流水灯实验报告

1、精选优质文档-倾情为你奉上题目：基于AT89C52单片机的多模式流水灯设计程序设计一、 概述AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程。P为40 脚双列

2、直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义。 二、 实

3、验原理与设计方案 设计平台： AT89C51单片机；PC机，含Keil软件平台，Proteus软件平台；单片机开发板。如下图2为开发板：设计思路：本系统主要通过P1口来控制LED的闪烁，有10种模式（09）可供选择。通过模式按键来选择需要的闪烁方式，这里主要通过几个计数器来控制，按下一次按键，计数器加1，模式切换到下一种模式。同时利用数码管将模式显示出来。另外还有一个加速和减速的按键，系统设定有30种速度可供选择。按下一次加速键，速度计数器加1，按下一次减速键，速度计数器减1。其中加速减速主要是通过设定定时器2的定时时间来改变的，加速，减速主要是将定时器的时间加减。特别一提的是，按键的按下读取

4、要消除抖动。设计方案与电路模块： 要实现流水灯功能，我们只要将发光二极管LED1LED16依次点亮、熄灭，16只LED灯便会一亮一暗的做流水灯了。在这个设计中，我们不只是单一的做向左运动或向右运动，而是设计了十个模式，而每一种模式也有30种速度可供选择，因此我们在普通的流水灯基础上增加了模式的选择功能、速度的选择功能和一个数码显示管来显示模式编号。在此我们还应注意一点，由于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的时间很短，我们在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间，否则我们就看不到“流水”效果了。该流水灯实验一共可分为六个模块：晶振电路模块、复位电路模块、数码管显示模块、AT89C52单片机

5、模块、功能模式选择模块、LED流水灯模块。其中五个模块连接在AT89C52单片机上构成一个完整的系统。此系统的原理框图如图1所示： 图11、晶振电路模块晶振是晶体振荡器的简称。在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近，在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感，所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路，由于晶振等效为电感的频率范围很窄，所以即使其他元件

6、的参数变化很大，这个振荡器的频率也不会有很大的变化。晶振有一个重要的参数，那就是负载电容值，选择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率。一般的晶振的负载电容为15p或12.5p，如果再考虑元件引脚的等效输入电容，则两个22p的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择。2、复位电路模块这个模块主要进行复位操作。3、LRD流水灯模块要实现流水灯功能，我们只要将发光二极管LED1LED16依次点亮、熄灭，16只LED灯便会一亮一暗的做流水灯了。在此我们还应注意一点，由于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的时间很短，我们在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间，否则我们就看不到“流

7、水”效果了。且每一个LED灯于一个电阻串联。4、功能模式选择模块在该模块中，我们要运用3个键，分别是模式键、加速键和减速键。因为该设计一共设有10种模式，因此模式键的功能就是选择运行哪一个模式。加速键顾名思义，是调节增加流水灯的运行速度。减速键就是减少流水灯的运行速度。5、数码管显示模块此模块主要是用来显示按下模式键后选择是哪个模式，其选择范围为09，既10个模式，因此只用一个数码管就可以了。三、硬件电路图与流程图1、电路图： 硬件电路图2、消抖模块流程图因为在按键产生高电平的时候，数码管会产生抖动。在上升沿处抖动不强烈，可以忽略。但在下降沿处抖动会很强烈，而使我们很难观察到数码管的变化，只是

8、会看到数码管在一直闪动，因此我们需要增加延迟的时间来消除抖动。如减慢键的程序：if(!(CheckValue&0x20) /判断是否被按下 delay(5); /判断上升沿 if(!(CheckValue&0x20)Key|=0x01;delay(500); / 下降沿，消除抖动elsereturn 0x00;上升沿的抖动可以忽略，故延迟时间只是5ms，而下降沿抖动剧烈，故延迟时间给了500ms，用以消除抖动。3、定时器中断和速度改变模块定时器中断程序：unsigned int TimerCount,SystemSpeed,SystemSpeedIndex;void Initi

9、alTimer2(void)T2CON = 0x00;/8位自动重装模式，设定时间，控制中断，控制流水灯速度 TH2 = RCAP2H = 0xFC; /重装值,初始值TL2 = RCAP2L = 0x18;ET2=1;/定时器 2 中断允许TR2 = 1;/定时器 2 启动EA=1;中断处理函数：void Timer2(void) interrupt 5 using 3TF2 = 0; /中断端口，中断标志清除( Timer2 必须软件清除标志)if(+TimerCount>=SystemSpeed)TimerCount = 0;TimerEventRun(); 速度改变程序：unsi

