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1、辽宁工程技术大学专业课程综合训练项目说明书 题 目： 流水灯设计 课程名称：单片微型计算机原理与应用 班级：机电14-4 学 号： 1407060405 姓名： 董立春 指导教师： 苏畅 完成日期： 2016,11 一、设计题目流水灯设计二、设计内容循环点亮LED，用单片机控制8个LED发光二极管完成如下所示的功能：XXXXXXXXXXXXXXXOXXXXXXOOXXXXXOOOXXXXOOOOXXXOOOOOXXOOOOOOXOOOOOOOOOOOOOOO学号压缩的BCD码表示注：“X”表示灭，“O”表示两亮，每一行为一次显示状态，每两个显示状态间隔0.5s，10种状态循环显示。三、综合训练
2、要求设计说明书（20005000字） 1份四、 评分标准序号评分标准满分实际得分1设计方案是否可行，设计依据是否充分，软硬件资源分配是否合理42设计说明书设计过程是否清晰，设计内容是否全面，计算是否正确，行文章节格式是否规范43绘图是否清晰，标注是否表达准确规范2总分10补充评分要求：对综合训练项目中，能够采用开发板调试，或软件仿真的形式实现功能，将视难易程度及能够按时提交情况酌情提分，但不超过每个综合项目满分10分的标准。五、指导教师评语该生设计的过程中表现 ，设计内容反映的基本概念及计算 ，设计方案 ，说明书撰写 ，答辩表现 。 成 绩： 指导教师日期I辽宁工程技术大学课程综合训练项目设计
3、 目录1 流水灯设计简介1.1 流水灯工作原理1.2 课程基本知识点2 硬件电路设计2.1 硬件电路基本结构2.2 各部分电路功能3 软件设计3.1 程序流程图设计3.2 汇编语言程序4 结论参考文献 （页面底端居右）1 流水灯设计简介1.1 流水灯工作原理 如上图，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
4、亮一暗的做流水灯了。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。涉及到的单片机原理与应用的主要知识点：1） 复位： 复位是单片机的初始化操作，其主要功能是将程序计数器PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化外，当程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，也须重新启动单片机，使其复位。单片机复位后，除P1.0P1.7的端口锁存器被设置成FFH、堆栈指针SP设置成07H和串行口的SBUF无确定值外，其它各专用寄存器包括程序计数器PC均被设置成
5、00H。片内RAM不受复位的影响，上电后RAM中的内容是随机的。记住这些特殊功能寄存器的复位状态，对熟悉单片机操作，简短应用程序中的初始化部分是十分必要的。单片机的复位操作有上电自动复位和手动按键复位两种方式。上电自动复位操作要求接 通电源后自动实现复位操作。如图所示。上电瞬间由于电容C上无储能，其端电压近似为零，RST获得高电平，随着电容器C的充电，RST引脚上的高电平将逐渐下降，当RST引脚上的电压小于某一数值后，单片机就脱离复位状态，进入正常工作模式。只要高电平能保持复位所需要的时间（约两个机器周期），单片机就能实现复位。下图是单片机复位电路： 2）晶振：晶振，它的基本构成大致是：从一块
6、石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振；而在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。晶振是控制CPU的时钟频率的,也就是产生高低电平的周期（产生一个高电平,和一个低电平为一个周期,）一般说来次频率越高,电脑在单位时间里处理的速度越快晶振本身并不产生振荡，但它会以一个固定的频率与外电路发生谐振，前提是外电路的振荡频率必须与晶振的固有振荡频率相一致，起码也要非常接近，否则电路将停振 。 右图为单片机 时钟电路3） 单片机引脚电路 上图为51单片机引脚图各引脚功能：VCC：供电电压。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收
7、8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2
8、口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于
9、上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（计时器0外部输入） P3.5 T1（计时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 /PS
10、EN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA ：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。4）汇编语言程序设计1.分析问题 2.确定算法 3.设计程序流程 4.分配内存单元 5.编写汇 编语言源程序 6.调试程序 2 硬件电路设计2.1
