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1、#+目 录一、前 言 11.1课题简介 11.2设计目的 11.3设计任务及要求 1二、总体设计 22.1设计思路 22.2元件清单 2三、硬件设计 33.1 AT89C51 33.2程序框图 53.3系统框图 5四、设计步骤54.1硬件设计 64.2单片机时钟电路 64.3复位电路 64.4控制电路 74.5工作电路 7五、软件设计85.1设计要求 85.2软件的流程图 95.3程序设计 9六、软件调试11七、心得体会12八、参考文献13一 、前言1.1 课题简介单片机全称叫单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）,是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术
2、把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器
3、械以及各种智能机械了。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴： 1.在智能仪器仪表上的应用 ：,例如精密的测量设备2.在工业控制中的应用 ：用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。 3.在家用电器中的应用可从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。 5.单片机在医用设备领域中的应用 ：例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备
4、及病床呼叫系统等等。 6.在各种大型电器中的模块化应用 ：如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要复杂的类似于计算机的原理。本设计着重在于分析计算器软件和开发过程中的环节和步骤，并从实践经验出发对计算器设计做了详细的分析和研究。本系统就是充分利用了8051芯片的I/O引脚。系统以采用MCS-51系列单片机Intel8051为中心器件来设计LED流水灯系统，实现8个LED霓虹灯的左、右循环显示，并实现循环的速度可调。1.2 设计目的（1）学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。（2）掌握汇编语言程
5、序设计方法。（3）培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。1.3 设计任务及要求（1）彩灯用8个发光二极管代替。（2）电路具有控制彩灯点亮右移、左移、全亮及全灭等功能（用按键切换彩灯状态）（3）彩灯两点移动时间间隔为0.4秒。二、总体设计2.1设计思路本课题使用AT89C51单片机时无须外扩存储器。因此，本流水灯实际上就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。如果要让接在P1.0口的LED1亮起来，那么只要把P1.0口的电平变为低电平就可以了；相反，如果要接在P1.0口的LED1熄灭，就要把P1.0口的电平变为高电
6、平；同理，接在P1.1P1.7口的其他7个LED的点亮和熄灭的方法同LED1。因此，要实现流水灯功能，我们只要将发光二极管LED1LED8依次点亮、熄灭，8只LED灯便会一亮一暗的做流水灯了。同样的道理，可以让8个灯左移点亮，全亮、全灭。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。在此基础上，增加外扩设备，利用74LS373和8255扩展成24个LED灯循环显示。 元件名称型号数量/个用途单片机AT89S511控制核心晶振12MHZ1晶振电路电容30pF2晶振电路电阻Respack88
7、上位电阻电阻10k4开关电阻电阻10k1复位电路电源+5v1提供电源拨码开关BUTTON4发出信号数码管7SEG-MPX1-CC8显示电路2.2.元件清单三、硬件设计3.1 AT89C51（1）AT89C51主要特性： 与MCS-51兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环 数据保留时间：10年 全静态工作：0Hz24Hz 三级程序存储器锁定 128*8位内部RAM 32可编程I/O线 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内震荡器和时钟电路（2）管脚说明：电源引脚 Vcc（40脚）：典型值5V。 Vss（20脚）：接低电平。外部晶振 XTAL1、XTAL2分别
8、与晶振两端相连接。输入输出口引脚： P0口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。 P1口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。 P2口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。 P3口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。控制引脚： RST、ALE/-PROG、-PSEN、-EA/Vpp组成了MSC-51的控制总线。 RST（9脚）：复位信号输入端（高电平有效）。 ALE/-PROG(30脚）：地址锁存信号输出端。 第二功能：编程脉冲输入。 -PSEN（29脚）：外部程序存储器读选通信号。 -EA/Vpp(31脚）：外部程序存储器使能端。 第二功能：编程电压