10、gned int code SpeedCode= 1, 2, 3, 5, 8, 10, 14, 17, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 120, 140, 160,180, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900,1000; /30种速度void SetSpeed(unsigned char Speed)SystemSpeed =SpeedCodeSpeed;这里采用数组法，并且定义一开始的速度是第十个，既30ms。4、主程序流程图由调用模式的模块实现：void TimerEventRun(void)if(RunM

11、ode=0x00)Mode_0();else if(RunMode =0x01)Mode_1();else if(RunMode =0x02)Mode_2();else if(RunMode =0x03)Mode_3();else if(RunMode =0x04)Mode_4();else if(RunMode =0x05)Mode_5();else if(RunMode =0x06)Mode_6();else if(RunMode =0x07)Mode_7();else if(RunMode =0x08)Mode_8();else if(RunMode =0x09)Mode_9();四、

12、实验结果举例1、 模式0:一个亮灯循环左移 ，按下列步骤运行，初始状态1 2 3 4 5 6 7 8 回初始状态重复循环2、 模式5:四个亮灯一起循环左移，按下列步骤运行，初始状态1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011123、 模式8：五、实验总结在这次的作业中，我们选择做流水灯的实验，虽然难度不大，但我们用C语言编写了10种流水灯的模式，并从中较好的理解和运用AT89C52单片机的功能。我们利用空余时间焊了一个实物电路板，但由于粗心等原因，焊板质量比较粗糙。最终该焊板也没能正常工作。以下是我们的电路板：由于电路板不能正常工作，我们只好把原程序稍作改动，移植到开发板上，如图：另外上面所提

13、到的电平抖动（电平毛刺）问题，按键抖动的问题对所有的处理器都存在，单片机、CPLD/FPGA以及ARM等等，都会存在抖动，所以在编写程序的时候，需要适当的绕开抖动的边沿再去采样，也就是说，要避免直接去采样按键瞬间产生的不稳定的信号。通常采用的方法有：延时采样和多次采样等，前者应用较多，如单片机中，按键之后延时一段时间再读取信号即可。本实验就是采用这种方法来消除抖动的。 关于原程序的改动，就是去除了rst电路，其它原理和原程序完全一致。在编写程序时用的是C语言，其主要原因是因为相对之下，我比较掌握C语言，对于接近硬件方面的汇编不是很熟悉。编写最开始是要调用库文件、单片机端口、变量等。程序主要分5

14、个部分：部分一是关于模式键的判断；部分二是流水灯的功能实现；部分三是调用模式；部分四是中断处理；部分五是执行循环。上面已经提过，消除抖动非常重要，主要办法是在下降沿地方给一个较大的延迟时间，以覆盖抖动的区域，不然实际操作中我们是看不到数码管的显示。通过这次作业，我对单片机的学习有了更深刻的掌握，并复习了C语言，对以后的设计提供基础。六、附录：完整C代码及注释#include <REG52.H>unsigned char RunMode;sbit dula = P26;sbit wela = P27;sbit leden = P25;void delay(unsigned int z

15、) /无返回值，调用无符号变量zunsigned int x,y;for(x=z;x>0;x-) /x减1，循环语句for(y=110;y>0;y-);/*System Fuction*第一部分void Delay1ms(unsigned int count)unsigned int i,j;for(i=0;i<count;i+)for(j=0;j<120;j+);unsigned char code LEDDisplayCode = 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /09，定义一个无符号数组，显示一

16、共有10种模式void Display(unsigned char Value) /上面10个取一个放进valueP0 = LEDDisplayCodeValue; /P0端口接数码管void LEDFlash(unsigned char Count) /设定LED的闪烁次数unsigned char i;bit Flag; /定义flag是一个位数for(i = 0; i<Count;i+)Flag = !Flag;if(Flag)Display(RunMode);elseDisplay(0x10);Delay1ms(100); /延时100msDisplay(RunMode); /整

17、个功能为开电源后数码管闪了0.1s后熄灭unsigned char GetKey(void)/判断是模式，加快还是减慢按键被按下 /部分二，判断键是否被按下unsigned char KeyTemp,CheckValue,Key = 0x00; /初始三个键为0CheckValue = P3&0xe0;if(CheckValue=0xe0) /什么都没有按下return 0x00;Delay1ms(10);KeyTemp = P3&0xe;if(KeyTemp=CheckValue)return 0x00;if(!(CheckValue&0x20) /减慢键，判断是否按

18、下 delay(5); /判断上升沿 if(!(CheckValue&0x20)Key|=0x01;delay(500); /判断下降沿，消除抖动elsereturn 0x00;if(!(CheckValue&0x40) /加速键 delay(5);if(!(CheckValue&0x40)Key|=0x02;delay(500);elsereturn 0x00;if(!(CheckValue&0x80) /模式键 delay(5);if(!(CheckValue&0x80)Key|=0x04;delay(500);elsereturn 0x00;ret

