应电113胡尚坤毕业设计

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1、1 武汉纺织大学 毕业设计（报告） 课题名称：课题名称： 图案显示流水灯图案显示流水灯 完成期限：完成期限： 2013 年年 9 月月 16 日日2013 年年 12 月月 1 日日 学院名称学院名称 高职学院高职学院 专业班级专业班级 应电 113 学生姓名学生姓名 胡尚坤 学学 号号 1111142123 指导教师指导教师 韩谷静韩谷静 指导教师职称指导教师职称 副教授副教授 学院领导小组组长签字学院领导小组组长签字 2 目 录 1绪论.3 选题背景、目的与意义3 2系统总体设计（方框图）6 3 硬件系统设计.7 3.1 硬件电路图.9 3.2 主要芯片介绍.10 4 软件系统设计.20

2、主程序流程20 编译器介绍21 程序22 5 系统调试65 实体照66 6 总结70 收获和体会72 参考文献 3 1绪论 1.1 选题背景、目的与意义 随着现代社会的发展，人们越来越追求审美和新颖，而流水灯就是其中一 种，以前简单的照明工具变得越来越多样化，流水灯的千姿百态给人一种视觉 冲动，现在不管大街小巷我们都可以随处可见这种变幻万千的流水灯，而这种 流水灯我们可以产用子电路去设计，我们可以用控制器和状态译码器来实现灯 光的流水效果，流水灯是现实各种舞台灯光闪烁的一种，图案流水灯就是在社 会当中采用灯光效果显示人们所需要想看到的图案满足人们对灯光效果的需求。 图案流水灯集机械、电子、传感

3、器、计算机、控制、单片机接口技术、等诸多 学科为一体，能够满足在娱乐场合所，演唱会灯光，霓虹灯等需要的灯光效果， 随着单片机功能集成化的发展，其应用领域也逐渐地由传统的控制，扩展为控 制处理、数据处理以及数字信号处理（DSP，Digital Signal Processing）等领域。 凌阳的 16 位单片机就是为适应这种发展而设计的。它的 CPU 内核采用凌阳最 新推出的（Microcontroller and Signal Processor）16 位微处理器芯片所形成的 16 位系列单片机采用的是模块式集成结构，它的内核为中心集成不同规模的 ROM、RAM 和功能丰富的各种外设接口部件。

4、内核是一个通用的核结构。除 此之外的其它功能模块均为可选结构，亦即这种结构可大可小或可有可无。借 助这种通用结构附加可选结构的积木式的构成，便可形成各种不同系列派生产 品，以适合不同的应用场合。这样做无疑会使每一种派生产品具有更强的功能 和更低的成本。 ，人民生活水平的提高，流水灯在现实生活中所起的作用越来越 重要。流水灯简易轻巧，外貌美观，能呈现多彩的颜色。在现实生活中起到了 4 广泛的应用。 在繁忙的交通路段，伞烁着的流水交通灯，提醒着人民要遵纪交通规则， 在繁忙的大街上，伞烁的流水灯无不吸引过路人的眼球，甚至在自动门上都装 有自动流水灯，告诉人们的时间和日期。流水灯无处不在。所以说多功能

5、流水 灯电路的设计可以使我们进一步了解流水灯，感受流水灯给我们生活带来的方 便。 多功能流水灯的设计要求在预定的时间到来时，会产生一个控制信号控制 彩灯的流向、间歇等，彩灯流向可以随着电路的改变而改变，并具有自控、手 控流向控制功能等。主要参考数字电路中计数器的原理。NE555 定时器的作用 等相关知识在设计的过程中需要了解相关芯片（CD4017、89C52、NE555）的 具体功能，引脚值、引脚图、真值表。认真连接设计电路，由于最后流水灯的 流向十分的清晰和稳定，所以所得的结果测试十分简洁并很成功。自计算机问 世以来，单片机技术在社会各领域中得到了广泛的应用。在流水灯控制系统中， 单片机更是