9、输入端（+21V）。（3）AT89C51单片机的P口特点： P0口：是一个8位漏极开路输出型双向I/O端口。作为输出端口时，每位能以吸收电流的方式驱动8 个TTL输入，对端口写1时，又可作高阻抗输入端用。在访问外部程序或数据存储器时，它是时分多路转换的地址（低8位）/数据总线，在访问期间将激活内部的上拉电阻。 P1口：P1口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P1口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P2口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（Iil）。 P2口：
10、P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P2口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（Iil）。在访问外部程序存储器时和16位外部地址的外部数据存储器（如执行 MOVX DPTR）时，P2口送出高8位地址。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行 MOVX RI）时，P2口引脚上的内容（就是专用寄存器(SFR)区中的P2寄存器的内容），在整个访问期间不会改变。 P3口：P3口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P3口
11、的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P3口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（Iil）。（4）排阻的作用所谓排阻就是若干个参数完全相同的电阻，它们的一个引脚都连到一起，作为公共引脚。其余引脚正常引出。所以如果一个排阻是由n个电阻构成的，那么它就有n+1只引脚，一般来说，最左边的那个是公共引脚。它在排阻上一般用一个色点标出来。排阻一般应用在数字电路上，比如：作为某个并行口的上拉或者下拉电阻用。使用排阻比用若干只固定电阻更方便。3.2程序框图 开始读入四个开关的状态判断开关
12、状态灯左移点亮灯右移点亮灯 全 亮灯 全 灭灯流动运行或全亮全灭无输入图1 程序框图33系统框图开关输入AT89C5单片机流水灯图2系统框图四 、设计步骤4.1硬件设计硬件系统是指构成微机系统的实体和装置，通常由运算器、控制器、存储器、输入接口电路和输入设备、输出接口电路和输出设备等组成。单片机实质上是一个硬件的芯片，在实际应用中，通常很难直接和被控对象进行电气连接，必须外加各种扩展接口电路、外部设备、被控对象等硬件和软件，才能构成一个单片机应用系统。本设计选用以AT89S51单片机为主控单元。显示部分：8个LED灯循环亮灭。4.2单片机时钟电路时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，单片
13、机本身就是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。在MCS-51芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚X1，输出端为引脚X2，在芯片的外部跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，就构成了一个稳定的自激振荡器。 此电路采用12MHz的石英晶体。时钟电路如下图：图3 时钟电路4.3复位电路电阻的作用是用于上电复位的，VCC以上电，由于电容两端电压不能突变，所以RST上为高电平，然后电容放电，RST就为低电平了，还可以用手动复位，此电路应用自动复位。图4 复位电路4.4控制电路控制电路用于控制工作电路的工作情况，根据要求来控制
14、电路，本电路的控制电路用来控制流水灯的工作情况，当按下1、2、3、4各个开关时，电路具有左移、右移、全亮、全没的功能，具体的控制电路如下：图5 控制电路4.5工作电路（1）工作电路就是根据总的电路的指令，来反应工作情况。本电路的流水灯电路具体的如下：图6 工作电路（2）根据各个模块的功能及他们的信号传输，连接电路如下：图6 硬件连接图五、软件设计5.1设计要求本系统的功能就时实现流水灯的循环点亮，主要有四个功能，第一，按下第一个按钮，彩灯向上点亮循环，按下第二个，彩灯向下循环点亮，按下第三个，彩灯全亮，按下第四个，彩灯全灭。彩灯用8个发光二极管代替。电路具有的控制彩灯点亮右移、左移、全亮及全灭
15、的功能用按键切换彩灯状态，彩灯两点移动时间间隔为0.4秒。5.2软件的流程图：开始读入四个开关的状态判断开关状态灯左移点亮灯右移点亮灯 全 亮灯 全 灭灯流动运行或全亮全灭无输入图7 软件的流程图5.3程序设计 ORG 0000H ;单片机上电后从00000H地址执行 AJMP START ;跳转到主程序存放地指出 ORG 0030H ;设置主程序开始地址START: MOV SP,#60H ;设置堆栈起始地址为60H MOV DPTR,#TAB ;把TAB表首地址送入DPTRSTART1: JNB P0.0,LOOP1 ;判断P0.0处开关是否闭合 JNB P0.1,LOOP2 ;判断P0.
