1、中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)1引言隨著計(jì)算機(jī)、微電子、信息技術(shù)的快速進(jìn)步，智能化技術(shù)的開(kāi)發(fā)速度越來(lái)越快 ,智能度越來(lái)越高 ,應(yīng)用范圍也得到了極大的擴(kuò)展。在海洋開(kāi)發(fā)、宇宙探測(cè)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、軍事、社會(huì)服務(wù)、娛樂(lè)等各個(gè)領(lǐng)域。在娛樂(lè)方面，場(chǎng)地的裝飾離不開(kāi)彩燈。在建筑方面也采用彩燈來(lái)裝飾高樓大廈。彩燈又靈活多變的點(diǎn)亮方式，裝飾效果非常好，特別時(shí)晚上使得高樓大廈更加漂亮。是彩燈的應(yīng)用才使得城市的夜景非常迷人。它集中地運(yùn)用了單片機(jī)、led、，自動(dòng)控制等技術(shù)，是典型的基于單片機(jī)的電子產(chǎn)品。單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（microcontroller unit），常用英文字母的縮寫mc

2、u表示單片機(jī)，單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。單片機(jī)由運(yùn)算器，控制器，存儲(chǔ)器，輸入輸出設(shè)備構(gòu)成，相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)（最小系統(tǒng)），和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)缺少了外圍設(shè)備等。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利條件。本文以at89c51單片機(jī)為控制核心，采用模塊化的設(shè)計(jì)方案，運(yùn)用led彩燈、按鍵等組成電路，實(shí)現(xiàn)彩燈在開(kāi)啟時(shí)滿足不一樣的閃亮方法。按鍵可以在彩燈使用的時(shí)候選擇不同的亮法，使彩燈變化多樣，鍵一可以使彩燈依次循環(huán)點(diǎn)亮，健二可以使彩燈從左到又從右到左循環(huán)點(diǎn)亮，三號(hào)鍵使兩端滅

3、，中間亮，再對(duì)半交替亮，然后再奇偶亮。通過(guò)按鍵能方便使用者選擇不同樣的亮法。2.設(shè)計(jì)任務(wù)與要求2.1 設(shè)計(jì)要求單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)一個(gè)節(jié)日彩燈控制器： p1.2開(kāi)始，按此鍵則燈開(kāi)始流動(dòng)（由上而下）。 p1.3停止，按此鍵則停止流動(dòng)，所有燈為暗。 p1.4上，按此鍵則燈由上向下流動(dòng)。 p1.5下，按此鍵則燈由下向上流動(dòng)。1.2 設(shè)計(jì)思路由按鍵控制功能的流水燈，led工作的方式通過(guò)鍵盤的掃描實(shí)現(xiàn)。其中的led采取共陽(yáng)極接法，通過(guò)依次向連接led的/口送出低電平，可實(shí)現(xiàn)題目要求的功能。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求介紹的彩燈控制電路的基本組成，可以確定彩燈控制器應(yīng)由振蕩電路、計(jì)數(shù)/時(shí)序分配電路、移位位寄存器和彩燈顯

4、示五部分組成。其框圖如圖1-1所示。振蕩電路控制電路譯碼器led顯示電路計(jì)數(shù)器圖1彩燈循環(huán)控制器硬件框圖1.3 電路設(shè)計(jì)（proteus仿真通過(guò)）本節(jié)日彩燈控制器電路原理圖，如下圖所示，各按鍵功能與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求相同：2.代碼設(shè)計(jì):代碼使用keil uvision4軟件編輯，并編譯為hex文件。org0000hajmpstartorg0030hstart: movp0,#0ffhmova,#0fehjnbp1.2,loopjnbp1.3,loop1jnbp1.4,loop2jnbp1.5,loop3ajmpstartloop: movp0,alcalldeljnbp1.3,loop1rla aj

5、mplooploop1:movp0,#0ffhjnbp1.4,loop2jnbp1.5,loop3ajmploop1loop2:jnbp1.2,loop jnbp1.3,loop1jnbp1.5,loop3movp0,alcalldelrlaajmploop2loop3:jnbp1.2,loopjnbp1.3,loop1 jnbp1.4,loop2movp0,alcalldelrraajmploop3del:movr5,#02hdel1:movr6,#0f0hdel2:movr7,#0f0hdel3:djnzr7, del3 djnzr6, del2 djnzr5, del1retend3 a

