1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告書設(shè)計(jì)題目：雙燈點(diǎn)亮循環(huán)控制流水燈設(shè)計(jì)課程名稱：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理與應(yīng)用系部：專業(yè)：班級(jí)：組別：姓名：學(xué)號(hào)：成績(jī)：2008年6月20日系統(tǒng)功能要求設(shè)計(jì)以AT89C51為核心并用它來控制發(fā)光二極管雙燈點(diǎn)亮循環(huán)的實(shí)驗(yàn) 裝置，用AT89C51單片機(jī)控制8個(gè)發(fā)光二極管發(fā)光，實(shí)現(xiàn)亮點(diǎn)以12HZ頻 率又高到低位兩兩循環(huán)移動(dòng)。通過PROTEUS軟件設(shè)計(jì)、仿真，并能從中 掌握通過軟件控制發(fā)光二極管的思路和技巧。二、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)（一）設(shè)計(jì)思路本系統(tǒng)電路由四部分組成：時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、輸出部分、89C51芯 片首先介紹一下我設(shè)計(jì)的電路圖，如圖1所示： LED-RED.LED-BLUECRYSTAL152

2、1431341251161079eru.u/MUUP0.1/AD1P0.2/AD2XTAL2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5RSTP0.6/AL6P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10PSENP2.3/A11ALEP2.4/A12EAP2.5/A13P2.6/A14P27/A15P1.0P3.0/RXDP1.1P3.1/TXDP1.2P3.2/INT0P1.3P3.3/INT1P1.4P3.4/T0P1.5P3.5/T1P1.6P3.6/WRP17P3.7/RD39零_1號(hào)遣2100 二/27號(hào)1D111241151617200其中主要部分電路功能如下圖所示:時(shí)鐘電路用于

3、產(chǎn)生單片機(jī)工作時(shí)所需的時(shí)鐘信號(hào)，在芯片的外部通過19腳、18腳接品體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。電路中的C1、C2 一 般取30pF左右，而品體振蕩器的頻率范圍通常是1.2-12MHZ，品體振蕩 器的頻率越高，震蕩頻率就越高。本部分電路起上電復(fù)位的作用。輸出部 種顏色的二 時(shí)候色彩鮮 用8個(gè)發(fā)光二 流水移動(dòng)。 極管，向它提 管因?yàn)殡娏髟谠O(shè)計(jì)LED-YELLQW.川口 卜.時(shí).LED-RED .RN1P0，P1，P2, PED-GRIEEtlED-RED以作為ILED-RED :.LED-B.LUE .ED-REQ200(二)單片機(jī)原8051單片機(jī)數(shù)器、并行接口、J

4、iT1,1：TTTi7分采用紅、綠、藍(lán)、黃四 極管，讓流水燈在移動(dòng)的 明、便于觀察，該系統(tǒng)采 極管，兩兩從高位到地位 RN1排阻的作用是保護(hù)二 供較小的電流，防止二極 過大而燒毀。圖中，89C51芯片是核心，?？谑褂?。本屯路中使用P1 口作為輸出口。ED-B.LU.EU理器、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì) 串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說明:8051內(nèi)部結(jié)構(gòu)8051時(shí)鐘程序存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器定時(shí)計(jì)數(shù)器AAAVVVVV據(jù)線址戲制線數(shù)總地總控總并行I捫口串行通信口中斷系統(tǒng)中央處理器:中央處理器(CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部

5、件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處 理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單 元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)：8051內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專用寄存器單 元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶 只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的的RAM只有 128個(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。程序存儲(chǔ)器(ROM)：8051共有4096個(gè)8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或 表格。定時(shí)/計(jì)數(shù)器(ROM)：8051有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)

6、數(shù)產(chǎn)生中斷用 于控制程序轉(zhuǎn)向。并行輸入輸出(I/O) :8051共有4組8位I/O口(P0、P1、P2或P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。全雙工串行口：8051內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳 送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。中斷系統(tǒng)：8051具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和 一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。時(shí)鐘電路：8051內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行 的脈沖時(shí)序，但8051單片機(jī)需外置振蕩電容。單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開的形 式

