1、單片機原理與應(yīng)用課程設(shè)計說明書 題 目： 流水燈的設(shè)計 系 部： 信息與控制工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣自動化技術(shù) 班 級： 2011級一班 2013年 6 月 18 目 錄1 設(shè)計任務(wù)與要求31.1 設(shè)計任務(wù)描述31.2 設(shè)計要求32總體方案設(shè)計概述32.1 設(shè)計思路介紹32.2 使用到的芯片32.2.1 STC89C52RC簡介32.2.2 STC89C52單片機的功能介紹52.2.3 LED燈介紹53硬件系統(tǒng)設(shè)計63.1 總體電路設(shè)計框圖63.2 電路設(shè)計原理圖63.2.1 流水燈電路原理圖63.2.2 發(fā)光二極管電路73.3 各模塊電路73.3.1 復(fù)位電路介紹73.3.2 振蕩電路介紹8

2、3.3.3 實物電路圖95 軟件設(shè)計96 實驗調(diào)試過程106.1 操作過程106.2 硬件調(diào)試146.3 流水燈程序調(diào)試147 結(jié)論158參考文獻161 設(shè)計任務(wù)與要求1.1 設(shè)計任務(wù)描述設(shè)計流水燈控制電路，使連接在該電路上的8個發(fā)光二極管按順序以次閃爍采用數(shù)字集成電路的控制方法，結(jié)合十進制計數(shù)器/譯碼電路設(shè)計了該流水燈控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由電源、時鐘電路、計數(shù)器和譯碼顯示電路4部分組成。能實現(xiàn)任意方式的流水，只要改變每路發(fā)光二極管的數(shù)目和圖案，就可以實現(xiàn)隨心所欲的流水花樣。它可作為工作狀態(tài)指示，具有環(huán)保、節(jié)能等特點。1.2 設(shè)計要求認(rèn)真設(shè)計，使8個發(fā)光二極管按順序依次閃爍，并改變程序，實現(xiàn)不同的

3、閃爍。編寫設(shè)計報告寫出設(shè)計的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會。2總體方案設(shè)計概述2.1 設(shè)計思路介紹整個系統(tǒng)工作由軟件程序控制運行，根據(jù)需要，可以上電后系統(tǒng)經(jīng)過初始化，進入用戶設(shè)定模式狀態(tài)。于STC89C52單片機的彩燈控制方案，實現(xiàn)對LED紅燈的控制。本方案以STC89C52單片機作為主控核心，與驅(qū)動等模塊組成核心主控制模塊。在主控模塊上設(shè)有晶振電路和8個LED燈，根據(jù)需要編寫若干種亮燈模式，根據(jù)各種亮燈時間的不同需要，在不同時刻輸出燈亮或燈滅的控制信號。2.2 使用到的芯片2.2.1 STC89C52RC簡介STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具

4、有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。圖2.1 STC89C52RC引腳圖圖2.2 STC89C52RC外觀2.2.2 STC89C52單片機的功能介紹 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個16 位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向

5、量2級中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運作頻率35MHz，6T/12T可選。2.2.3 LED燈介紹LED 是英文 light emitting diode （發(fā)光二極管）的縮寫，它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護內(nèi)部芯線的作用，所以 LED 的抗震性能好圖2.3 發(fā)光二極管LED日

6、光燈和普通日光燈對比來說，優(yōu)點如下：1，節(jié)能。2，壽命長。3，適用性好，因單顆LED的體積小，可以做成任何形狀。4，回應(yīng)時間短，是ns（納秒）級別的回應(yīng)時間，而普通燈具是ms（毫秒）級別的回應(yīng)時間。5，環(huán)保，無有害金屬，廢棄物容易回收。6，色彩絢麗，發(fā)光色彩純正，光譜范圍窄，并能通過紅綠藍三基色混色成七彩或者白光。缺點：1，價格貴。2，能普遍做到的光效率和理論光效率還有很大差距。3，能做到的壽命和理論壽命（10w小時）還有很大差距。4，還是有一定的發(fā)熱量。5，光衰還可以大幅度縮小。3硬件系統(tǒng)設(shè)計3.1 總體電路設(shè)計框圖圖3.1 電路設(shè)計框圖要實現(xiàn)流水燈功能，我們只要將發(fā)光二極管LED1LED8

7、依次點亮、熄滅，8只LED燈便會一亮一暗的做流水燈了。在此我們還應(yīng)注意一點，由于人眼的視覺暫留效應(yīng)以及單片機執(zhí)行每條指令的時間很短，我們在控制二極管亮滅的時候應(yīng)該延時一段時間，否則我們就看不到“流水”效果了 3.2 電路設(shè)計原理圖3.2.1 流水燈電路原理圖圖3.2 原理圖3.2.2 發(fā)光二極管電路LED發(fā)光二極管依次接P2口，利用共陽極接線，只要P2口由高電平變?yōu)榈碗娖絃ED燈即點亮。圖3.3 LED燈連接方式在LED燈后要加一個電阻，通常電阻應(yīng)用在單片機電路中有三種作用：限流電阻、上拉電阻、下拉電阻。在流水燈接線圖中的電阻起的是限流作用。3.3 各模塊電路3.3.1 復(fù)位電路介紹當(dāng)要對晶體