11、硬件电路基本结构按照单片机系统扩展与系统配置状况，单片机应用系统可分为最小系统、最小功耗系统及典型系统等。AT89C51单片机是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，具有丰富的内部资源：4kB闪存、128BRAM、32根I/O口线、2个16位定时/计数器、5个向量两级中断结构、2个全双工的串行口，具有4.255.50V的电压工作范围和024MHz工作频率，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、复位等电路和必要的软件组成的单个单片机。2.2 各部分电路基本功能1.晶振电路 此次流
12、水灯设计，我们用12MHZ晶振和30pf的电容，它们组成一个稳定的自己振荡器。电容的大小可以影响震荡频率的高低，振荡器的稳定性和起振的快速性。为单片机提供标准时钟。2.复位电路 此次流水灯设计，我们采用上电复位，每次单片机通电时。单片机都从初始状态开始运动。单片机复位后，除P1.0P1.7的端口锁存器被设置成FFH、堆栈指针SP设置成07H和串行口的SBUF无确定值外，其它各专用寄存器包括程序计数器PC均被设置成00H。片内RAM不受复位的影响，上电后RAM中的内容是随机的。P1端口初始FFH即八个发光二极管全部不亮，随着单片机的运作，八个发光二极管按程序发光。3.LED电路 上图中A端为发光
13、二极管的阳极，B端为发光二极管的阴极，要想点亮发光二极管，阴极必须加一个低电平（0V）,发光二极管允许的电流在3mA至10mA之间，发光二极管被点亮的最小电流为3mA。已知发光二极管被点亮后的压降值为1.7V，VCC=+5V，电阻上的电压为3.3V，根据欧姆定律R=3.3V/3mA=1.1K,因此要选用1K的电阻。3 软件设计3.1 程序流程图设计3.2 汇编语言程序设计 ORG 0050H ；设置主程序开始地址L1： MOV A，#0FFH ；ACC中装入LED全灭的数据（二进制11111111） MOV P1，A ；将ACC的数据送P1口 ACALL DELAY ；调用延时子程序 DEC
14、A ；ACC的值减1使ACC.0等于0 MOV P1，A ；将ACC的数据送P1口L2: JNB ACC.7,L3 ； 判断ACC.7的值是不是等于0，如果是转到L3不是， 执 行下一条 RL A ；将A向左循环移位 DEC A ；ACC的值减1使ACC.0等于0 ACALL DELAY ；调用延时子程序 MOV P1，A ；将ACC的数据送P1口 SJMP L2 ；跳转到L2L3: MOV A,#0FAH ；给A赋值0FAH ACALL DEALY ；调用延时程序 MOV P1, A ；将ACC的数据送P1口 ACALL DEALY ；调用延时程序 SJMP L1 ；跳转到L1执行DELAY
15、： MOV R7，#00H ；定时延时程序 MOV TMOD，#01H ；用定时器T0，工作方式1定时 MOV TL0，#0B0H ；定时器T0赋初值15536，每满50000溢出 MOV TH0，#3CH SETB TR0 ；启动定时器T0LP1： JBC TF0，LP2 ；判断TF是否等于1，等于1跳转LP2，TF清零 SJMP LP1 ；跳转LP1LP2： MOV TL0，#0B0H ；定时器T0赋初值15536，每满50000溢出 MOV TH0，#3CH ADD R7，#1 ；R7加1 CJNE R7，#10，LP1；判断R7是否等于10（即定时器是否计够0.5s），不等于10，跳转
16、LP1 RET ；返回主程序4结论 通过本次课程设计的学习，我深深地体会到设计课的重要性和目的性所在。本次设计课不仅仅培养了我们实际操作能力，也培养了我们灵活运用课本知识，理论联系实际，独立自主的进行设计的能力。它不仅仅是一个学习新知识新方法的好机会，同时也是对我所学知识的一次综合的检验和复习，使我明白了自己的缺陷所在，从而查漏补缺。 在设计中要求我要有耐心和毅力，还要细心，稍有不慎，一个小小的错误就会导致结果的不正确，而对错误的检查要求我要有足够的耐心，通过这次设计和设计中遇到的问题，也积累了一定的经验，对以后工作会有一定的帮助。此次的课程设计树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工
17、作生活都有非常重要的影响，而且大大的提高了动手能力，使我充分的体会到了创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。虽然这次做出的作品还存在很多需要改进的地方，但是在整个设计过程中所学习到的东西是这次实训所得到的最大收获跟财富，使我终身受益。参考文献1 胡乾彬，单片微型计算机原理与应用 第三版M，武汉: 华中科技大学出版社, 2015。2 李广弟，朱月秀，冷祖祁.单片机基础第3版.北京：北京航空航天大学出版社3 李全利.单片机原理及应用技术第3版.北京:高等教育出版社，20094 万光毅，严义，邢春香.单片机实验与实践教程M.北京：北京航空航天大学出版社，2006.45 周润景，基于PROTEUS 的电路及单片机系统设计与仿真M北京:航空航天大学出版社， 2006 9 （页面底端居右）