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1、如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流心形流水灯课程设计【精品文档】第 16 页心形流水灯设计摘 要本课题是利用STC89C52设计了一个心形流水灯电路，该电路可以实现32个LED灯循环闪亮、依次熄灭、对角闪亮、对角熄灭、间隔闪亮、间隔熄灭等多种功能。该电路主要由单片机芯片STC89C52、电源电路、时钟电路、复位电路和显示电路组成。利用Keil软件编写C语言程序，并生成目标代码Hex文件。使用Proteus软件设计仿真电路，并调入已编译好的目标代码，即可在仿真图中看到模拟实物的运行状态和过程。使用Altium Designer软件对电路进行原理图设计和PCB设计，并对该电路行安装和调试，调
2、试结果可以实现流水灯的多种亮灭循环的功能。关键词：AT89C52，复位电路，时钟电路，发光二极管 目 录1 绪论1.1 课题描述 随着现代科学技术的持续进步和发展以及人们生活水平的不断提高，以大规模、超大规模集成电路为首的电子工艺技术的使用也越来越广泛，结合单片机技术设计的电子电路也层出不穷。 LED彩灯由于其丰富的灯光色彩、低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。利用控制电路可使彩灯按一定的规律不断的改变状态，不仅可以获得良好的观赏效果，而且可以省电。 彩灯的运用已经遍布于人们的生活中，从歌舞厅到卡拉OK包房，从节日的祝贺到日常生活中的点
3、缀，这些不仅说明了我们对生活的要求有了质的飞跃，也说明科技在现实生活中的运用有了较大的发展。在这一设计中我们将运用单片机技术，与单片机芯片STC89C52的功能，对心形流水灯系统进行设计，来实现流水灯的多种亮与灭的循环，给人带来美感1。1.2 基本工作原理及框图本课程设计的XX系统原理如图1所示。电源电路 AT89C52 显示电路时钟电路复位电路图1 基本工作原理框图2 相关芯片及硬件电路设计2.1 AT89C52芯片图2 AT89C52引脚图2.1.1 AT89C52的功能特性STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能的微控制器，具有8K的系统可编程Flash存储器，其具有传统51
4、单片机不具备的功能，在经典的MCS-51内核上做了很多的改进，使得STC89C52在处理嵌入式控制应用系统时更加高效、灵活。STC89C52具有以下标准功能：4个外部中断、全双工串行口、一个7向量4级中断结构、3个16位定时器/计数器、8K字节Flash、512字节RAM（随机存储器）、看门狗定时器，其12周期和6周期可以任意选择，其工作电压在3V5.5V之间，工作频率在040MHZ，实际工作频率可达48MHZ2。其管脚的封装图如图2所示。2.1.2 AT89C52的主要性能参数AT89C52主要性能参数如下：l 与MC51产品指令系统完全兼容l VCC（38脚）：芯片电源，接+5Vl GND
5、（16脚）：接地端l XTAL1（15脚）：片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路的输入端。当使用片内振荡器时，该引脚连接外部石英晶体和微调电容；当采用外接时钟源时，该引脚接外部时钟振荡器的信号 l XTAL2（14脚）：片内振荡器反相放大器的输出端。当使用片内振荡器时，该引脚连接外部石英晶体和微调电容；当采用外部时钟源时，该引脚悬空l ALE（27脚）：用来锁存P0口送出的低8位地址l PSEN（26脚：外部ROM读选通信号l RST（4脚）：复位信号输入端l EA/Vpp（29脚）：内外ROM选择/片内EPROM编程电源l P0口：8位，漏极开路的双向I/O口l P1口：8位，准双向I/O口
6、，具有内部上拉电阻l P2口：8位，准双向I/O口，具有内部上拉电阻l P3口：8位，准双向I/O口，具有内部上拉电阻2.2 时钟电路单片机内有一个由反相放大器所构成的振荡电路，XTAL1和XTAL2分别为振荡电路的输入端和输出端。在XTAL1和XTAL2引脚上外接石英晶体和微调电容构成并联振荡回路。晶振频率设置为11.0592MHZ,作用是产生时钟信号。单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片接的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。电容值为30pF,可以起到频率微调作用3。时钟电路如图3所示。图3 时钟电路图2.3 复位电路单片机RST接口为复位信号输入端，
7、高电平有效。在该引脚上加上持续时间大于两个机器周期的高电平，就可以使单片机复位。在单片机正常工作时，此引脚应为小于或等于0.5V的低电平。复位电路接单片机RST端口,在RST输入端出现高电平时实现复位和初始化4。复位电路如4所示。图4 复位电路2.4 显示电路单片机的P0口为8位的漏极开路的双向I/O口，当P0口作为普通的I/O口使用时，需要上拉电阻，这时为准双向口。P1 、P2、 P3 都为8位的准双向口，具有内部上拉电阻。图5为显示电路，单片机I/O口一对一直接控制LED灯，显示电路中的32个电阻既为上拉电阻，也起到电路分压作用，防止烧坏元器件5。显示电路如图5 所示 图5 显示电路图2.