16、1处开关是否闭合 JNB P0.2,LOOP3 ;判断P0.2处开关是否闭合 JNB P0.3,LOOP4 ;判断P0.3处开关是否闭合 AJMP START1 ;如果没有开关闭合重新检测LOOP1: CLR A ;累加器清零 MOVC A,A+DPTR ;取数值表中的数CJNE: A,#11111111B,SHOW1;检查左移结束标志 AJMP START ;左移结束重新检测开关状态SHOW1: MOV P1,A ;将数据送到P1口 ACALL DELAY ;调用延时子程序 INC DPTR ;取数据表指针指向下一数据 AJMP LOOP1 ;继续查表取数据LOOP2: MOV A,#09H
17、 ;设定累加器的初始值 MOVC A,A+DPTR ;取数值表中的数 CJNE A,#00000000B,SHOW2;检查右移结束标志 AJMP START ;右移结束重新检查开关状态SHOW2: MOV P1,A ;将数据送到P1口 ACALL DELAY ;调用延时子程序 INC DPTR ;取数据表指针指向下一数据 AJMP LOOP2 ;继续查表取数据LOOP3:MOV A,#08H ;设定累加器初始值 MOVC A,A+DPTR ;取数值表中的数 MOV P1,A ;将数据送到P1口 AJMP START ;全灭结束重新检测开关状态LOOP4: MOV A,#11H ;设定累加器初始
18、值 MOVC A,A+DPTR ;取数值表中的数 MOV P1,A ;将数据送到P1口 AJMP START ;全灭结束重新检测开关状态DELAYMOV R0,#10 ;延时一段时间D0: MOV R1,#100D1: MOV R2,#198 NOPD2: DJNZ R2,D2 DJNZ R1,D1DJNZ R0,D0RET ;子程序返回TAB:DB 11111110BDB 11111101BDB 11111011BDB 11110111BDB 11101111BDB 11011111BDB 10111111BDB 01111111BDB 11111111BDB 01111111BDB 101
19、11111BDB 11011111BDB 11101111BDB 11110111BDB 11111011BDB 11111101BDB 11111110BDB 00000000B END ;程序结束六、软件调试软件调试一般分为以下四个阶段：1、 编写程序并查错；2、在汇编语言的编译系统中编译源程序3、对程序进行编译连接，并及时发现程序中存在的错误；4、改正错误。在软件调试过程中，对出现的错误进行了认真的分析和修改，多次调试成功后，能够很好的达到既定的设计效果。此系统可以改进为可以通过对开关的调节来控制流水灯电路具有控制彩灯点亮右移、左移、全亮及全灭等功。七、心得体会经过一段时间的努力，我们顺
20、利的完成了这次单片机课设。这是一个磨练意志的过程。从课题的选择开始，流水灯的设计、硬件和软件系统的设计、到最后的Proteus软件仿真完成，这其中经历了很多困难，但是更重要的是在这个过程中我得到了很大的锻炼。一方面通过C51单片机等一些器件的设计让我学习和掌握了单片机技术的基础知识和技术要点，也使以前学的很多知识都得到了运用；另一方面在用Proteus软件画电路图时，然后再转换成一维的WORD中进行编辑，这个过程中让我掌握了计算机辅助的设计技术。当然，这是一个需要不断的尝试，不断的校核，不断的修改，最后完成一个合理的设计的过程。需要的是细心和耐心。在很大程度上培养了我拼搏的工作精神。使我受益匪
21、浅，更加明确了自己专业的方向。通过本次课设，我不仅学到了关于单片机技术方面的许多专业知识，同时也让我感觉到团队合作的重要性。其实如何有效和快速的找到资料也是课设给我的启发，利用好图书馆和网络，是资源的到最好的利用。与他人交流思想是取得成功的关键，在交流中，不仅强化了自己原有的知识体系，也扩展了自己的思维。课设是一个通过思考、发问、自己解惑并动手、提高的过程。我会在以后的学习中不断学习，积累经验，完善自己。对于这次单片机课程设计不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上没有学到过的知识，掌握了一种系统的研究方法，可以进行一些简单的编程。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的