7、，即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存 儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)。INTEL 的MCS-51系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品16位的 MCS-96系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。下圖是MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。PSE1T*ALE*EA*RST*通道口J驅(qū)動(dòng)器I通道WJ驅(qū)動(dòng)器1RAMF,1rEFROM通道口驅(qū)動(dòng)器通道W驅(qū)動(dòng)器ROMPO. oPO. 7P2. oP2. 7RAM 地址 奇存 器IiACCB 舒存器TMP2n定時(shí)和指令 控制諼輯寄存器ALU廣：中斷、串行口 定時(shí)器謖輯PSWV0北堆棧指

8、針TMP1通道1鎖存器通道3融存器a|通道1驅(qū)動(dòng)器|通道3驅(qū)動(dòng)器件Josc程序地址寄存器程序計(jì)數(shù)器DPTR KTAL1 HDH XTAL2Pl. 0Pl. 7P3. 0P3. 7MCS-51結(jié)構(gòu)框圈 MCS-51的引腳說明：MCS-51系列單片機(jī)中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙 列直接DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個(gè)引腳中，正電源和地線兩 根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4組8位共32個(gè)I/O口，中斷口線與P3 口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說明：Pin20 :接地腳。Pin40: 正電源腳，正常工作或?qū)ζ瑑?nèi)EPROM燒寫程序時(shí)，接+5V電 源。Pin1

9、9 :時(shí)鐘XTAL1腳，片內(nèi)振蕩電路的輸入端。-Pin18:時(shí)鐘XTAL2W，片內(nèi)振蕩電路的輸出端。8051的時(shí)鐘有兩種方式，一種是片內(nèi)時(shí)鐘振蕩方式，但需在18和19 腳外接石英晶體(2-12MHz)和振蕩電容，振蕩電容的值一般取10p-30p。 另外一種是外部時(shí)鐘方式，即將XTAL1接地，外部時(shí)鐘信號(hào)從XTAL2W 輸入。PPPPPPPP1. 0 E 1. 1 E 1. 2 E 1. 3 E 1.4 E 1. 5 E 1.6匚 1. 7 E RST匚KKD/P3. 0 匚 TXD/P3.1 匚 IWT0/P3. 2 匚 IWTT/P3. 3 匚 T0/P3. 4 匚 T1/P3- 5 匚 W

10、P3. 6 匚 M/P3. 7 匚 KTAL2 匚 KTAL1 匚 CKD匚PDIPVccP0. 0 /ADOPO.1/AD1PO. 2/AD2PO. 3/AD3PO.4/AD4PO. 5/AD5PO.6/AD6PO. 7/AD7EA/VPPALE/PEOGPESNP2. 7/A15P2.6/A14P2. 5/A13P2. 4/Al 2P2. 3/A11P2. 2/A10P2. 1/A9P2. 0/A8輸入輸出(I/O)引腳：Pin39-Pin32為P0.0-P0.7輸入輸出腳，Pin1-Pin1 為P1.0-P1.7輸入輸 出腳，Pin21-Pin28為P2.0-P2.7輸入輸出腳，Pin1

11、0-Pin17為P3.0-P3.7輸入輸出腳，這些輸入輸出腳的功能說明將在以下內(nèi)容闡述。 Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳，當(dāng)8051通電，時(shí)鐘電路開始工 作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。 初始化后，程序計(jì)數(shù)器PC指向0000H，P0-P3輸出口全部為高電平，堆棧 指鐘寫入07H，其它專用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低電平 后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變RAM （包 括工作寄存器R0-R7）的狀態(tài)，8051的初始態(tài)如下表：out時(shí)鐘源8051XTAL2XTAL1內(nèi)部時(shí)鐘方式外部時(shí)鐘方式8051的復(fù)位方式

