基于51单片机流水灯延时点亮课程设计.docx

目 录第1章 设计任务及要求11.1课程设计的目的11.2课程设计的基本要求11.3课程设计具体要求11.4 设计任务2第2章 方案设计22.1 设计方案22.2 模块说明22.2.1 AT89S51介绍22.2.2 串行接口LED驱动器MAX721922.2.3 74LS273 介绍22.2.4 键盘扫描控制方式2第3章程序及原理图说明23.1 程序流程图23.2 程序23.3 原理图2第4章 调试及仿真结果24.1 仿真2第5章 心得体会2参考文献2第1章 设计任务及要求1.1课程设计的目的1.进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理。2.掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性，控制方法。3.通过课程设计，掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术。4.通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。5.通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，了解开发一单片机应用系统的全过程，为今后从事相应开发打下基础。1.2课程设计的基本要求1.认真认识设计的意义，掌握设计工作程序，学会使用工具书和技术参考资料，并培养科学的设计思想和良好的设计作风。2.提高模型建立和设计能力，学会应用相关设计资料进行设计计算的方法。3.提高独立分析、解决问题的能力，逐步增强实际应用训练。4.课程设计的说明书要求简洁、通顺，计算正确，图纸表达内容完整、清楚、规范。1.3课程设计具体要求1 原理图设计1.原理图设计要符合项目的工作原理，连线要正确。2.图中所使用的元器件要合理选用，电阻、电容等器件的参数要正确标明。3.原理图要完整，CPU、外围器件、外扩接口、输入/输出装置要一应俱全。2 程序调计(1) 根据要求，将总体功能分解成若干个子功能模块，每个功能模块完成一个特定的功能。(2) 根据总体要求及分解的功能模块，确定各功能模块之间的关系，设计出完整的程序流程图。3 程序调试：编写相关程序，并进行仿真。4 设计说明书(1) 原理图设计说明简要说明设计目的，原理图中所使用的元器件功能及在图中的作用，各器件的工作过程及顺序。(2) 程序设计说明对程序设计总体功能及结构进行说明，对各子模块的功能以及各子模块之间的关系作较详细的描述。(3) 画出工作原理图，程序流程图并给出相应的程序清单。1.4 设计任务STC12C5A60S2（引脚排序及基本功能同AT89S51）作为主控芯片，设计LED灯循环显示速度的控制电路。一是设计74LS273扩展8个LED显示；二是设计按键电路，作为LED循环显示速度的参数输入；三是设计根据不同的输入参数改变LED循环显示速度的程序；四是扩展MAX7219或LCD1602作为相关输入参数的显示。第2章 方案设计2.1 设计方案本设计中采用AT89S51单片机为整个系统的控制核心，设计了一款LED灯循环显示速度的按键控制。其主要结构如图2.1所示。74LS273扩展8个LED循环显示主控芯片（AT89C51）按键控制电路MAX719显示器（显示延时时间）图2.1 LED灯循环显示速度的按键控制原理框图主电路部分包括：（1）AT89S51；（2）MAX7219；（3）74LS273；（4）电阻；（5）电容；（5）LED；（6）显示器。2.2 模块说明2.2.1 AT89S51介绍如图2.2.1为AT89S51引脚图图 2.1.1P0 口：P0 口是一组8位漏极开路型双向I0口，也即地址数据总线复用口。作为输出口用时，每位能驱动 8 个TTL逻辑门电路，对端口写“l”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低 8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在 F1ash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1 口：Pl 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 IO 口，Pl 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写“l”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。