19、urn Key;unsigned int TimerCount,SystemSpeed,SystemSpeedIndex; /定义计数器、速度、速度数值void InitialTimer2(void) /调用硬件T2CON = 0x00;/8位自动重装模式，设定时间，控制中断，控制流灯速度 TH2 = RCAP2H = 0xFC; /重装值,初始值TL2 = RCAP2L = 0x18;ET2=1;/定时器 2 中断允许TR2 = 1;/定时器 2 启动EA=1;/部分三，实现功能的主程序unsigned int code SpeedCode= 1, 2, 3, 5, 8, 10, 14, 1

20、7, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 120, 140, 160,180, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900,1000;/30种速度，当速度加到最大值时数码管会闪动void SetSpeed(unsigned char Speed)SystemSpeed =SpeedCodeSpeed;void LEDShow(unsigned int LEDStatus) /初始全亮P1 = (LEDStatus&0x00FF);void InitialCPU(void) /初始化CPURunMode = 0x00

21、; /数码管TimerCount = 0;SystemSpeedIndex = 10; /定义初始速度为第十个：30msleden = 1; /使用上wela = 1; /使用上P0 = 0x00; /全亮wela = 0; /没使用P1 = 0x00; Delay1ms(500); /闪烁P1 = 0xFF;SetSpeed(SystemSpeedIndex); /取速度值Display(RunMode);/Mode 0，一个灯由上至下依次点亮unsigned int LEDIndex = 0;bit LEDDirection = 1,LEDFlag = 1;void Mode_0(void

22、)LEDShow(0x0001<<LEDIndex); LEDIndex = (LEDIndex+1)%16;/Mode 1，一个灯由下至上依次点亮void Mode_1(void)LEDShow(0x8000>>LEDIndex);LEDIndex = (LEDIndex+1)%16;/Mode 2，一个灯先由下至上依次点亮，再由上至下点亮void Mode_2(void)if(LEDDirection)LEDShow(0x0001<<LEDIndex);elseLEDShow(0x8000>>LEDIndex);if(LEDIndex=15)

23、LEDDirection = !LEDDirection; LEDIndex = (LEDIndex+1)%16;/Mode 3，灯首先全亮，一个灭灯先由下至上依次熄灭，再由上至下熄灭void Mode_3(void)if(LEDDirection)LEDShow(0x0001<<LEDIndex);elseLEDShow(0x8000>>LEDIndex);if(LEDIndex=15)LEDDirection = !LEDDirection; LEDIndex = (LEDIndex+1)%16;/Mode 4，灯首先全亮，由下至上依次熄灭，再由下至上依次点亮，再由

24、上至下点亮，最后由上至下熄灭void Mode_4(void)if(LEDDirection)if(LEDFlag)LEDShow(0xFFFE<<LEDIndex); elseLEDShow(0x7FFF>>LEDIndex);elseif(LEDFlag)LEDShow(0x7FFF>>LEDIndex);elseLEDShow(0xFFFE<<LEDIndex);if(LEDIndex=15)LEDDirection = !LEDDirection;if(LEDDirection)LEDFlag = !LEDFlag; LEDIndex =

25、 (LEDIndex+1)%16;/Mode 5，四个亮灯一起先由下至上点亮，再由上至下熄灭，和mode2对比void Mode_5(void)if(LEDDirection)LEDShow(0x000F<<LEDIndex);elseLEDShow(0xF000>>LEDIndex);if(LEDIndex=15)LEDDirection = !LEDDirection; LEDIndex = (LEDIndex+1)%16;/Mode 6，四个灭灯一起先由下至上熄灭，再由上至下点亮，与mode5相反void Mode_6(void)if(LEDDirection)L

26、EDShow(0x000F<<LEDIndex);elseLEDShow(0xF000>>LEDIndex);if(LEDIndex=15)LEDDirection = !LEDDirection; LEDIndex = (LEDIndex+1)%16;/Mode 7，六个灯一起先由下至上熄灭，再由上至下点亮void Mode_7(void)if(LEDDirection)LEDShow(0x003F<<LEDIndex);elseLEDShow(0xFC00>>LEDIndex);if(LEDIndex=9)LEDDirection = !LE

27、DDirection; LEDIndex = (LEDIndex+1)%10;/Mode 8，由上至下亮灯往下走，当第一个亮灯走到第二个灯位时，第二个亮灯开始走，如此积累，知道8个灯全亮void Mode_8(void)LEDShow(+LEDIndex);/Mode 9，与mode8相反void Mode_9(void)LEDShow(-LEDIndex);/调用模式void TimerEventRun(void)if(RunMode=0x00)Mode_0();else if(RunMode =0x01)Mode_1();else if(RunMode =0x02)Mode_2();else if(RunMode =0x03)Mode_3();else if(