12、可以是自動(dòng)復(fù)位，也可以是手動(dòng)復(fù)位，見下圖。此外， RESET/Vpd還是一復(fù)用腳，Vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證 單片機(jī)內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。VccVcc上電自動(dòng)復(fù)位手動(dòng)復(fù)位電路-Pin30:ALE/當(dāng)訪問外部程序器時(shí)，ALE（地址鎖存）的輸出用于鎖存 地址的低位字節(jié)。而訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)，ALE端將有一個(gè)1/6時(shí)鐘 頻率的正脈沖信號(hào)，這個(gè)信號(hào)可以用于識(shí)別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng) 作一個(gè)時(shí)鐘向外輸出。更有一個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器，ALE會(huì) 跳過一個(gè)脈沖。如果單片機(jī)是EPROM，在編程其間，將用于輸入編程脈沖。-Pin29:當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號(hào)，P

13、C的 16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2 口上，外部程序存儲(chǔ)器則把指令數(shù)據(jù)放 到P0 口上，由CPU讀入并執(zhí)行。-Pin31:EA/Vpp程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通線，8051和8751單片機(jī)， 內(nèi)置有4kB的程序存儲(chǔ)器，當(dāng)EA為高電平并且程序地址小于4kB時(shí)， 讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器指令數(shù)據(jù)，而超過4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。 如EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲(chǔ)器指令。顯然， 對(duì)內(nèi)部無程序存儲(chǔ)器的8031,EA端必須接地。在編程時(shí)，EA/Vpp腳還需加上21V的編程電壓。1特殊功能寄存器初始態(tài)特殊功能寄存器初始態(tài)1ACC00HB00H1PSW00HSP07H1DPH00HTH000

14、H1DPL00HTL000H1IPxxx00000BTH100H1IE0 xx00000BTL100H1TMOD00HTCON00H1SCONxxxxxxxxBSBUF00H1P0-P31111111BPCON0 xxxxxxxB（三）電路設(shè)計(jì)1、從PROTEUS庫中選取元器件、AT89C51:單片機(jī)、RES、RX8:電阻、8排阻、LED-GREEN、LED-RED、LED-BIUE、LED-YELLOW:發(fā)光二 極管、CAP、CAP-ELEC:電容、電解電容、CRYSTAL:品振Keywords:在 L關(guān)鍵字框一欄，寫出要搜索元器件的關(guān)鍵字。2、放置元器件、放置電源和地（終端）、連線在對(duì)象選

15、擇器中單擊選中AT89C51 （藍(lán)色光條表示日前選取的元器 件），在編輯區(qū)中合適的位置單擊，器件AT89C51就會(huì)放到編輯區(qū)中。依 次把各元器件放入編輯區(qū)中適當(dāng)位置。若需要改變?cè)骷姆胖梦恢?，轉(zhuǎn)90。，對(duì)元器件右擊選中后再單擊按鈕C或。；單擊工具欄中的終端按鈕呂，在對(duì)象選擇器中選取電源 （POWER）牛、地（GROUND） +。在這兩相繼單擊要連線（元器件引腳、終端、線等）的起點(diǎn)和終點(diǎn)，點(diǎn)間會(huì)自動(dòng)生成一條線。二、 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)1、 流水燈程序流程如圖流水燈程序流程圖（圖2）2、源代碼匯編在Keil中新建一個(gè)工程文件.修改參數(shù)，如圖3：圖3編寫代碼，生成目標(biāo)代碼文件。 程序分析 ：ORG 0M

16、OV A, #3fHMAIN:MOV P1, ARR ARR ALcall DelayAJMP MAINDelay:MOV R7,#255D1:MOV R6,#255DJNZ R6,$DJNZ R7,D1RETEND，程序檢查沒有錯(cuò)誤。單擊劍（程序從地址0開始）（立即數(shù)3F傳送至累加器A）（累加器A傳送至P1 口）（向右移一位）（向右移一位）（將循環(huán)的數(shù)延遲）（跳轉(zhuǎn)）（把立即數(shù)255傳到R7）（把立即數(shù)255傳到R6）（次數(shù)減1，不為0轉(zhuǎn)移）（若 R7=D1，則 PC+2）Build target 1 Target 11 assembling 5-1.asm. linking. creatin