6、取代了由齿轮调节延迟时间的旧式市发展速度，成为日后此系统中 的核心部分。由于单片机具有一些突出的优点：体积小、重量轻、电源单一、 功耗低；功能强、价格低；数据大都在单片机内部传送，运行速度快、抗干扰 能力强、可靠性高，所以单片机被广泛的应用于测控系统、数据采集、智能仪 器仪表、机电一体化产品、智能接口、计算机通信以及单片机的多级系统等领 域。单片机流水灯控制它使我们学会了如何使用单片机控制我们日常生活中的 多设备设施的应用。通过本课题的设计以后，使我了解到了单片机的许多方面 的应用。本课题详细地介绍了一种由 MCS-89C51 集成块编程实现的控制电路， 它完成了单片机流水灯控制功能，并给出了

7、具体的硬件电路和相应的程序。这 种控制电路可靠性，灵活性高，使用范围广，特别适合中小城市的交通灯、霓 虹灯等的应用。而且，它对其他类似系统的开发具有一定的借鉴意义。图案流 水灯是继超吸塑七彩霓虹字之后又研制出的全国独有产品。它以新颖独有的视 觉艺术效果，受到同行、客户的一致好评。它可以独立使用，白天是一款精美 豪华的装饰背景，晚间在微电脑控制器控制下, 绽放出绚丽多彩的动态变化。 5 通过闪动效果抓住行人视线（据权威营销专家介绍：动态广告比静态广告的宣 传效果高出近百倍） ，达到了企业制作招牌的三大目的：1、传达信息，2、装饰 门面，3、美化城市。它即能展示出霓虹灯夜间动感扫描变化效果，又能弥

8、补霓 虹灯白天效果差、易坏,雨雪天不能正常使用的弊病。它与超吸塑七彩霓虹字配 套使用，既有文字，又有背景，无论是白天美化效果，还是晚上亮化效果，都 是绝佳的完美组合。在当今招牌行业中绝对处于独有领先地位，并填补了晚间 动感扫描产品在白天失去视觉宣传效果的空白。该产品市场前景非常巨大。是 城市美化，楼体轮廓亮化，企业树立形象、展示优势、宣传品牌的理想产品。 产品工艺简便，不用模具，不用吸塑机，只投几百元的专用设备即可很轻松的 制作出条型、扇型、多边型、艺术造型等各种异型产品。 6 2系统总体设计（方框图） 时钟电路 复位电路 串口电路 开关电路 LED 显示电 路 电源电路 单片 机 7 U3

9、12MHZ C1 30P C2 30P GND GND XTAL1 XTAL2 3、硬件系统设计 时钟电路 时钟电路在单片机系统硬件设计中往往是一个关键的部分，由于晶振的工 作频率很高，设计不当就很有可能使其工作时的产生的高频信号对其他电路造 成干扰；若晶振工作不正常，则会导致整个单片机系统无法运行。STC89C52 系列单片机的时钟输入接在其 18(XTAL2)和 19(XTAL1)，通常是接一个 12M 的 晶振体。晶振和单片机引脚之间的连线尽量要短，这样可以保证其工作的稳定 性和避免晶振的高频信号过多的干扰周围线路。晶振的下方和周围尽量不要走 线，尤其是对信号质量要求高的器件的线路。具体

10、实现电路如图 3-6 所示： +CJ1 10UF R1 1K VCC GND RST 图 3-6 时钟电路设计 图 3-7 复位电路 复位电路： 单片机需要在上电之后给其一个复位信号才能正常工作，在开发和调试单 片机系统时也往往要对它进行手动复位，而且当单片机系统供电电压过低时， 程序的运行会出现非正常的情况，要求在低压时也必须对单片机系统进行复位。 STC89C52 单片机的 RESET 引脚为低有效，平时为上拉高电平，复位时，需要 8 给其一定时间的低电平。电路如图 3-7 所示。 开机时，电源经过 R1 和 IC 给 C1 充电，即电流经 C1 流向 RST，RST 得 到高电平，IC

