原理图- 4 -6.2 小组分工情况- 5 -6.3 设计、搭建立方光阵步骤- 5 -7.测试及分析结果- 6 -8.总结心得- 7 -参考文献- 8 -致谢- 9 -附录- 10 -1. C语言编程程序- 10 -2. 实物验收图- 12 -摘要：本设计是采用的单片机芯片AT89C52完成硬件电路设计。通过软件编程控制数据下载到单片机完成设计图案的显示。软件采用自上而下的模块化设计思想，使系统朝着分布式、小型化方向发展，增强系统的可扩展性和运行的稳定性。关键字：单片机系统 LED灯的控制 焊接操作1. 设计背景随着现代技术的快速发展，对LED灯的技术已经相当成熟，人们带着身临其境的感觉看到LED灯各种效果也早已不再是新鲜事物。漫步在城市的中央，夜幕降临时，城市被各式各样的彩灯装饰得格外美丽，而在众多的彩灯中，亮度高、功耗低、不易损坏的 LED 灯无疑成为了众多楼宇亮化的首要选择。在将LED灯立体显示与 LED 美化相结合的基础上，我们组设计并制作了“简约创新立方光”这一电子实物。2. 设计流程及方案2.1 设计思路流程图图2-1 设计思路流程图2.2 设计方案及流程图图2-2 设计方案流程图我组的整个设计所基于的平台是一块以 STC 公司的 AT89C52为核心芯片的单片机开发板，驱动选取的首要因素是芯片的驱动电流大小，因为足够大小电流的电流才能确保 LED 达到最佳的亮度，从而实现最好的显示效果，同时又不至于烧坏 LED。基于上述原因，我组共提出了两种设计方案：一、控制 LED 矩阵的共阳极，八个阴极分支接触单片机最小系统的八个端口（P0.0-P0.7），该方案的最大特点在于采用了共阳极一端就可控制整个系统的电源，此方案能够最大限度的节省单片机引脚，八支引脚向 LED 的阴极发送数据，点亮相应的 LED 灯。以实现立体显示的效果。 二、控制 LED 矩阵的共阴极，八个阳极分支接触单片机最小系统的八个端口（P0.0-P0.7），该方案需要将共阴极全部引出，加大了电路复杂度的同时，降低了显示的通透性，整个系统的美观性也有所下降。为实现立体显示的效果，该方案就呈现了一定的劣势。综上两种方案的优势在于电路连接得到了很大的优化，每一列 LED 的显示只需要单片机从端口发送串行数据即可，4层 LED 的选通也只需要 8 根数据线进行选择。但是虽然硬件部分有所简化，这种方案增加了软件编写的难度。另外，AT89C52共有 40 个引脚，除了电源和接地以外，其余引脚都可以作为接口使用。3. 设计目的及要求3.1 设计目的通过此次课程设计进一步掌握单片机的原理及应用功能，学会利用单片机做一些课外电子设计与制作。熟悉LED点亮条件及工作原理。掌握立方光的显示原理及相关线路连接。掌握焊接和调试从而提高自己的动手及分析问题的能力。3.2 设计要求利用单片机控制立方光的显示一些3D立体图形，通过编程编写一些程序控制单片机的输出一些高低电平从而控制LED灯的变幻。进行相关的调试，根据内容画出相应的电路原理图及设计出的最终实物。以及课程设计的书写。4. 设计所需器件清单设计所需器件共64个LED灯16个黄灯16个红灯16个绿灯16个蓝灯一个单片机最小系统开发驱动板12根引脚导线一个开关一个焊接电路板2列排针2节干电池表4-1设计所需器件清单5.硬件设计5.1 设计任务描述 本组设计采用4*4*4阵列的风扇形状，利用单片机最小系统、64个LED灯、开关等元件，首先进行了电路图的设计和程序的输写，然后完成电路的焊接，最后输入程序并进行调试。以达到理想预期的设计目的，可以显示出不同花样的立体图案。 5.2 设计思想 我组设计是用64个LED灯（分为红灯16个、黄灯16个、绿灯16个，蓝灯16个）制作出一个三维立体显示图案的风车光立方。本产品不仅可以像发光二极管点阵一样显示平面的静态或动态画面，还可以显示立体的静态或动态画面，打破了传统的平面显示方案。同时又增加了显示的花样和立体图案显示效果，为将来显示技术的进步和发展指导了方向，光立方显示比发光二极管点阵更具有视觉效果，而且画面图案更加非富多彩。6.软件设计6.1 设计原理图图6-1单片机最小系统原理图图6-2 64个LED灯的排列原理图图6-3 该设计的理想原理图图6-4 实际原理图6.2 小组分工情况 赵志远是组长，主要负责本组的整体布局设计、原理图绘图及焊接、调试。而张风旗、葛富杰主要是辅助作用，负责搜集资料及想法、焊接等工作。