#《电力电子仿真》实验报告1

1、成都理工大学工程技术学院电子电路仿真课程设计报告题目：跑马灯的设计姓名：毛敏学号： 201020307139专业： 10 自动化一班【实验准备】在实验前，我通过上网、上图书馆查找了一些关于单片机 AT89S51的硬 件及指令系统的资料和8255A输出口的使用的资料，结合单片机所学的中 断、定时器和AT89S51扩展I/O接口芯片8255A的工作方式的知识，并对 电路板各个元器件、接线等的清楚认识，完成了对电路板仿真图的绘制， 以及初步的程序，并实现了初步的仿真效果。【设计内容】设计一个跑马灯。【设计要求】所设计的跑马灯是依次轮流点亮最后全部灯闪烁一次。CPU为AT89S51利用并行口 P0 口

2、、P2 口、P3 口，并运用了单片机的 扩展输入-输出口以及接口芯片8255。【设计方案】一、实验原理方框图：本程序设计意在展示跑马灯的色彩样式及“跑马”变换效果，如果将 跑马灯做大，会有很高的观赏价值。通过对一些相关书籍资料的查阅及网 上各种作品和代码的浏览，对各种实现代码的比较和优化，总结出本程序， 以较优秀的代码实现各种可控的“跑马灯”功能。硬件系统部分包括显示部分、控制灯亮的方式部分和控制芯片1、跑马灯的接线电路原理图:U134D0PA01 4333D1PA132r 2D2PA2311D3PA330r 40D4PA429D5PA5392838D6PA627r 37D7PA75RDPB0

3、181936WRPB1920A0A1PB2PB381 213522RESETPB4r 23PB5_6CSPB6PB72425PC0141 15PC116PC2PC317311PC4PC5PC6PC7108255A(1)、8255A的PA、PB、PC作为跑马灯的输出口、D0D7 三态双向数据线：8位三态双向输入输出是 8255A和CPU接口的数据总线（3）、RESET复位：高电平有效，复位时 PA、PB、PC 口和控制寄存器 被清除（4）、 S芯片选择低电平有效。当 S=0时，选择8255A（5）、 D读数据低电平有效。D=0且 S=0时，CPU从8255A读取数据（6） R写数据低电平有效。R

4、=0且 S=0时，CPU将数据写入8255A（7）、A0，A1 地址选择用来选择8255A的PA、PB、PC 口和控制寄存器。如表一所示（8）、PA0PA7 PA 输入 /输出口8位数据输出锁定/缓冲器及8位输入锁定（9）、PB0PB7 PB 输入/输出口8位数据输入/输出锁定/缓冲器/及8位输入缓冲器（10）、PC0PC7- PC 输入/输出口8位数据输出锁定/缓冲器及8位输入锁定（11）、Vcc、GNDVcc: +5V 电源，GND :接地表一地址选择A1A0被选中的端口名00PA 口寄存器01PB 口寄存器10PC 口寄存器11控制寄存器2、AT89C51芯片分析ATME的AT89C51

5、是一种高效微控制器，将多功能8位CPI和闪烁存储器组合在单个芯片中，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C5啲芯片引脚图如下:U31918293112345678 XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2XTAL2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6RSTP0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10PSENP2.3/A11ALEP2.4/A12EAP2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P1.0P3.0/RXDP1.1P3.1/TXDP1.2P3.2/INT0P1.3P3.3/INT1P1.4P3.4

6、/T0P1.5P3.5/T1P1.6P3.6/WRP1.7P3.7/RDAT89C5139373633-221 22 2325281011121314151617图一 AT89C51引脚图(1)各引脚的说明和功能分析如下：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P1 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

7、 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

8、， 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 于上拉的缘故。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 高电平时当8051通电，时钟电路开始工作，在 RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器

9、PC指向OOOOH P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指钟写入 07H其它专用寄存器 被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后，系统即从 0000H地址开始执行 程序。然而，初始复位不改变 RAM（包括工作寄存器R0-R7）的状态：特殊功能寄存器初始态特殊功能寄存器初始态ACC00HB00HPSW00HSP07HDPH00HTH000HDPL00HTL000HIPxxx00000BTH100HIE0xx00000BTL100HTMOD00HTCON00HSCONxxxxxxxxBSBUF00HP0-P31111111BPCON0xxxxxxxBALE/PROG当访问外部存储器时，地址锁存允

10、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&址上置0。此时，ALE只有在执行 MOVXMOV指令是ALE才起作 用。另外，该引脚被略微拉咼。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/

11、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 (OOOOH-FFFF)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。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

12、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。芯片擦除：整个PERO懈列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制 信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms来完成。在芯片擦操作中，代 码阵列全被写“ 1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被 执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑， 支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。本设计使用AT89C51芯片作为控制芯片，

13、利用P0 口连接一个并行输入 /输出器件8255A用8255器件的PA PB 口连接发光二极管，最后通过用汇编语言编程实现。通过程序中的延迟来控制“跑马灯”的亮灭，以达 到显示效果。开始时第一组的灯从上往下一次，而第二组的八个跑马灯是 从下往上一次亮，然后第一组的再倒回去，最后所有的灯全亮一次，按此 规律循环下去。3、硬件电路连接图如下:C21nFX1U119CRYSTALXTAL118XTAL2RST29匸ALEEAP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P

