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1、?微机应用系统设计与综合实验实践?课程设计实验报告实验课题 LED霓虹灯设计 姓名 学号 班级 指导教师 目 录第一章 设计概述31.1 设计任务31.2 设备器材3第二章 硬件设计方案32.1 设计思想32.2 硬件选择42.3 AT89C52单片机介绍42.4 硬件逻辑图72.5 设计连线82.6 仿真电路图8第三章 软件设计方案83.1 软件设计思想83.2 程序流程图9第四章 调试及运行结果10第五章 设计心得与体会10参考资料11源程序清单11第一章 设计概述1.1 设计任务设计内容：利用汇编语言或C语言，实现8个单色LED灯的左、右循环显示，并实现循环的速度可调。选用芯片： 825
2、5 等注：由于实验室的没有提供8255芯片，所以改用单片机完成此实验，并且添加了调节灯明暗的功能，以实现明暗可调。1.2 设备器材在本设计中，所用到的设备器材如下所示：(1)计算机一台；(2)唐都仪器实验箱一台；(3) AT89C52单片机一片；(4)导线假设干。第二章 硬件设计方案2.1 设计思路本课题需要用按钮开关实现流水灯的左右循环显示、调速、控制亮度的功能。可以选用五个开关来实现这些操作。单片机正在软件运行下通过不断扫描开关状态，来将相关操作对应量送入单片机的输入端口，然后判断属于哪一类操作。五个开关分别为K1,K2,K3,K4,K5，分别控制流水灯的调向、加速、减速、变亮、变暗。在设
3、计过程中，接开关的端口要全部保持高电平，当按下一个开关时，输入一个低电平，即为状态改变信号。不能同时有两个端口同为高电平。在设计中我主要负责了用云脉冲宽度调制PWM波控制LED灯的亮度环节，开场对PWM并不是很了解，通过请教同学与查阅相关资料，渐渐明白了其中的原理。在主程序运行时通过中断方式调整其输出电压的占空比，从而改变灯泡的亮度。原理是这样的，主程序的始终频率与中断的始终频率并不一样，大约是中断的一千倍，LED灯在移动时如果响应了中断，那么在执行中断程序时，LED灯近似看做没有移动，此时在中断程序中设计一个初值与一个上限，当计数到初值时置灯泡灭掉，在计数到上限之前小灯泡都是熄灭的，到达上限
4、后回0，并置灯泡为亮，继续计数，在到设定的初值时置小灯泡为灭掉。这样在主程序的一个周期内，中断程序将小灯泡置明置暗了近一千次，通过改变设定的初值可以改变小灯泡的亮度。2.2 硬件选择本实验选用AT89C52单片机、五个按键开关与8个发光二极管。其中AT89C52为控制核心，当5个开关的状态改变时，单片机检测到开关信号后就通过软件输出控制发光二极管。2.3 AT89C52单片机介绍AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器与256 bytes的随机存取数据存储器RAM，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，
5、兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器与Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出I/O端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线。AT89C52的内部构造图如下：引脚图如下：引脚功能说明：P0 口：P0 口是一组8 位漏极开路型双向I/O 口， 也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8 个TTL逻辑门电路，对端口P0 写“1”时，可作为高阻抗输入端用。 访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地
6、址低8 位与数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。 在Flash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。 P1 口：P1 是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P1 的输出缓冲级可驱动吸收或输出电流4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。与AT89C51 不同之处是，P1.0 与P1.1 还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入P1.0/T2与输入P1.1/T2EX， 参见表1。 Flash 编程与程
7、序校验期间，P1 接收低8 位地址。 表.P1.0与P1.1的第二功能 引脚号功能特性T2，时钟输出T2EX定时/计数器2P2 口：P2 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动吸收或输出电流4 个TTL逻辑门电路。对端口P2 写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。在访问外部程序存储器或16 位地址的外部数据存储器例如执行MOVX DPTR 指令时，P2 口送出高8 位地址数据。在访问8 位地址的外部数据存储器如执行MOVX RI 指令时，P2 口输出P
8、2 锁存器的内容。 Flash 编程或校验时，P2亦接收高位地址与一些控制信号。 P3 口：P3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。P3 口输出缓冲级可驱动吸收或输出电流4 个TTL 逻辑门电路。对P3 口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3 口将用上拉电阻输出电流IIL。P3 口除了作为一般的I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能 。P3 口还接收一些用于Flash 闪速存储器编程与程序校验的控制信号。 RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据