Flash 编程和程序校验期间，Pl 接收低 8 位地址。XTALl：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。2.2.2串行接口LED驱动器MAX7219 MAX7219引脚如图2.2.2所示 图2.2.2 MAX7219引脚图 MAX7219采用串行数据传输方式，由16位数据包发送到DIN引脚的串行数据在每个CLK的上升沿被移入到内部16位移位寄存器中，然后在LOAD的上升沿将数据锁存到数字或控制寄存器中。LOAD信号必须在第16个时钟上升沿同时或之后，但在下一个时钟上升沿之前变高，否则将会丢失数据。DIN端的数据通过移位寄存器传送，并在16.5个时钟周期后出现在DOUT端。DOUT端的数据在CLK的下降沿输出。串行数据以16位为一帧，其中D15D12可以任意，D11D8为内部寄存器地 址，D7D0为寄存器数据，工作时序如下：图2.2.2 时序图 MAX7219的内部寄存器及其地址 2.2.3 74LS273 介绍74LS273的管脚图如图2.2.3所示（1）1脚是复位CLR,低电平有效,当1脚是低电平时,输出脚2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部输出0,即全部复位;（2）当1脚为高电平时,11(CLK)脚是锁存控制端,并且是上升沿触发锁存,当11脚有一个上升沿,立即锁存输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的电平状态,并且立即呈现在在输出脚2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)上74ls273管脚功能：1D8D为数据输入端，1Q8Q为数据输出端，正脉冲触发，低电平清除，常用作8位地址锁存器。图2.2.3 74LS273的管脚图2.2.4 键盘扫描控制方式 程序控制扫描方式。特点：对CPU工作影响小，但应考虑键盘处理程序的运行间隔周期不能太长，否则会影响对键输入响应的及时性。 (2) 键抖动及消除 软件去抖动检测到按键按下后，执行延时10ms子程序后再确认该键是否确实按下，消除抖动影响。图2.2.4 抖动影响 独立式按键及其接口电路图2.2.5 按键接法 第3章程序及原理图说明3.1 程序流程图3.2 程序CLK EQU P1.2DIN EQU P1.0LOAD EQU P1.1ORG 0000HAJMP KEYAKEYA:ORL P1,#7FH ;置P1.0P1.2为输入态 MOV A,P1 ;读键值,键闭合相应位为0 CPL A ;取反,键闭合相应位为1 ANL A,#11111000B;屏蔽高5位,保留有键值信息的低3位 JZ GRET ;全0,无键闭合,返回 LCALL DL10ms ;非全0,有键闭合,延时10ms,软件去抖动 MOV A,P1 ;重读键值,键闭合相应位为0 CPL A ;取反,键闭合相应位为1 ANL A,#11111000B;屏蔽高5位,保留有键值信息的低3位 JZ GRET ;全0,无键闭合,返回;非全0,确认有键闭合KEY0: MOV A,P1 CPL A CJNE A,#08H,KEY1 LCALL A0 LCALL GOKEY1:MOV A,P1 CPL A CJNE A,#10H,KEY2 LCALL A1 LCALL GO1KEY2:MOV A,P1 CPL A CJNE A,#20H,KEY3 LCALL A2 LCALL GO2KEY3:MOV A,P1 CPL A CJNE A,#40H,KEY4 LCALL A3 LCALL GO3KEY4:MOV A,P1 CPL A CJNE A,#80H,KEYA LCALL A4 LCALL GO4RETURN:RETGRET:RETDL10ms:MOV R7,#0AHDL1: MOV R6,#0FFH DJNZ R6,$ DJNZ R7,DL1 RETGO:START:MOV R1,#00000001B MOV R2,#08LOOP:MOV A,R1 MOV P0,A MOV DPTR,#7FFFH MOVX DPTR,A CALL DEL1S RL A MOV R1,A DJNZ R2,LOOP AJMP KEY0 GO1:START1:MOV R1,#00000001B MOV R2,#08LOOP1:MOV A,R1 MOV P0,A MOV DPTR,#7FFFH MOVX DPTR,A CALL