8、6 总原理图设计总结时钟电路、复位电路、以及显示电路，把其放入一个电路。得到总体的电路。总体电路如图6所示。图6 电路原理图3 系统软件设计3.1 程序主要流程单片机的应用系统由硬件和软件组成，在硬件原理图搭建完成上电之后，暂时还不能看到流水灯循环点亮的现象，还需要编写程序控制单片机管脚电平的高低变化，来实现LED灯的各种亮灭功能。先将P0、P1、P2、P3全部置1，即通入高电平，用16进制表示为0XFFH，则32个LED灯全部处于熄灭状态。然后给P0口赋值0X7FH，即只有P0.0处于低电平时，LED1灯点亮。使用延时函数delay，并设置延时时间为2秒，延时时间一到P0口的值就变为0X3F
9、H,即P0.0和P0.1都为高电平，LED2也开始点亮，如此循环P0口控制的8个LED灯全部点亮，当高电平变为低电平时，LED灯熄灭。P1、P2、P3口控制的LED灯闪亮和熄灭原理同P0口一样，所以就可以看到LED灯的流水效果了6。程序流程图如图7所示，开始读取I/O口状态判断I/O口状态 低电平 高电平 LED灯点亮LED灯熄灭 延时 灯流动运行 结束 图7 程序设计流程图3.2 程序设计#include#include #defineuint unsigned int#defineuchar unsigned charuchar code table=0xfe,0xfc,0xf8,0xf0
10、,0xe0,0xc0,0x80,0x00; / 逐个点亮07uchar code table1=0x7f,0x3f,0x1f,0x0f,0x07,0x03,0x01,0x00; / 逐个点亮70uchar code table2=0x01,0x03,0x07,0x0f,0x1f,0x3f,0x7f,0xff; / 逐个灭07uchar code table3=0x80,0xc0,0xe0,0xf0,0xf8,0xfc,0xfe,0xff; / 逐个灭70void delay(uint t);/延时void zg(uint t,uchar a);/两边逐个亮void qs(uint t,ucha
11、r a);/全部闪烁void zgxh(uint t,uchar a); / 逆时针逐个点亮/void zgxh1(uint t,uchar a); / 顺时针逐个点亮void djs(uint t,uchar a); /对角闪void lbzgm(uint t,uchar a);/两边逐个灭/void sszgm(uint t,uchar a); / 顺时针逐个灭void nszgm(uint t,uchar a); / 逆时针逐个灭void sztl(uint t,uchar a);/顺时逐个同步亮void nztl(uint t,uchar a);/逆时逐个同步亮void sztm(ui
12、nt t,uchar a);/顺时逐个同步灭void nztm(uint t,uchar a);/逆时逐个同步灭void hwzjl(uint t,uchar a); /横往中间亮void hwzjm(uint t,uchar a); /横往中间灭/void swzjl(uint t,uchar a); /竖往中间亮/void swzjm(uint t,uchar a); /竖往中间灭void nzdl(uint t,uchar a); /逆时逐段亮void nzdgl(uint t,uchar a); /逆时逐段一个点亮void jgs(uint t,uchar a); /间隔闪void z
13、g(uint t,uchar a)/两边逐个亮uchar i,j; for(j=0;ja;j+) P0=P1=P2=P3=0xff; P0=0x7f;delay(t); for(i=0;i7;i+) P0=table1i+1; P2=table1i; delay(t); P2=0x00;P1=0xfe; delay(t); for(i=0;i7;i+) P1=tablei+1;P3=table1i;delay(t); P3=0x00;delay(t);void qs(uint t,uchar a) /全部闪烁uchar j;for(j=0;ja;j+) P0=P1=P2=P3=0xff; de
14、lay(t); P0=P1=P2=P3=0x00; delay(t); void zgxh(uint t,uchar a) / 逆时针逐个点亮uchar i,j;for (j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0xff;for (i=0;i8;i+)P0=table1i;delay(t);for(i=0;i8;i+)P1=tablei;delay(t);for(i=0;i8;i+)P3=tablei;delay(t);for(i=0;i8;i+)P2=tablei;delay(t);void nszgm(uint t,uchar a) / 逆时针逐个灭uchar i,j;for(j=0;