8、重置時，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個及其周期以上的時間便能完成系統(tǒng)重置的各項動作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)。如圖所示，只要按此開關(guān)就能完成LED和開關(guān)的重置。 圖3.4 復(fù)位電路3.3.2 振蕩電路介紹單片機系統(tǒng)正常工作的保證，如果振蕩器不起振，系統(tǒng)將會不能工作；假如振蕩器運行不規(guī)律，系統(tǒng)執(zhí)行程序的時候就會出現(xiàn)時間上的誤差，這在通信中會體現(xiàn)的很明顯：電路將無法通信。他是由一個晶振和兩個瓷片電容組成的，x1和x2分別接單片機的x1和x2，晶振和瓷片電容是沒有正負的，注意兩個瓷片電容相連的那端一定要接地。 圖3.5晶振電路3.3.3 實物電路圖圖3.6 實物電路5 軟件

9、設(shè)計內(nèi)部程序：編寫的流水燈匯編語言程序 ORG 0000H LJMP START ORG 0100HSTART: MOV SP,#50H MOV R7，#11111110B MOV A,R7 MOV P2，A SETB CLOOP: MOV A,R7 RLC A MOV P2，A MOV R7，A LCALL DELAY LCALL DELAY LCALL DELAY LCALL DELAY SJMP LOOPDELAY: MOV R0，#0FFHLP1： MOV R1，#0FFHLP0： DJNZ R1，LP0 DJNZ R0，LP1 RET END6 實驗調(diào)試過程6.1 操作過程1.打開計

10、算機上的Keil uVision3 軟件，如下圖所示圖6.1 Keil uVision軟件2.點擊窗口上的ProjectNew Project新建一個工程，如下圖所示圖6.2 建立新工程3.保存新建的工程，并命名為123，如下圖所示圖6.3 命名新工程4.選擇CPU型號，本設(shè)計應(yīng)選用CPU為AT89C51，選定CPU之后點擊確定，如下圖所示圖6.4 CPU的選擇5.點擊窗口Life，在工程下建立一個項目并命名保存，然后加載到工程中，注意命名時后綴為.asm，如下圖所示圖6.5 建立項目6.在項目窗口中輸入編寫的匯編語言程序，點擊編譯圖標(biāo)，并選擇生成HEX 文件。圖6.6 生成HEX文件7.編譯

11、顯示匯編程序沒有錯誤之后，將Keil uVision軟件最小化，打開仿真軟件STC-ISP.先選擇CPU類型為STC89C52RC，COM選擇為COM4，然后點擊打開文件，選擇之前生成的HEX格式文件，然后點擊Download/下載，當(dāng)坐下角窗口顯示上電時，按下按鈕，此時會看到八個LED指示燈亮滅。此時表明設(shè)計成功。如下圖:圖6.7 選擇文件6.2 硬件調(diào)試拿到電路板后，首先要檢查加工質(zhì)量，并確保沒有任何方面的錯誤，如短路和斷路，尤其要避免電源短路；元器件在安裝前要逐一檢查，用萬用表測其數(shù)值，看是否與所用相同；先空載上電（芯片座上不插芯片），并檢查各引腳的電位是否正確。若一切正常，方可在斷電的

12、情況下將芯片插入，再次檢查各引腳的電位及其邏輯關(guān)系。將萬用表的探針放到單片機接電源的引腳上檢測一下，看是否符合要求。6.3 流水燈程序調(diào)試將電路板串口連接電腦，把程序燒入STC89C52系統(tǒng)。用USB接口連接電腦，為單片機提供電源。電源接入口，程序開始運行。LED燈開始輪流閃爍，閃爍間隔大概為0.5S。點擊復(fù)位電路，單片機復(fù)位，LED燈從第一盞燈開始又依次亮起。7 結(jié)論再接到這次課程實習(xí)題目的時候本來想設(shè)計一個帶LCD屏的音樂倒計時計數(shù)器，但是由于知識儲備不足以及對硬件系統(tǒng)的不熟悉，我們還是放棄了這個思路，轉(zhuǎn)而設(shè)計流水燈系統(tǒng)。通過這次實習(xí)讓我們可以在實踐中檢驗我們所學(xué)的單片機知識，更好的融會貫

13、通，并在實踐中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。這次設(shè)計的流水燈由于比較簡單，遇到的問題都不是很困難，我們通過互相之間的交流、查閱書籍以及通過互聯(lián)網(wǎng)所搜所需的資料都能夠比較好的解決。 這次設(shè)計的流水燈系統(tǒng)缺點是程序輸入采用串口輸入，燒入程序比較復(fù)雜。電路比較簡單，所實現(xiàn)的功能只有流水燈，時間閃爍的控制需要修改程序才能實現(xiàn)。如果需要改進的，可以增加一個時間設(shè)置來設(shè)這流水燈的閃爍時間，或者通過流水燈排列的形狀不同可以做成花樣流水燈。8參考文獻1康華光，陳大欽. 電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第五版）M. 北京：高等教育出版社，20052姜志海、趙艷雷、陳松 .單片機的C語言程序設(shè)計與應(yīng)用基于Proteus仿真（第二版）M 電子工業(yè)出版社3趙月飛，郭會平，胡仁喜。 protel 99SE基礎(chǔ)與實例教程M 機械工業(yè)出版社4張毅剛，彭喜元。 單片機原理與應(yīng)用設(shè)計M 電子工業(yè)出版社5周興華，手把手教你學(xué)單片機（第二版）M 北京航空航天大學(xué)出版社6 吳金戎，沈慶陽，郭庭吉. 8051