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1、*大 学 物理学院 单片机把戏流水灯设计实验 课 题：把戏流水灯设计 班 级:物理*姓 名:*学 号:学习文档 仅供参考【摘要】当今时代的智能控制电子技术，给人们的生活带来了方便和舒适，而每到晚上五颜六色的霓虹灯则把我们的城市点缀得格外迷人，为人们生活增添了不少色彩。制作流水灯的方法有很多种，有传统的分立元件，由数字逻辑电路构成的控制系统和单片机智能控制系统等。本设计介绍一种简单实用的单片机把戏流水灯设计与制作，采用基于 MS-51 的单片机 AT89C51 和发光二极管、晶振、复位、电源等电路以及必要的软件组成的以 AT89C51 为核心，辅以简单的数码管等设备和必要的电路，设计了一款简易的
2、流水灯电路板，并编写简单的程序，使其能够自开工作。本设计用 AT89C51 单片机为核心自制一款简易的把戏流水灯，并介绍了其软件编程仿真及电路焊接实现，在实践中体验单片机的自动控制功能。该设计具有实际意义，可以在广告业、媒体宣传、装饰业等领域得到广泛应用。关键字：AT89C51 单片机 流水灯 数码管 学习文档 仅供参考【概述】1.单片机及其发展概况 单片机又称为单片微电脑，其特点是将微型电脑的基本功能部件如中央处理器CPU、存储器、输入接口、输出接口、定时/计数器及终端系统等全部集成在一个半导体芯片上。单片机作为一种高集成度微型电脑，已经广泛应用于工业自动化控制、智能仪器仪表、通信设备、汽车
3、电子与航空航天电子系统、智能家居电器等各个领域。2.Protues 仿真软件简介 Protues 以其数量众多的元件数据库、标准化的仿真仪器、直观的捕获界面、简洁明了的操作、强大的分析测试、可信的测试结果,为电子工程设计节约研发时间，节省了工程设计费用。利用 Protues 软件设计一款通过数码管显示计数时间的流水灯电路及 Keil C 软件编程后，再将两者关联则可以简单快速的进行仿真。【实验设计目标】设计要求以发光二极管作为发光器件，用单片机自动控制，对 8 个 LED灯设计至少 3 种流水灯显示方式，每隔 20 秒变换一次显示把戏，计时通过一个二位七段数码管显示。学习文档 仅供参考【设计方
4、案】AT89C51 单片机内部包括微处理器、存储器存放程序指令或数据的ROM、RAM 等、输入/输出口I/O 口及其他功能部件如定时/计数器、中断系统等。它们通过地址总线、数据总线和控制总线连接起来。要实现流水灯功能，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状，设计把戏时可依此类推。此外还应注意的是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，所以控制二极管亮/灭的时候应延时一段时间，否则将无法以肉眼观察到“流水”等把戏效果。XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.
5、2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51R1100R210kC220pFC130pFX1CRYSTALD1LED-B
6、IRGD2LED-BIBYD3LED-BIGYD4LED-YELLOWD5LED-BIRGD6LED-BIBYD7LED-BIGYD8LED-YELLOWC31uF 学习文档 仅供参考 元件 数量 元件 数量 电阻 100 15 二位七段数码管 1 电阻 10K 1 LED 8 瓷介电容 30pF 2 AT89S51 1 电解电容 100uF 1 CD4511 1 40 脚接插件 1 晶振 1 10 脚接插件 2 AT89C51 单片机有多种封装形式，常见的有 DIP 封装、PLC 封装、TQFP封装，为了使用的方便通常使用 DIP 封装形式的单片机。外部共有 40 个引脚，图 6 为引脚的排
7、列图。40 个引脚大致可分为 4 大类：电源、时钟、控制和 I/O 引脚，5.芯片擦除 整个 PEROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持 ALE 管脚处于低电平 10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51 设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU 停止工作。但 RAM，定时器，计数学习文档 仅供参考 器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存 RAM 的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。6.实
8、验流程 【程序编写】开始 编写程序并关联原理图调试 检查焊接电路无误后 将所编程序载入芯片 调试 画出原理图组装焊接实物 结束 学习文档 仅供参考 ORG 30H START:MOV DPTR,#TABLE LP1:MOV A,#00H MOVC A,A+DPTR CJNE A,#1BH,LP2 JMP START LP2:MOV P2,A LCALL DELAY INC DPTR JMP LP1 DELAY:MOV R7,#10H DE1:MOV R6,#200 DE2:MOV R5,#248 DJNZ R5,$DJNZ R6,DE2 DJNZ R7,DE1 RET TABLE:DB 0fe
9、H,0fdH,0fbH,0f7H DB 0efH,0dfH,0bfH,07fH DB 0bfH,0dfH,0efH,0f7H 学习文档 仅供参考 DB 0fbH,0fdH,0feH,0ffH DB 0aaH,55H,0aaH,55H DB 0aah,55h,0ffH DB 0f0H,0fH,0f0H,0fH,0ffH DB 33H,0ccH,33H,0ccH DB 33H,0ccH,0ffH DB 1BH END【仿真调试】打开 Keil C 软件将上面程序输入，调试无误后编译输出.hex文件，打开 Proteus 软件，将之前编译好的.hex文件加入到芯片中，开始运行仿真。数码管计时，每隔
10、20 秒，Led 灯显示变换一次流水把戏。图一 图二 学习文档 仅供参考 【设计实物图】实物正面图 实物反面图【实验小结】验证过程中，遇到两个问题：1.调试后期有 1 个 Led 灯无法。2.数码管不能正确显示数字。检查后排除电路接错误的可能。出现第一个问题是由于那 1 个 LED 灯烧坏。第二个问题是数码管管脚插槽接触不良，无法正常运作，外接电线后能正常用作。结束语 此次实验缺点在于器件排版不够合理美观，焊接工艺不足及对一些工具的安全使用、细小器件的保护意识不足。图三 图四 学习文档 仅供参考 基于 Protues 和 Keil 的单片机仿真开发及其应用，使得缺乏实验条件或实际焊接/制板难度较大的学习内容能够很方便地仿真研究，或者清晰地观察到不便观察实验现象的学习内容，因而利用仿真能够更快捷地了解及实现电子设计的自动化。