15、ja;j+)P0=P1=P2=P3=0x00;for (i=0;i8;i+)P0=table3i;delay(t);for (i=0;i8;i+)P1=table2i;delay(t);for (i=0;i8;i+)P3=table2i;delay(t);for (i=0;i8;i+)P2=table2i;delay(t);void zgxh1(uint t,uchar a) / 顺时针逐个点亮uchar i,j;for (j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0xff;for (i=0;i8;i+)P2=table1i;delay(t);for(i=0;i8;i+) P3=table1
16、i;delay(t);for(i=0;i8;i+)P1=table1i;delay(t);for(i=0;i8;i+)P0=tablei;delay(t);void sszgm(uint t,uchar a) / 顺时针逐个灭uchar i,j;for(j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0x00;for (i=0;i8;i+)P2=table3i;delay(t);for (i=0;i8;i+)P3=table3i;delay(t);for (i=0;i8;i+)P1=table3i;delay(t);for (i=0;i8;i+)P0=table2i;delay(t);void d
17、js(uint t,uchar a) /对角闪uchar j;for(j=0;ja;j+) P0=P1=P2=P3=0xff;P0=P3=0x00;delay(t);P0=P1=P2=P3=0xff;P1=P2=0x00;delay(t);void lbzgm(uint t,uchar a)/两边逐个灭 uchar i,j; for (j=0;j1;i-)P1=tablei-1;P3=table1i-2;delay(t);P1=0xfe;P3=0xff;delay(t);P1=0xff;P2=0x01;delay(t);for(i=7;i1;i-)P0=table1i-1;P2=table1i
18、-2;delay(t);P0=0x7f;P2=0xff;delay(t);P0=0xff;delay(t);void sztl(uint t,uchar a)/顺时逐个同步亮uchar i,j;for(j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0xff;for(i=0;i8;i+)P0=tablei;P1=P2=P3=table1i; delay(t);void nztl(uint t,uchar a)/逆时逐个同步亮uchar i,j;for(j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0xff;for(i=0;i8;i+)P0=table1i;P1=P2=P3=tablei;delay(
19、t);void sztm(uint t,uchar a)/顺时逐个同步灭uchar i,j;for(j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0x00;for(i=0;i8;i+)P0=table2i;P1=P2=P3=table3i;delay(t);void nztm(uint t,uchar a)/逆时逐个同步灭uchar i,j;for(j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0xff;for(i=0;i8;i+)P0=table3i;P1=P2=P3=table2i;delay(t);void hwzjl(uint t,uchar a) /横往中间亮uchar i,j;for