9、存储器时，ALE地址锁存允许输出脉冲用于锁存地址的低8 位字节。一般情况下，ALE 仍以时钟振荡频率的1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE 脉冲。 对Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲PROG。如有必要，可通过对特殊功能存放器SFR区中的8EH 单元的D0 位置位，可制止ALE 操作。该位置位后，只有一条MOVX 与MOVC指令才能将ALE 激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE 制止位无效。 PSEN：程序储存允许PSEN输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C
10、52 由外部程序存储器取指令或数据时，每个机器周期两次PSEN 有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。 EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU 仅访问外部程序存储器地址为0000HFFFFH，EA 端必须保持低电平接地。需注意的是：如果加密位LB1 被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平接Vcc端，CPU 那么执行内部程序存储器中的指令。 Flash 存储器编程时，该引脚加上+12V 的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V 编程电压Vpp。 XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器
11、的输出端。单片机从开关上提取不同输入信号，进展相应的软件操作，反映输出在发光二极管上。开关输入AT89C52单片机流水灯P1.7口。第三章软件设计方案3.1 软件设计思想一个完整的系统仅有硬件是不够的，还要有软件的配合。软件与硬件对一个系统来说都是不可或缺的。本实验采用C语言编程，在具体设计中，通过GetKey()函数来不停的扫描开关的状态，通过KeyProcess来确定输入的信号，即按键的位置，从而执行不同的子程序内容，实现LED灯的控制。第四章 调试及运行结果通过设计与编写程序代码，讲程序通过Keil软件编译后生成的hex文件写进AT89C52中，便可操作。为当拨动相应的开关时，看LED灯
12、的变化。调试过程中问题很多，主要原因是对单片机构造的不熟悉，其次就是程序中的一些问题。但通过努力，都被一一解决。实际接线前我们先用protues仿真了一下实验结果，确认无误后接线，这样提高了调试的时间。第五章 心得体会经过四次的上机课程设计，在我与*同学的共同努力下，顺利的完成了任务，并在其中表达了自己的独创局部。同时我感觉自己学到了很多。首先是要把理论与实际相结合起来，从理论中得出结论，然后再实践，从而提高自己的实际动手能力与独立思考问题的能力。在设计的过程中遇到了很多的问题，也发现了自己的缺乏之处。首先是之前对单片机并不十分了解，通过借阅书籍，找同学咨询慢慢的开场对其有了初步的认识。其次是
13、一些相关软件的用法，这个通过自己慢慢的摸索也逐渐熟悉了起来。特别是protues的使用，它给了我们很大的帮助，帮助我们解决了很多调试过程中的问题。在者是对PWM波的使用，这个问题很是伤到筋，因为之前对其并不了解，从熟悉到使用我们查阅了很多资料，请教了同学，最后终于掌握了。同时也是设计更完善。此课程设计让我加深理解了所学的理论知识，并进一步建立了计算机应用系统的整体概念，初步掌握了单片机软、硬件开发方法，为以后进展实际的单片机软、硬件应用开发奠定了良好的根底。这对下学期单片机的学习会有很大的帮助，也使我对单片机产生了兴趣。这次课程设计的顺利完成，离不开学长，同学和知道教师的帮助，特别是PWM波的
14、运用，也是学长给我们提出的建议。在此感谢教师与学长的无私帮助。附录一 参考文献1?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2?MCS-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3?51单片机C语言应用程序设计 实例精讲?第二版 戴佳 刘博文 编著 电子工业出版社附录一 C语言程序清单/* 程序名：可控流水灯*/* 功能：实现流水灯的方向、速度、亮度控制 */* 硬件：P2接开关，P1接LED */#include#include sbit K1=P20; /方向sbit K2=P21; /加速sbit K3=P22; /减速sbit K4=P23; /
15、加亮sbit K5=P24; /变暗unsigned char Speed,LED;unsigned int tCount=0;unsigned char Idx; /速度取值索引bit Dirtect=1; /滚动方向char duty=10; /占空比unsigned int code sTable=0,1,3,7,9,15,30,50,100,200,230,280,300,350; /调速表void InitTimer0_Timer1(void);void delay(unsigned int x) unsigned char i; while(x-) for(i=0;i1) Spee
16、d=sTable-Idx;break;/加速 case 3:if(Idx=20) duty=20;break; /加亮 case 5:duty-;if(duty=0) duty=1; break; /变暗void main(void) unsigned char Key; P1=P2=0xFF; Idx=4; Speed=sTableIdx;IP=0x02; /中断优先级 InitTimer0_Timer1(); LED = 0xfe; P1 = LED; while(1) Key=GetKey(); if(Key!=0) KeyProcess(Key);/* 定时器0与定时器1初始化 */v
17、oid InitTimer0_Timer1(void) TMOD = 0x20; TH1 = 0x06; TL1 = 0x06; EA = 1; ET0 = 1; TR0 = 1; ET1 = 1; TR1 = 1;/* 定时器中断函数 */void timer0(void) interrupt 1 if(+tCountSpeed) return; tCount=0; if(Dirtect=1) LED = _cror_(LED,1); /循环右移1位，点亮下一个LED else LED=_crol_(LED,1); P1=LED;void Timer1(void) interrupt 3 /调节占空比 static char t=0;t+;if(t=20)t=0;P1=(0x00|LED);if(duty=t) P1=0xFF;第 14 页