14、0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDU2393421'74<5536rD0PA0D1PA1D2PA2D3PA3D4PA4D5PA5D6PA6D7PA7RDPB0WRPB1A0PB2A1PB3RESETPB4PB5CSPB6PB7PC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7AT89C51'ELLOWD5'ELLOW'ELLOW

15、9;ELLOWD3'ELLOWD418B119B220B323B625b8LLOWD2D9D10D13LED-YELLOWD14LED-YELLOWR2loo-R3R4R1R7100R8R10R9R114=h100R12R13100R14R15100LED-YELLOW图二原理图四、程序流程图1、主程序：程序设计思路：本设计使用89S2051芯片作为控制芯片，利用P0 口连 接一个并行输入/输出器件8255A用8255器件的PA PB 口连接发光二 极管，最后通过用汇编语言编程实现。通过程序中的延迟来控制“跑马灯”的亮灭，以达到显示效果。开始时第一组的灯从上往下一次，而第二组的 八个跑

16、马灯是从下往上一次亮，然后第一组的再倒回去，最后所有的灯全 亮一次，按此规律循环下去。主程序图二是开始时第一组的八个灯从上往下依次亮，而第二组的八个跑马灯是 从下往上依次亮时的仿真图。图三是第一组倒回去亮时，而第二组的不变时的仿真图。图四是所有灯同时亮时的仿真图的截图。±C11nFP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0-P3

17、.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDU23934D0"3732D1D23JD334计D53327D6D721536RDT2236-WR：=7EA0A1RESET%CSR5eLLOWR2ELLOWD2'ELLOWD3R4D4D5eLLOWR10PB/ELLOWD9R9PC4ELLOWR11ELLOWR12ELLOWR13J100ELLOWELLOWD14LED-YELLOWPA6PA7PB0PB1PB2PB3PB4PC5PC6PC7100-R3C11nFX1CRYSTALC21nFR1710kU1XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.

18、2/AD2XTAL2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6RSTP0.7/AD7P2.0/A7P2.1/A9P2.2/A10PSENP2.3/A11ALEP2.4/A12EAP2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P1.0P3.0/RXDP1.1P3.1/TXDP1.2P3.2/INTLP1.3P3.3/INTP1.4P3.4/T0P1.5P3.5/T1P1.6P3.6/WRP1.7P3.7/RD"1918AT89C51PA0PA1PA2PA3PA4PA5PCCPC1D16ELLOWCEZZlR1"ELLOWR7ELLOW1 100 1R8

19、1 100 1R14LED-YELLOW图四仿真图eLLOWR2100R3ELLOW'ELLOWD2D3D4'ELLOWU2D5R48255AD0D1D2D3D4D5D6D7PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PB0PB1R7100"AA0A1PB2PB3RESETPB4PB5PB6PB7"h 39 A - 38 A'ELLOWR8100-18B1P I9B2-20B323 B624 B7I 251PC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7图五仿真图'ELLOWR10100 JB2D9R9'ELLOW100D10R1

20、1100B3YellowDED-YellowLED-YELLOWD13LED-YELLOWD14LED-YELLOWD16透一LED-YELLOWR124>100R13100R14100R15100R164>100MAIN0030HP2.2P2.2P2.2P2.0P2.1A,#80HR0,AR1,#0FEHR2,#7FHR3,#08P2.0P2.1A,R1R0,AAR1,AP2.0P2.1A,R2R0,AAR2,ADELAYR3,LOOPR1,#7FHR2,#0FEHR3,#08P2.0P2.1A,R1R0,AAR1,AP2.0P2.1A,R2R0,AADELAY六、实验程序ORG

21、0000HLJMPORGMAIN:CLRSETBCLRSETBSETBMOVMOVXSTART: MOVMOVMOVLOOP: CLRCLRMOVMOVXRLMOVSETBCLRMOVMOVXRRMOVCALLDJNZMOVMOVMOVLOOP1: CLRCLRMOVMOVXRRMOVSETBCLRMOVMOVXRLCALLDJNZR3,L00P1CLRP2.0CLRP2.1MOVA,#0MOVXR0,ASETBP2.0MOVXR0,ACALLDELAYMOVA,#0FFHCLRP2.0MOVXR0,ASETBP2.0MOVXR0,ACALLDELAYJMP STARTDELAY:MOVR6,#0FFHD1:MOVR7,#0FFHDJNZR7,$DJNZR6,D1RETEND七、总结在去实验室前，我经过多番努力，将电路板上的电路用仿真软件画出， 并且确保了每一条连线都包含了，芯片的每一个管脚都清楚的认识到是用 来干什么的，怎么连接的，仿真时各个点将会出现什么情况。尔后，我又 进行了初步的编程，将程序模块化，分为了主程序、显示子程序、延时子 程序等，但在程序的编程过程中，我不是很了解怎么实现这个过程，导致 未能完成该程序的编写。因此，我和组员在互