20、(j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0xff;for(i=0;i8;i+)P0=P2=P1=table1i;P3=tablei;delay(t);void hwzjm(uint t,uchar a) /横往中间灭uchar i,j;for (j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0x00;for(i=0;i8;i+)P0=P2=P1=table3i;P3=table2i;delay(t);void swzjl(uint t,uchar a) /竖往中间亮uchar i,j;for (j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0xff;for(i=0;i8;i+)P0=P2=P
21、1=tablei;P3=table1i;delay(t);void swzjm(uint t,uchar a) /竖往中间灭uchar i,j;for (j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0x00;for(i=0;i8;i+)P0=P2=P1=table2i;P3=table3i;delay(t);void nzdl(uint t,uchar a) /逆时逐段亮uchar i,j;for (j=0;ja;j+)P0=P1=P2=P3=0xff;for(i=0;i8;i+)P0=table1i;delay(t);P0=0xff;for(i=0;i8;i+)P1=tablei;delay
22、(t);P1=0xff;for(i=0;i8;i+)P3=tablei;delay(t);P3=0xff;for(i=0;i8;i+)P2=tablei;delay(t);P2=0xff;void nzdgl(uint t,uchar a) /逆时逐段一个点亮uchar i,j,k,l;for (j=0;ja;j+)k=table10;P0=k;l=table0;P1=P2=P3=l;delay(t);for(i=0;i8;i+)k=_crol_(k,-1);P0=k;l=_crol_(l,1);P1=P2=P3=l;delay(t);void jgs(uint t,uchar a) /间隔闪
23、uchar j;for (j=0;ja;j+)P0=0x55;P1=P2=P3=0xaa;delay(t);P0=0xaa;P1=P2=P3=0x55;delay(t);void main()uchar i;while(1) zg(100,1); /两边逐个亮 lbzgm(100,1); /两边逐个灭 jgs(300,10); djs(100,20); /对角闪P1=P2=P3=0xff;for(i=0;i3;i+) P0=0x00;delay(800); P0=0xff;delay(800); P0=0x00; for(i=0;i3;i+) P1=0x00;delay(800); P1=0x
24、ff;delay(800); P1=0x00; for(i=0;i3;i+) P3=0x00;delay(800); P3=0xff;delay(800); P3=0x00; for(i=0;i3;i+) P2=0x00;delay(800); P2=0xff;delay(800); qs(500,3);for(i=0;i6;i+) zgxh(50,1); nszgm(50,1);djs(100,20); /对角闪for(i=0;i3;i+) zg(100,1); /两边逐个亮 lbzgm(100,1); /两边逐个灭 qs(200,10);djs(100,50); for(i=0;i5;i+
25、) sztl(200,1); /顺时逐个同步亮nztm(200,1); nztl(200,1);sztm(200,1); /顺时逐个同步灭 djs(300,10); /对角闪 nzdgl(300,10); /逆时逐段一个点亮 jgs(300,10); /间隔闪for(i=0;i3;i+) zgxh(100,1); nszgm(100,1);for(i=0;i5;i+) zgxh1(100,1); sszgm(100,1); nzdl(200,3); /逆时逐段亮 jgs(50,100); /间隔闪P0=P1=P2=P3=0xff;for (i=0;i8;i+)P0=table1i;delay(
26、200);for (i=0;i8;i+)P1=tablei;delay(200);for(i=0;i3;i+)P0=P1=0x00;delay(200);P0=P1=0xff;delay(200);for (i=0;i8;i+)P2=table1i;delay(200);for (i=0;i8;i+)P3=table1i;delay(200);for(i=0;i3;i+)P2=P3=0x00;delay(200);P2=P3=0xff;delay(200);nzdgl(50,40); /逆时逐段一个点亮for(i=0;i4;i+) zg(100,1);qs(100,10); lbzgm(100