22、，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。这里我要感谢张东辉老师，没有老师的细致讲解和耐心的检查，也就没有我的流水灯的出现。八、参考文献1徐爱钧.智能化测量控制仪表原理与设计（第二版）北京航天航空大学出版社,2004.9 2杨恢先 黄辉先著.单片机原理与应用.人民邮电出版,2009.73朱定华著.单片机原理与接口技术.电子工业出版社,2001.4 4王威著.HCS12微控制器原理及应用.北京航空航天大学出版社,2007.10 5龚运新著.单片机C语言开发技术.北京清华大学出版社,2006.10 6胡洪波著.单
23、片机原理与应用实验教程.湘潭大学出版社，2009.77单片机原理及其接口技术 胡汉才 编著 北京：清华大学出版社8MCS-51单片机原理及应用张毅刚 编著 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社当梅花的幽香随冬天的到来而传出，那么半空中漂泊的雪花，也会依偎这香气，随之飘舞。当万物凋零，充斥于世界的凄凉席卷而来时，在一个角落里梅花却悄然盛放了，它似乎在告诉世人，它只是缺少一个盛放的机会。春意回卷大地，生命再次降临与世界的每一角落，清凉的春雨中，流淌着无限的诗意，昨夜的桃花，已经在枝头上开出粉红的花蕊了吧，四角的花瓣，透出淡淡的清香，让人流连忘返，因为这样，所以没有人会去在意路边的小草，也在春天中娇嫩欲滴。
24、这个世界上，并不是说你准备好了，你就能得到，就像小草一样，无论它怎么改变，都不会得到注意，但就不努力了吗?不，努力是在为自己被发现做准备，并不是说就一定会被发现，所以无论你是普通还是不普通，都一定要努力，因为问心无愧的芬芳，总有一天，你会发现其实自己也是美丽的。朝着夕阳看去，大片的火烧云朝着夕阳落尽，幻化成无垠的星空，在天空中闪耀，世界上从来不缺乏美丽，如果你不比别人努力，那么机会也不可能会降临到你的头上，一次又一次的，向着自己期盼的方向奔去，心底的泪水和汗水就让它隐盖在自己的步伐下，随着秋天的风，飘到记忆的尽头，在那里生根，发芽，总有一天，当你回头遥望时，你会发现，汗水凝聚的光芒是如此闪耀。
25、来到东北的一个月零两天当中，只有两天是阴天多云，其他的日子，天空都是碧蓝的，阳光都是灿烂的，一个同事说，他喜欢东北的天气，每天都是晴天，不像南方，经常都细雨蒙蒙，路上总是湿润的。北方的路上，几乎不会有水，有的都是一块一块结成冰块的冰，日常的温度，几乎不足以融化冰块，所以即便每天都是大太阳，但是地上的冰块依旧非常坚挺。恰如他说的，在北方的晴天当中，心情会变得舒畅许多，大抵下雨的时候，人的心情，都是柔软的吧，而柔软，总是容易多愁善感，我也会多愁，也会善感，也会在下雨的时候，一个人躲在屋子里发呆，写日记，把自己的人生，一遍又一遍的清理，我觉得，在南方雨天发呆的时候，我把自己清理得很好。来到北方之后，
26、我学会了在灿烂之中清理，在欢笑当中清理，可能是因为，我开始体验到这种人群的生活，所以对于自己喜欢的东西，越来越清楚，好多东西，已经真正的不能影响到我了，我在北方的阳光当中，并没有变得灿烂，但我看着灿烂，似乎就在我眼前!她，不自觉地已经坠入了暮年人的园地里，当一种暗示发现时，使人如何的难堪！而且，电影似的人生，又怎样能挣扎？尤其是她，十年前痛恨老年人的她！她曾经在海外壮游，在崇山峻岭上长啸，在冻港内滑冰，在广座里高谈。但现在呢？往事悠悠，当年的豪举都如烟云一般霏霏然的消散，寻不着一点的痕迹，她也惟有付之一叹，青年的容貌，盛气，都渐渐地消磨去了。她怕见旧时的挚友。她改变了的容貌，气质，无非添加他们或她们的惊异和窃议罢了。为了躲避，才来到这幽僻的一隅，而花，鸟，风，日，还要逗引她愁烦。她开始诅咒这逼人太甚的春光了