6、t89c51單片機(jī)結(jié)構(gòu)at89c51是一種低功耗/低電壓、高性能的八位cmos單片機(jī)，片內(nèi)有一個(gè)4kb的flash可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（fperomflash programmable and erasable read only memory），它采用了cmos工藝和atmel公司的高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與msc51兼容。片內(nèi)置通用8位中央處理器（cpu）和flash存儲(chǔ)單元，片內(nèi)的存儲(chǔ)器允許在系統(tǒng)內(nèi)改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲(chǔ)器編程。因此，at89c51是一種功能強(qiáng)、靈活性高且價(jià)格合理的單片機(jī)，可方便的應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。3.1 主要特性(1)與mcs-5

7、1產(chǎn)品指令系統(tǒng)兼容 (2)4k字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 (3)壽命：1000寫/擦循環(huán)(4)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年(5)全靜態(tài)工作：0hz-24hz(6)三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定(7)128*8位內(nèi)部ram(8)32可編程i/o線(9)兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(10)6個(gè)中斷源 (11)可編程串行通道(12)低功耗的閑置和掉電模式 另外，at89c51是用靜態(tài)邏輯來(lái)設(shè)計(jì)的，其工作頻率可下降到零并提供兩種軟件的省電方式-空閑方式和掉電方式。在空閑方式中，cpu停止工作。在掉電方式中，片內(nèi)振蕩器停止工作，由于時(shí)鐘被“凍結(jié)”，使一切功能都暫停，只保存片內(nèi)ram中的內(nèi)容，直到下次硬件復(fù)位為止。3.2 管腳說(shuō)明 v

8、cc（40）：供電電壓，其工作電壓為5v。gnd（20）：接地。p0端口（p0.0-p0.7）：p0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部必須被拉高。p1端口（p1.0-p1.7）：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部

9、上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為第八位地址接收。 p2端口（p2.0-p2.7）：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。p3端口（p3.0

10、-p3.7）：p3口管腳是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位的雙向i/o端口，可接收輸出4個(gè)ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入端時(shí)，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）。 p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口，如下表1所示。表1 p3端口引腳兼用功能表p3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。復(fù)位rst(9)：復(fù)位輸入。在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腳時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個(gè)腳保持高電平，51芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后p3.0-p3.7口均置1，引腳表現(xiàn)為高電平，程序計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器s

11、fr全部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，芯片為rom的00h處開(kāi)始運(yùn)行程序。復(fù)位操作不會(huì)對(duì)內(nèi)部ram有所影響。ale/(30)：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止

12、，置位無(wú)效。 (29)：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指令期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)將不出現(xiàn)。ea/vpp(31)：當(dāng)保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。xtal1(19)：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。xtal2(18)：來(lái)自反向振蕩器的輸出。其引腳圖如圖3.1所示。圖2.2 at89c51引腳圖4 proteus仿真

13、加載目標(biāo)代碼文件 打開(kāi)元器件單片機(jī)屬性窗口，在“program file”欄中添加上面編譯好的目標(biāo)代碼文件“keil-1.hex”；在“clock frequency”欄中輸入晶振頻率為12mhz。啟動(dòng)仿真如下頁(yè)圖所示:p1.2開(kāi)始，按此鍵則燈開(kāi)始流動(dòng)（由上而下）。p1.3停止，按此鍵則停止流動(dòng)，所有燈為暗。p1.4上，按此鍵則燈由上向下流動(dòng)。p1.5下，按此鍵則燈由下向上流動(dòng)。5 結(jié)論經(jīng)過(guò)幾天的努力，終于完成了本學(xué)期的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，過(guò)程雖是辛苦的，但從中我學(xué)到了很多東西。首先鞏固了課上學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，對(duì)于計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言的系統(tǒng)化整體化有了更深的認(rèn)識(shí)。在編寫程序的過(guò)程中遇到了很多困難經(jīng)過(guò)反復(fù)修改不斷修正最終才能得以執(zhí)行。再次是經(jīng)過(guò)搜集資料基本了解了proteus軟件的使用。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程最大的收獲就是意識(shí)到理論知識(shí)扎實(shí)的重要性，實(shí)踐是建立在理論之上的。參考文獻(xiàn)1何立民單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用j 基于hcs12的小車智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2007，(3) ：51-53