27、,1); djs(50,100); /对角闪for(i=0;i3;i+) zgxh(100,1); nszgm(100,1); djs(1000,10); for(i=0;i10;i+)hwzjl(200,1); /横往中间亮hwzjm(200,1); /横往中间灭 djs(300,10); /对角闪 for(i=0;i10;i+) swzjl(200,1); /竖往中间亮swzjm(200,1); /竖往中间灭for(i=0;i5;i+) zgxh(100,1); nszgm(100,1); djs(100,20); /对角闪 zg(300,1); lbzgm(300,1);for(i=0;
28、i5;i+) zgxh1(100,1); sszgm(100,1); for(i=0;i0;x-)for (y=120;y0;y-);3.4 电路功能仿真在各部分电路设计的基础上，按照总体电路图在Proteus上一一进行器件选择，并连接。将电路连接好后，为各个器件选择合适的参数，然后调入已编译好的目标代码Hex文件，启动仿真。根据LED灯是否发亮，判断所设计的电路是否可以实现32个LED灯依次点亮、依次熄灭、对角闪亮、对角熄灭、间隔闪亮、间隔熄灭等多种功能。刚开始时，LED灯不亮，仔细检查原来是将LED灯接反了，改正之后LED灯便可以正常发光了。电路仿真的结果为32个LED灯依次发亮、依次熄灭
29、，并可以实现多种亮灭功能。根据仿真结果可知电路原理及程序无误，可以进行PCB设计7。如图8所示。图8 电路仿真图总 结在设计电路图的过程中，经过了多次分析和仿真验证，并结合所给的器件清单最后确定了需要哪些器件来实现电路的功能，并且保证了所需要的元器件在给出的清单范围内。经过Proteus软件多次仿真和修改后，在仿真电路图实现设计要求的前提下确定了最终的原理图。然后在Altium Designer中画出来所对应的原理图8，再导入到PCB设计的环境中，进行PCB设计。在经过小组内多次讨论和听取指导老师的意见后确定了PCB的最终布局，布线完成后打印输出制成印刷电路板。将所有的元器件放到相应的封装位置
30、，查无误后进行焊接。焊接完成，接入电源后，心形流水灯实现了32个LED灯依次点亮、依次熄灭，对角点亮、间隔点亮灯多种功能。电路能够正常工作，得到了老师的肯定。 总体说来，电路布局合理，采用了模块化的布局方式即先布局各个功能模块，再将各个功能模块连接在一起组成最终的电路，但是电路还是存在一定的不合理之处，在布局合理美观方面存在一些冲突，由于布线太过宽松，整体尺寸稍大。致 谢经过为期两周的课程设计，我收获很多。在本次课程设计中，我们遇到了很多困难，比如电路图画错、编程出现错误、软件不会使用、元器件虚焊断焊以及焊错等。在这期间,我还是努力认真的去检查和修改，虽然这个过程非常艰难，但还是值得我回味的。
31、在整个课程设计过程中，我查阅了相关书籍和文献资料，从中学习了一些单片机的工作原理以及怎样去设计一个电子电路，还参照了一些以前做过的课程设计。这次课程设计，加深了我对以前学过的课本知识的理解和认识，以前有些课本上的理论知识总是弄不懂，这次通过自己亲自动手去实践，很多问题就通俗易懂了。本次课程设计，真正提高了自己的各项能力，比如独立思考解决问题的能力，与人协作的能力，亲自动手实践的能力，真正的提高了自己的实践技能，培养了自己的创新能力，为今后完成更高质量的项目打下了基础。这次我们能够顺利完成课程设计，是与老师们的辛勤劳动分不开的，所以在此，特别感谢课程设计辅导老师付瑞玲老师和单片机任课老师王玉巧老
32、师，感谢他们在设计中的耐心指导和提出的宝贵建议，同时也感谢小组搭档，和我共同度过这为期两周的课程设计。参考文献1 林志琦.基于Proteus的单片机可视化软硬件仿真M .北京：北京航空航天大学出版社，2006.2 何立民.MCS-51单片机应用系统设计M .北京：北京航空航天大学出版社，1990.3 张毅刚.单片机原理及应用M .北京：高等教育出版社，2004.4 谷树忠，刘文洲，姜航.Altium Designer教程-原理图、PCB设计与仿真.北京：电子工业出版社，2010.5 张阳天，韩异凡.Protel DXP电路设计M.北京：高等教育出版社，2005.6 李全利，迟荣强编著 单片机原理及接口技术M.北京：高等教育出版社，2004.1.7 楼然苗等51系列单片机设计实例M北京：北京航空航天出版社，2003.3 8 赵晓安. MCS-51单片机原理及应用M. 天津：天津大学出版社，2001.3