单片机课程设计.docx

单片机课程设计专业： 电气工程及其自动化 班级： 13级一班 姓名： XXXXXXX 学号： 1305230120 时间： 2015-2016年第二学期第17周 指导老师： XXXXXX 成绩： 目录一设计题目-2二设计目的-2三设计要求-2四设计步骤-31设计思路-32元件清单-33模块分析-34硬件设计-45程序设计-76程序流程图-97程序仿真-9五仿真过程-11一设计题目左右来回循环的流水灯。二设计目的(1) 通过本次课题设计，应用单片机原理及应用等所学相关知识及查阅资料，完成简易计算器的设计，以达到理论与实践更好的结合、进一步提高综合运用所学知识和设计的能力的目的。 (2) 通过本次设计的训练，可以使我在基本思路和基本方法上对基于89C51单片机的系统设计有一个比较感性的认识，并具备一定程度的设计能力。 (3) 培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。三设计要求（1）认真研究设计任务书，明确设计要求、条件、内容和步骤；复习课程有关内容，熟悉有关单元电路的设计方法和步骤；搜集、分析、消化相关资料、软件等；掌握微型计算机应用系统软件设计方法；准备好设计需要的图书、资料和工具；拟定设计计划等（2）系统总体及功能设计，制定总体方案及元器件的选择；（3）硬件设计，完成硬件结构图设计、系统电路图设计和绘制及电路模块的连接；（4）软件设计，完成软件流程图的设计、程序设计；（5）使用Proteus与Keil软件仿真运行；四设计步骤1设计思路AT89C51系列的I/O脚的设置和使用非常简单，当该脚作输入脚使用时，只须将该脚设置为高电平（复位时，各 I/O口均置高电平）。当该脚作输出脚使用时，则为高电平或低电平均可。低电平时，吸入电流可达20mA，具有一定的驱动能力；而为高电平时，输出电流仅 数十A甚至更小（电流实际上是由脚的上拉电流形成的），基本上没有驱动能力。其原因是高电平时該脚也同时作输入脚使用，而输入脚必须具有高的输入阻抗，因而上拉的电流必须很小才行。作输出脚使用，欲进行高电平驱动时，得利用外电路来实现，如上拉电阻，I/O脚不通，电流经R驱动LED发光；低电平时，I/O脚导通，电流由该脚入地，LED灭（I/O脚导通时对地的电压降小于1V，LED的域值1.51.8V） 所以在本设计中将使用AT89C51为控制器，可将8个有着2颜色的LED与AT89C51的8个P0（p0.0p0.7）接口相连。2元件清单名称型号型号数量单片机AT89C511电容CAP/CAP-ELEC3LED灯LED8电阻RES1晶振CRYSTAL13模块分析（1）核心部件AT89C51单片机是整个彩灯循环系统的核心是控制彩灯循环闪烁等等一切功能的部件；其中内部有ROM、有RAM、有并行I/O口等，在51单片机内部有一个CPU用来运算、控制，有四个并行I/O口，分别是P0、P1、P2、P3，有ROM，用来存放程序，有RAM，用来存放中间结果，此外还有定时/计数器，串行I/O口，中断系统，以及一个内部的时钟电路。（2）复位系统电路中C，R组成复位电路，它的作用是将单片机内部特殊功能寄存器和端口寄存器恢复到初始状态，从内部FLASH存储器的初始状态开始执行。（3）震荡系统单片机本身如同一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作，电路应在唯一的时钟信号控制下，严格地按规定时序工作。而时钟电路就用于产生单片机工作所需要的时钟信号。（4）闪烁系统利用单片机的P端口控制LED的发光闪烁，再利用编程实现流水灯的电路，用软件来实现对LED的控制，每个LED接一个限流电阻，来控制流入LED发光管的电流。4硬件设计（1）AT89C51单片机的主要特性AT89C51是一种低功耗/低电压、高性能的八位CMOS单片机，片内有一个4KB的FLASH可编程可擦除只读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory），它采用了CMOS工艺和ATMEL公司的高密度非易失性存储器技术，而且其输出引脚和指令系统都与MSC51兼容。片内置通用8位中央处理器（CPU）和FLASH存储单元，片内的存储器允许在系统内改编程序或用常规的非易失性存储器编程。因此，AT89C51是一种功能强、灵活性高且价格合理的单片机，可方便的应用于各种控制领域。（2）AT89C51单片机的主要引脚功能VCC/GND：供电电源。P0口：可以被定义为数据/地址的低八位，能够用于外部程序/数据存储器。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：标准输入输出I/O，P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：既可用于标准输入输出I/O，也可用于外部程序存储器或数据存储器访问时的高八位地址。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：既可以作标准输入输出I/O，也可作为AT89C51的一些特殊功能口，管脚备选功能。P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA / VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。5程序设计（使用Keil）（1）Keil的使用双击图标，点击工程按钮，点击新建工程，给工程起个名字然后保存，然后在弹出的窗口选择AT89C51的芯片，点击确定后，为工程新建一个文件，在弹出的窗口写入汇编程序，另存为一个后缀为.asm的文件，然后点击编辑界面左边的“Target 1”并将其展开，在它下面的“Source Group 1”上面点击鼠标右键将刚才保存的后缀为.asm的文件加入进来，然后在“Target 1”上右键选择属性，在输出窗口下选择生成HEX文件，然后点击确定，最后点击编译。（2）编写程序#includetypedefunsignedcharuint8;typedefunsignedintuint16;voiddelay(uint16x)uint8 i,j;for(i=x;i0;i-)for(j=114;j0;j-);voidmain()uint8 b=0,way=0; /移动位数变量及移动方向变量while(1)if(way=0) /根据way选择左移还是右移P0=(0x01b); /最高位的0被右移b位if(+b=8) /如果移动到左端或右端b=0; /b归0way=!way;/改变方向delay(200);开始6程序流程图初始化设置LED点亮位置最左端循环体否是循环控制体结束7程序仿真（使用proteus）（1）Proteus的介绍Proteus软件由ISIS和ARES两部分构成，其中ISIS是一款便捷的电子系统原理设计和仿真平台软件，ARES是一款高级的PCB布线编辑软件。Proteus是目前最好的模拟单片机外围器件的工具，与其他单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单片机CPU的工作情况，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其他电路的工作情况。因此在仿真和调试程序时，关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的改变，而是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。对于这样的仿真实验，从某种意义上讲，解决了实验和工程应用间脱节的矛盾。（2）Proteus的特点实现了单片机仿真和SPICE电路仿真的结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单 片机及其外围电路组成的系统仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真等功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。具有强大的原理图绘制功能。提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。（3）Proteus的使用方法点状的栅格区域为编辑窗口，左上方为预览窗口，左下方为元器件列表区，即对象选择器。编辑窗口用于放置元器件，进行连线，绘制原理图。预览窗口可以显示全部原理图。在预览窗口中，有两个框