最后由我三个人共同完成设计报告的撰写，一起动手完成了本次课程设计。6.3 设计、搭建立方光阵步骤 首先把64个LED，负级全部弯成90度。摆到搭建模版上，进行负极与负极间的焊接，一共是4组16个LED的光板。再将正极弯成90度，一一进行焊接。到这里LED的阵列就焊接完成了，像这样的阵列要把LED插到模具上，摆好后，准备进行LED在电路板上的焊接。注意焊接时候速度要快，要不然温度会损害LED。最重要一点就是LED的负极不要碰到正极。焊接完成后，用导电引脚连接与底板上的触角。然后上电测试。（向下为 LED的竖，也就是LED的阴极 ，全部插在板上。横着的要把每组对着的阳极焊接起来。全部焊接后会剩下多余脚，剪了就可以了。进行焊接美化调整，这样就完成了整个立方光的焊接。接下来就是焊接控制开关，进行总线的链接，这样LED立方光阵实物就完全做好，最最重要的还是剩下的调试。7.测试及分析结果 首 先 给 单 片 机 实 物 进 行 供 电，然 后 读 入 程 序，运 行 后 发 现 立 方 光 有 的 部 分 没 亮 ，于 是 我们 仔 细 的 查看电路原理图、实物的焊接等方面，从头开始排查。最终发现小错误是引脚的虚焊、没焊好，还有的就是个别LED灯实验室电压驱动不起来，只好加入直流电源-电池驱动LED发光，找到问题后，我们重新把引脚焊了上去，把电源装上，再重新运行，最后光立方能按照程序以不同模式发光。立 方 光 能 够 按 照 总 体 的 设 计，以 正 确 的 顺 序 和 图 案 发 光，达 到了设计的要求。8.总结心得 为期十天的课程设计顺利的结束了，心情还有些隐隐微伤。期间的设计过程有喜有忧，喜的是最后我们组成功的完成了整个设计，最后取得了不错的成绩，得到王老师的夸赞和同学们的一致好评。忧的是中间过程中难免会有一些困难，设计起来还很是吃力的，其中编写程序最晚到三点才睡觉，焊接时也出现了多处错误，例如：焊接的不牢固、虚焊都有发生，直接就影响了设计的进程和调试。可以说这一路走来真心不容易。但最终我们组还是共同携手坚持下来了。取得了这场课程设计的胜利。参考文献1 林立 单片机原理与应用（第二版）2 胡汉才 单片机原理及其接口技术 北京清华大学出版19963 郑刚 LED大屏幕显示系统的设计 北京工业大学出20104 李元生 LED光柱专用驱动器 北方工业大学出版社20085 张全福 汇编语言程序设计 人民邮电出版社20086 丁嘉种 可编程逻辑器件 北京化学工业出版社19977 文哲雄 用单片机控制LED显示屏 北方工业大学出版20098 张友德 单片机原理应用与实验 复旦大学出版社1995致谢 最要感谢的就是我们的指导老师王丽王老师，是她给了我们这样一次难得的课程设计机会，让我们自己动手去完成自己想要的实物设计。从最初的定题，到数据、资料的收集再到程序设计及焊接实物，她给了我们耐心和无私的指导。为了我们这次课程设计能够顺利的完成，她放弃了休息时间在精心给我们指导着。她为此付出的比我们多得多，我们这些困难都不算什么。这种无私奉献敬业的精神实在令我们钦佩。在这里真心的感谢您！最后，我携我组成员在这里愿你在今后的日子里生活快乐，家庭美满，工作顺利。此致：敬礼您的学生：赵志远 张风旗 葛富杰附录1. C语言编程程序#include unsigned char codetab=0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80;unsigned char codetab1=0x80,0x40,0x20,0x10,0x08,0x04,0x02,0x01;sbit dire=P32;sbitspeed=P33;/定义端口P3.3为速度控制sbit start=P34;/定义端口P3.4为启动控制void delay1()unsigned int n,m;for(n=0;n330;n+)for(m=0;m500;m+);void delay2()unsigned int n,m;for(n=0;n330;n+)for(m=0;m10;m+);void led_rig()/向右依次点亮unsigned char i;for(i=0;i8;i+)if(speed=1)P1=tabi;delay2();elseP1=tabi;delay1();void led_lef()unsigned char i;for(i=0;i8;i+)