17、g hex file from 5.圖45 - 0 Error(s), Warning(s).觀察程序后臺(tái)運(yùn)行，如下圖:| BuildCflirwri 五 FhdSFIt、C:Documents and SettingsAdnniniORG 01 Files 奇I MOV A, #3fH MAIN:MOV Pl, A RR A RR A中 Lcall DElay AJMP MAINDElay:MOV R7,#255 DI:MOV R6,#255 DJNZ RB苫 DJNZ R7,D1| RETEND! 5四、調(diào)試分析及系統(tǒng)與仿真實(shí)現(xiàn)1、加載日標(biāo)代碼文件鼠標(biāo)指針指在器件AT89C51上，先右擊再

18、左擊，在彈出如圖所示的屬 性編輯對(duì)話框Program File一欄中單擊打開按鈕，出現(xiàn)文件瀏覽對(duì)話框， 找到5.HEX文件，單擊“打開”按鈕，完成添加文件。在Clock frequency 欄中把頻率設(shè)定為12HZ,單擊“OK”按鈕退出。加載HEX文件，設(shè)置頻率如圖所示:2、仿真調(diào)試單擊按鈕頃I,啟動(dòng)仿真，仿真運(yùn)行片段如圖所示.暗點(diǎn)以12HZ頻率由高位到低位循環(huán)移 動(dòng)。C1H：l30pF. R1 .CRYSTAL191SWk C3 .QgED-YELLOW.LED-REDED-REUED-ORED-RED LED-BLUE-EEED-RED .10uF 奪RN16200_12.3.4U129

19、30311511S W1431341251。8XTAL1PO.O/ACOP0.1/AD1P0.2/AD2XTAL2P0.3/AD3P0.4/AE4P0.5/AD5P0.6/AE6RSTP0.7/AD7F2.CI 婢P2.1jP2.2/A10PSENP2.3/A11ALEP2.4/A12EAP2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P1J0P3.0/RXDP1.1P3.1/TXDP12P3.2/INTOP13P3.3/INT1P1.4P3.4/T0P15P3.5?T1P1fiP3.6/WRP1.7P3.7/RDATS9D513938373635343332212223242526272S1

20、0 1? 12 13 1415 16 17ED-BLUE.圖8（1）檢測(cè)紅色方塊代表高電平，藍(lán)色方塊代表低電平,灰色方塊代表不確定電平（Floating）通過PROTEUS軟件自帶功能檢測(cè)線路連接是否正常，查看各電器節(jié)點(diǎn) 是否都連接正常。（2）軟件調(diào)試：通過對(duì)擁護(hù)程序匯編、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中存在的語法錯(cuò)誤與邏輯錯(cuò)誤并加以排除糾正的過程、編輯、查看程序是否有邏輯錯(cuò)誤。（3）系統(tǒng)功能運(yùn)行現(xiàn)象觀察系統(tǒng)功能運(yùn)行如圖所示：ED-YELLi：ri.iij,.LED-RED . LED-BLUE.ED-GREE.LED-REDED-RED.ED-RED.LED-RED.fcLED-BLUE.LED-RE

21、D .ED-GRED-BLUE.ED-YELLDiiijEAYELLOW .EAYELL 匚 mu.LED-RED .LED-RED . LED-BLUE. LED-BLUE. LED-BLUE.ED-RELlED-RED.ED-GF：二 EED-GREENEEED-REDED-RED .ED-BLUE.圖9ED-REDED-RED .ED-BLUE.ED-RED.（4）系統(tǒng)功能創(chuàng)新如果將“MOV A, #3Fh”更改成“MOV A, #7FH”，運(yùn)行程序，可實(shí)現(xiàn)間隔式的單燈流水，如果在“ MAIN”中多加了一個(gè)“ RR A”，在”D1” 中多加了 “MOV R5,#255; DJNZ R5,$”,可實(shí)現(xiàn)間隔式的雙燈流水控制。五設(shè)計(jì)心得Do not , for one repulse , give up the purpose that you resolved to effect（不要只因一次失敗，就放棄你原來決心想達(dá)到的日的）。通過一周的實(shí) 訓(xùn)我終于明白了這句話，不管遇到什么困難或難題都要堅(jiān)持不懈，經(jīng)過 多次失敗，總會(huì)成功一一