(单片机课程设计报告)

单片机课程设计报告单片机课程设计报告 题 目： 可控流水灯 摘要 单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术，把具有数据处理能力的微处 理器、随机存取数据存储器、只读程序存储器、输入输出电路、可能还包括定时计 数器、串口通信口、显示驱动电路，脉宽调制电路、模拟多路转换器及 A/D 转换器 等电路集成到一块芯片上，构成一个最小而完善的计算机系统。这些电路在软件的 控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。对可控流水灯设计通 过编写代码实现 10 个 LED 灯 4 种流水灯显示方式。在设计中主要采用 89C51 这款 芯片作为控制主体，用发光二极管来作为显示灯。系统通过 P2 口外接 8 个发光二极 管，P3 口接 2 个发光二极管。设计中辅以简单的设备和必要的电路，设计了一款流 水灯，最终达到预期的目的。 关键词 单片机 89C51 发光二极管 流水灯 目 次 1 引言 .1 2 课题综述 .1 2.1 课题来源与意义.1 2.2 面临的问题.1 3 系统设计 .1 3.1 总体设计.1 3.2 模块设计.2 3.3 硬件设计.5 4 代码编写 .6 5 系统调试 .7 6 系统运行结果与分析 .7 结 论 .9 致 谢 .10 参 考 文 献 .11 附录 .12 - 1 - 1 引言 单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或者数字电路构成的控制系统， 可以软件控制来实现，并能够实现智能化。现在的单片机的控制范畴无所不在，例 如通信产品、家用电器、智能仪器仪表、过程控制和专用控制装置等等，单片机的 应用领域越来越广泛。 2 课题综述 2.12.1 课题来源与意义课题来源与意义 随着经济的发展、科技的突飞猛进，芯片业得到了迅速的发展，是单片机技术 在各种民用和工业控制等领域得到更广泛的应用。单片机凭借其低成本、高性能的 不可代替优势已经成为了微电脑 控制的主力军。学习单片机的有效方法是将理论与 实践并重，因此通过对单片机可控流水灯的设计和研究，鼓励学生在熟悉基本原理 的前提下，与实际应用相联系，提出自己的方案，来完善设计，使得他们更好的掌 握单片机的应用。 2.22.2 面临的问题面临的问题 本次课程设计的要求是对 10 个 LED 灯设计 4 种流水灯显示方式.解决的问题有 流水灯显示方式的设计。下面将对各个问题展开论述。 3 系统设计 3.13.1 总体设计总体设计 实现这个课题我们使用 89C51 作为控制主体，使用十个共阳极发光二极管作为 LED 显示流水灯。外接一个晶振来提供外接时钟脉冲，和复位电路. - 2 - 模块图如下: 图 3-1 系统模块图 流程图如下： 开始启动 结束 发光管显示模式 图 3-2 系统流程图 3.23.2 模块设计模块设计 3.2.1 主体控制模块及介绍 芯片 89C51 是核心，P0、P1、P2、P3 口均可以作为 I/O 口使用。发光管经过上 拉电阻接在 89C51 的 P3 口上两个，P2 口外接 8 个发光二极管. 核心控制模块 AT89C51 复位电路模块 时钟电路模块 显示电路模块 - 3 - 图 3-3 主体控制模块图 管脚说明: VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚 可吸收 8TTL 门电流。当 P0 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序 数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。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：P1 口是一个内部 提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后， 被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉 的缘故。在 FLASH 编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。 P2 口：P2 口为一个内部上 拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时， 其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输 出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进 行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位 地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。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：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口， 可接收输出 4 个 TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉电阻的缘故。 - 4 - P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： P3 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） P3 口同时为 闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 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。因此它可用作对外部输 出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉 冲。如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时， ALE 只有在执行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置 位无效。 /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。 振荡器特性: XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置 为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2 应不接。 有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但 必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 3.22 时钟模块 时钟电路用于产生单片机工作时所需的时钟信号，在芯片的外部通过 18 脚、 19 脚接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，构成一个稳定的自激振荡器。电 路 中的 C1、C2 取 30Pf 左右，二晶体振荡器的频率范围通常是 1.2-12MHZ，晶体振 荡器的频率越高，振荡频率越高。 - 5 - 图 3-5 时钟模块图 3.2.3 流水灯模块 发光二极管就是 LED，是一种由磷化镓等半导体材料制成的、能直接将电能转换 成光能的发光显示器件。当其内部有一定电流通过时，就是发光。发光二极管具有 功耗低、体积小、可靠性高、寿命长和相应快等优点。 流水灯模块采用 10 个 LED 发光二极管，通过代码的编写，实现 4 种流水移动， 其中电阻的作用是保护二极管，向它提供较小的电流，防止二极管因为电流过大而 烧毁。 设计中，发光二极管是共阴 极接法的，我们只需要将其初值 不断的左移就会看到 LED 轮流的 被点亮，也就实现了流水灯的功 能。 - 6 - 图 3-5 流水灯模块图 3.33.3 硬件设计硬件设计 图 3-7 硬件连接图 4 代码编写 定义各个端口: sbit led1=P20; 定义 p1.0 端口为了 led 1 sbit led2=P21; sbit led3=P22; sbit led4=P23; sbit led5=P24; sbit led6=P25; sbit led7=P26; sbit led8=P27; - 7 - sbit led9=P30; sbit led0=P 延时：delay(uint z) 延时环节 uint x,y; for(x=z;x0;x-) for(y=110;y0;y-); 方式 1：for(i=1;i0;x-) for(y=110;y0;y-); void main() int i; for(i=1;i20;i+) /第一种情况，全部亮 P2=0XFF; P3=0XFF; delay(100); P2=0X00; P3=0X00; delay(100); delay(1000); for(i=1;i20;i+) /第二种情况，奇数亮 P2=0Xaa; P3=0Xaa; delay(100); P2=0X00; - 13 - P3=0X00; delay(100); delay(1000); for(i=1;i10;i+) /第三种情况，顺序亮 led1=0 x01; delay(50); led1=0 x00; delay(50); led2=0 x01; delay(50); led2=0 x00; delay(50); led3=0 x01; delay(50); led3=0 x00; delay(50); led4=0 x01; delay(50); led4=0 x00; delay(50); led5=0 x01; delay(50); led5=0 x00; delay(50); led6=0 x01; delay(50); led6=0 x00; delay(50); led7=0 x01; delay(50); led7=0 x00; delay(50); led8=0 x01; delay(50); led8=0 x00; delay(50); - 14 - led9=0 x01; delay(50); led9=0 x00; delay(50); led0=0 x01; delay(50); led0=0 x00; delay(50); delay(1000); for(i=1;i20;i+) /第四种情况，两个一组