11、即复位。复位完毕以后，C1 充电停止不再有电流流过，RST 经 R1 接地为低电平，电路进入工作状态。 电源模块： 流水灯系统要稳定工作必须有强健的电源供给作为保障，强大的电源可以使系 统在各种环境下长时间稳定的工作，因此电源管理是整个系统可靠运行的基础。 电源模块需要向系统的其它各模块提供电压的电源供给，分别是 8.2V 和 5V，其中 8.2V 电源直接来自于电池组，负责驱动直流电机和微型吸尘器工作， ，12V 通过 LM7805 转换成 5V 给单片机。 系统选用的电源芯片 LM7805 是一款表现出色的电源芯片，具有较宽的输 入电压范围、稳定的输出电流以及较小的发热量，能够很好的胜任本

12、系统电源 方案。5V 电源模块主要负责为单片机、蓝牙模块和超声波模块提供稳定的电源， 是电源系统中最重要的部分。系统中选用的 LM7805 芯片是一款在很多单片机 系统中广泛使用的性能优秀的电源芯片。三端稳压集成电路 LM7805。顾名思义， 三端 IC 是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输 出端。它的样子象是普通的三极管，TO- 220 的标准封装。该系列三端稳压 IC 来组成 稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用 起来可靠、方便，而且价格便宜。该系列集成稳压 IC 型号中的 LM78 后面的数字代表 该三端集成稳压电路的

13、输出电压，如 LM7805 表示输出电压为正 5V。 5V 电源模块 原理图如图 3-9 所示。 9 Vin 1 GND 2 +5V 3 U4 LM78M05CT D17 4007 C1 220U C2 33U C3 104 D18 POWER-LED R1 330 VCC+5V 1 2 J8 POWER-JUMP 1 2 J13 +5V +5V 图 3-9 5V 电源模块原理图 硬件电路图 10 3.2 主要芯片介绍： STC89C52 芯片 共 40 引脚: 18 脚: 通用 I/O 接口 p1.0p1.7 9 脚: rst 复位键 10 .11 脚:RXD 串口输入 TXD 串口输出 1

14、219:I/O p3 接口 (12,13 脚 INT0 中断 0 INT1 中断 1 14,15 : 计数脉冲 T0 T1 16,17: WR 写控制 RD 读控制输出端) 18,19: 晶振谐振器 20 地线 2128 p2 接口 高 8 位地址总线 29: psen 片外 rom 选通端 单片机对片外 rom 操作时 29 脚(psen) 输出低电平 30:ALE/PROG 地址锁存器 31:EA rom 取指令控制器 高电平片内取 低电平片外取 3239:p0.7p0.0(注意此接口的顺序与其他 I/O 接口不同 与引脚 号的排列顺序相反) 40:电源+5V STC89C52 单片机介绍

15、： 单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集 成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、 内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接 口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声 音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。 单片机也被称为微控制器（Microcontroler） ，是因为它最早被用在工业控制领域。 单片机由芯片内仅有 CPU 的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大 量外围设备和 CPU 集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂 的而对提及要求严

16、格的控制设备当中。INTEL 的 Z80 是最早按照这种思想设计 11 出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。 早期的单片机都是 8 位或 4 位的。其中最成功的是 INTEL 的 8031，因为简单 可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在 8031 上发展出了 MCS51 系列单片 机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领 域要求的提高，开始出现了 16 位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛 的应用。90 年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的提高。 随着 INTEL i960 系列特别是后来的 ARM 系列的广泛应用，32 位单片机迅速取 代 16 位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的 8 位单片机的性能也 得到了飞速提高，处理能力比起 80 年代提高了数百倍。目前，高端的 32 位单 片机主频已经超