DEL500 RL A MOV R1,A DJNZ R2,LOOP1 AJMP KEY1GO2:START2:MOV R1,#00000001B MOV R2,#08LOOP2:MOV A,R1 MOV P0,A MOV DPTR,#7FFFH MOVX DPTR,A CALL DEL200 RL A MOV R1,A DJNZ R2,LOOP2 AJMP KEY2GO3:START3:MOV R1,#00000001B MOV R2,#08LOOP3:MOV A,R1 MOV P0,A MOV DPTR,#7FFFH MOVX DPTR,A CALL DEL100 RL A MOV R1,A DJNZ R2,LOOP3 AJMP KEY3GO4:START4:MOV R1,#00000001B MOV R2,#08LOOP4:MOV A,R1 MOV P0,A MOV DPTR,#7FFFH MOVX DPTR,A CALL DEL50 RL A MOV R1,A DJNZ R2,LOOP3 AJMP KEY4DEL1S:MOV R3,#08HU1: MOV R4,#0F4HU2: MOV R5,#0FFH DJNZ R5,$ DJNZ R4,U2 DJNZ R3,U1RETDEL500:MOV R5,#04HL1: MOV R6,#0F4HL2: MOV R7,#0FFH DJNZ R7,$ DJNZ R6,L2 DJNZ R5,L1 RETDEL200:MOV R5,#02HH1: MOV R6,#0F4HH2: MOV R7,#0FFH DJNZ R7,$ DJNZ R6,H2 DJNZ R5,H1 RETDEL100:MOV R3,#0C3HE2: MOV R5,#0FFH DJNZ R5,$ DJNZ R3,E2RETDEL50:MOV R3,#63HF1: MOV R4,0FBH DJNZ R4,$ DJNZ R3,F1RETA0:DISP: MOV A,#09H ;置译码器方式寄存器地址 MOV R7,#0FFH ;选择译码方式 LCALL MAX7219 ;写入 MOV A,#0AH ;置亮度寄存器地址 MOV R7,#05H ;选择占空比 LCALL MAX7219 ;写入 MOV A,#0BH ;置MAX7219显示扫描位数寄存器地址 MOV R7,#07H ;选择8位显示方式 LCALL MAX7219 ;写入 MOV A,#0CH ;置关闭显示寄存器地址 MOV R7,#01H ;选择进入正常工作，00H表示关闭 LCALL MAX7219 ;写入MOV 40H,#01HMOV 41H,#00HMOV 42H,#00HMOV 43H,#01H MOV 30H,40H MOV 31H,41H MOV 32H,42H MOV 33H,43H MAIN: MOV R0,#30H CLR P1.1 ; MOV R1,#01H ;指向第0位LED MOV R3,#08H ;显示器个数LOOPA: MOV A,R0 ;取显示缓冲区数据 MOV R7,A ;显示2 MOV A,R1 ;LED显示的位地址给A LCALL MAX7219 ; INC R0 ;指向下一个显示数据 INC R1 ;指向下一位LED DJNZ R3,LOOPA ; RET;MAX7219子程序MAX7219: CLR P1.1 ;将LOAD信号拉低 LCALL XH1 ;一位字节送入7219 MOV A,R7 ; LCALL XH1 ; NOP NOP SETB P1.1 ;产生LOAD上升沿，锁存数据 RET XH1: MOV R2,#08H ;总共有8位，移8次NEXT: CLR P1.2 ;将CLK拉低 RLC A ;A中值左移入进位累加器C中 MOV P1.0,C ;给DIN口 NOP SETB P1.2 ;CLK上升沿，移入数据 NOP DJNZ R2,NEXT ;没完成则继续 RETSHORT_DELAY:MOV 10H,#40 ;10msDEL1: MOV 11H,#125DEL2: DJNZ 11H,DEL2 ;125*2us=0.25ms DJNZ 10H,DEL1 ;0.25ms*40=10msRETA1:DISP1: MOV A,#09H ;置译码器方式寄存器地址 MOV R7,#0FFH ;选择译码方式 LCALL MAX72191 ;写入 MOV A,#0AH ;置亮度寄存器地址 MOV R7,#05H ;选择占空比 LCALL MAX72191 ;写入 MOV A,#0BH ;置MAX7219显示扫描位数寄存器地址 MOV R7,#07H ;选择8位显示方式 LCALL MAX72191 ;写入 MOV A,#0CH ;置关闭显示寄存器地址 MOV R7,#01H ;选择进入正常工作，00H表示关闭 LCALL MAX72191 ;写入MOV 40H,#00HMOV 41H,#05HMOV 42H,#00HMOV 43H,#00H MOV 30H,40H MOV 31H,41H MOV 32H,42H MOV 33H,43H MAIN1: MOV R0,#30HCLR P1.1 ; MOV R1,#01H ;指向第0位LED MOV R3,#08H ;显示器个数LOOPA1: MOV A,R0 ;取显示缓冲区数据 MOV R7,A ;显示2 MOV A,R1 ;LED显示的位地址给A LCALL MAX72191 ; INC R0 ;指向下一个显示数据 INC R1 ;指向下一位LED DJNZ R3,LOOPA1 ;RET;MAX7219子程序MAX72191: CLR P1.1 ;将LOAD信号拉低 LCALL XH11 ;一位字节送入7219 MOV A,R7 ; LCALL XH11 ; NOP NOP SETB P1.1 ;产生LOAD上升沿，锁存数据 RET XH11: MOV R2,#08H ;总共有8位，移8次NEXT1: CLR P1.2 ;将CLK拉低 RLC A ;A中值左移入进位累加器C中 MOV P1.0,C ;给DIN口 NOP SETB P1.2 ;CLK上升沿，移入数据 NOP DJNZ R2,NEXT1 ;没完成则继续 RETSHORT_DELAY1:MOV 10H,#40 ;10msDEL11: MOV 11H,#125DEL21: DJNZ 11H,DEL21 ;125*2us=0.25ms DJNZ 10H,DEL11 ;0.25ms*40=10ms RE A2:DISP2: MOV A,#09H ;置译码器方式寄存器地址 MOV R7,#0FFH ;选择译码方式 LCALL MAX72192 ;写入 MOV A,#0AH ;置亮度寄存器地址 MOV R7,#05H ;选择占空比 LCALL MAX72192 ;写入 MOV A,#0BH ;置MAX7219显示扫描位数寄存器地址 MOV R7,#07H ;选择8位显示方式 LCALL MAX72192 ;写入 MOV A,#0CH ;置关闭显示寄存器地址 MOV R7,#01H ;选择进入正常工作，00H表示关闭 LCALL MAX72192 ;写入MOV 40H,#00HMOV 41H,#02HMOV 42H,#00HMOV 43H,#00H MOV 30H,40H MOV 31H,41H MOV 32H,42H MOV 33H,43HMAIN2 MOV R0,#30HCLR P1.1 ; MOV R1,#01H ;指向第0位LED MOV R3,#08H ;显示器个数LOOPA2: MOV A,R0 ;取显示缓冲区数据 MOV R7,A ;显示2 MOV A,R1 ;LED显示的位地址给A LCALL MAX72192 ; INC R0 ;指向下一个显示数据 INC R1 ;指向下一位LED DJNZ R3,LOOPA2 ;RET;MAX7219子程序MAX72192: CLR P1.1 ;将LOAD信号拉低 LCALL XH12 ;一位字节送入7219 MOV A,R7 ; LCALL XH12 ; NOP NOP SETB P1.1 ;产生LOAD上升沿，锁存数据 RET XH12: MOV R2,#08H ;总共有8位，移8次NEXT2: CLR P1.2 ;将CLK拉低 RLC A ;A中值左移入进位累加器C中 MOV P1.0,C ;给DIN口 NOP SETB P1.2 ;CLK上升沿，移入数据 NOP DJNZ R2,NEXT2 ;没完成则继续 RETSHORT_DELAY2: MOV 10H,#40 ;10msDEL12: MOV 11H,#125DEL22: DJNZ 11H,DEL22 ;125*2us=0.25ms DJNZ 10H,DEL12 ;0.25ms*40=10msRET A3:DISP3: MOV A,#09H ;置译码器方式寄存器地址 MOV R7,#0FFH ;选择译码方式 LCALL MAX72193 ;写入 MOV A,#0AH ;置亮度寄存器地址 MOV R7,#05H ;选择占空比 LCALL MAX72193 ;写入 MOV A,#0BH ;置MAX7219显示扫描位数寄存器地址 MOV R7,#07H ;选择8位显示方式 LCALL MAX72193 ;写入 MOV A,#0CH ;置关闭显示寄存器地址 MOV R7,#01H ;选择进入正常工作，00H表示关闭 LCALL MAX72193 ;写入MOV 40H,#00HMOV 41H,#01HMOV 42H,#00HMOV 43H,#00H MOV 30H,40H MOV 31H,41H MOV 32H,42H MOV 33H,43H MAIN3: MOV R0,#30HCLR P1.1 ; MOV R1,#01H ;指向第0位LED MOV R3,#08H ;显示器个数LOOPA3: MOV A,R0 ;取显示缓冲区数据 MOV R7,A ;显示2 MOV A,R1 ;LED显示的位地址给A LCALL MAX72193 ; INC R0 ;指向下一个显示数据 INC R1 ;指向下一位LED DJNZ R3,LOOPA3 ;RET;MAX7219子程序MAX72193: CLR P1.1 ;将LOAD信号拉低 LCALL XH13 ;一位字节送入7219 MOV A,R7 ; LCALL XH13 ; NOP NOP SETB P1.1 ;产生LOAD上升沿，锁存数据 RET XH13: MOV R2,#08H ;总共有8位，移8次NEXT3: CLR P1.2 ;将CLK拉低 RLC A ;A中值左移入进位累加器C中 MOV P1.0,C ;给DIN口 NOP SETB P1.2 ;CLK上升沿，移入数据 NOP DJNZ R2,NEXT3 ;没完成则继续 RETSHORT_DELAY3:MOV 10H,#40 ;10msDEL13: MOV 11H,#125DEL23: DJNZ 11H,DEL23 ;125*2us=0.25ms DJNZ 10H,DEL13 ;0.25ms*40=10msRETA4DISP4: MOV A,#09H ;置译码器方式寄存器地址 MOV R7,#0FFH ;选择译码方式 LCALL MAX72194 ;写入 MOV A,#0AH ;置亮度寄存器地址 MOV R7,#05H ;选择占空比 LCALL MAX72194 ;写入 MOV A,#0BH ;置MAX7219显示扫描位数寄存器地址 MOV R7,#07H ;选择8位显示方式 LCALL MAX72194 ;写入 MOV A,#0CH ;置关闭显示寄存器地址 MOV R7,#01H ;选择进入正常工作，00H表示关闭 LCALL MAX72194 ;写入MOV 40H,#00HMOV 41H,#00HMOV 42H,#04HMOV 43H,#09H MOV 30H,40H MOV 31H,41H MOV 32H,42H MOV 33H,43HMAIN4: MOV R0,#30HCLR P1.1 ; MOV R1,#01H ;指向第0位LED MOV R3,#08H ;显示器个数LOOPA4: MOV A,R0 ;取显示缓冲区数据 MOV R7,A ;显示2 MOV A,R1 ;LED显示的位地址给A LCALL MAX72194 ; INC R0 ;指向下一个显示数据 INC R1 ;指向下一位LED DJNZ R3,LOOPA4 ;RET;MAX7219子程序MAX72194: CLR P1.1 ;将LOAD信号拉低 LCALL XH14 ;一位字节送入7219 MOV A,R7 ; LCALL XH14 ; NOP NOP SETB P1.1 ;产生LOAD上升沿，锁存数据 RET XH14: MOV R2,#08H ;总共有8位，移8次NEXT4: CLR P1.2 ;将CLK拉低 RLC A ;A中值左移入进位累加器C中 MOV P1.0,C ;给DIN口 NOP SETB P1.2 ;CLK上升沿，移入数据 NOP DJNZ R2,NEXT4 ;没完成则继续 RETSHORT_DELAY4:MOV 10H,#40 ;10msDEL14: MOV 11H,#125DEL24: DJNZ 11H,DEL24 ;125*2us=0.25ms DJNZ 10H,DEL14 ;0.25ms*40=10msRETEND3.3 原理图第4章 调试及仿真结果4.1 仿真 当按下第一个开关时LED灯按照1S的延时循环点亮，并且延时时间通过数码管显示出来，当按下第二个开关时循环灯停止循环，松开上一开关后，循环灯将按照开关2的延时时间500ms循环点亮LED灯，并且将延时时间显示在数码管上，以此类推分辨按下后三个开关，则会分别显示200ms，100ms，50ms延时的循环点亮，延时时间显示在数码管上。 第5章 心得体会这次实习让我受益匪浅，无论从知识上还是其他的