单片机课程设计-基于单片机的led流水灯控制系统设计

《单片机课程设计-基于单片机的led流水灯控制系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机课程设计-基于单片机的led流水灯控制系统设计（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 单片机应用技术 课 程 设 计 报 告 2015 2016 学年 第 2 学期题 目：基于单片机的LED流水灯控制系统设计 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 13电气（2）班 姓 名： 指导教师： 成 绩： 电气工程学院2016年 6月9 日任 务 书课题名称 基于单片机的LED流水灯控制系统设计指导教师（职称） 执行时间2015 2016 学年第2学期 第 15周学生姓名学号承担任务电路板焊制和实验报告的编写电路板焊制和实验报告的编写 设计目的1、进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理。2、掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性，控制方法。3、通过课程设计，掌握以单片机核心的电路

2、设计的基本方法和技术，了解有关电路参数的计算方法。4、通过程序设计和仿真，逐步掌握模块化程序设计方法和Proteus仿真软件和Keil c51编程软件的使用。5、通过完成一个包括电路设计和程序开发的电路板完整的制作过程，使学生了解开发单片机应用系统的全过程，为今后从事相应工作打下基础。 设计要求要实现流水灯功能，将发光二极管LED0LED7依次点亮、熄灭，8只LED灯便会一亮一暗的做流水灯目 录摘 要1第一章 AT89S51单片机硬件介绍21.1 AT89S51单片机硬件组成21.2 AT89S51管脚说明31.2.1 电源及时钟引脚41.2.2控制引脚41.2.3并行I/O口引脚4第二章 硬

3、件电路设计62.1 时钟电路设计62.2复位电路设计72.3 LED灯显示电路72.4 LED流水灯总硬件图8第三章 软件设计93.1软件设计流程图93.2 延时程序93.3 主程序93.4LED流水灯总程序10第四章 Proteus虚拟设计与仿真114.1 Proteus虚拟设计与仿真流程114.2 Proteus ISIS下电路设计114.3源程序设计与生成目标代码文件124.3.1 源程序输入124.3.2源程序编译与调试144.4 Proteus ISIS与Keil Vision2 联调15第五章 电路板制作165.1元器件清单165.2 元器件布局165.3 元器件焊接175.4电路

4、板验收17总 结18参考文献19摘 要单片机（Microcontrollers）诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段，早期的SCM单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051，此后在8051上发展出了MCS51系列MCU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。学习单片机就免不了要

5、编写程序，目前使用较为广泛的是C语言。C语言是一门通用计算机编程语言，应用广泛。C语言的设计目标是提供一种能以简易的方式编译、处理低级存储器、产生少量的机器码以及不需要任何运行环境支持便能运行的编程语言。尽管C语言提供了许多低级处理的功能，但仍然保持着良好跨平台的特性，以一个标准规格写出的C语言程序可在许多电脑平台上进行编译，甚至包含一些嵌入式处理器（单片机或称MCU）以及超级电脑等作业平台。目前使用较多的单片机芯片为AT89S51.AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Fl

6、ash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80S51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。关键词：单片机 C语言 AT89S51第一章 AT89S51单片机硬件介绍单片机应用的特点是编写程序来控制硬件，所以，首先熟知并掌握AT89S51单片机片内硬件的基本结构和特点。1.1 AT89S51单片机硬件组成AT89S51单片机的片内硬件组成结构如图1-1所示，它把那些作为控制应用所必需的基本外围部件都集成在一个集成芯片上。AT89S51具有如下外围部

7、件：图1-1 AT89S51单片机片内结构1、4k Bytes Flash片内程序存储器；2、128 bytes的随机存取数据存储器（RAM）；3、32个外部双向输入/输出（I/O）口；4、2个中断优先级、2层中断嵌套中断；5、5个中断源；6、2个16位可编程定时器/计数器；7、2个全双工串行通信口；8、看门狗（WDT）电路；9、片内振荡器和时钟电路；10、与MCS-51兼容；11、全静态工作：0Hz33MHz；12、三级程序存储器保密锁定；13、可编程串行通道；14、低功耗的闲置和掉电模式。1.2 AT89S51管脚说明AT89S51单片机多采用40只引脚的塑料双列直插封装方式，如图1-2所

8、示。40只引脚按功能可以分为如下3类：（1） 电源及时钟引脚：、XTAL1、XTAL2；（2） 控制引脚：、/、/、（3） I/O口引脚:P0、P1、P2、P3图1-2 AT89S51双列直插封装方式的引脚1.2.1 电源及时钟引脚VCC（40引脚）：电源电压输入端GND（20引脚）：电源地XTAL1（19引脚）：片内振荡器反相放大器和时钟发生器的输入端。XTAL2（18引脚）：片内振荡器反相放大器的输出端。1.2.2控制引脚/(30引脚)：地址锁存允许/编程脉冲信号端。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低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，AL

9、E端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令时ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。：外部程序存储器的选通信号，低电平有效。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的信号将不出现。/：外部程序存储器访问允许。当保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是

10、否有内部程序存储器。注意加密方式1时，将内部锁定为RESET；当端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。RST：复位输入端，高电平有效。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。1.2.3并行I/O口引脚P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1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外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供

11、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

12、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）这是由于上拉的缘故。P3口除了作为普通I/O口，还有第二功能：引脚第二功能说明P3.0RXD串行数据输入口P3.1TXD串行数据输出口P3.2外部中断0输入P3.3外部中断1输入P3.4T0T0定时器的外部计数输入P3.5T1T1定时器的外部计数输入P3.6外部数据存储器的写选通

13、输出P3.7外部数据存储器的读选通输出P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。I/O口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。读端口时实际上并不从外部读入数据，而是把端口锁存器的内容读入到内部总线，经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器。只有读端口时才真正地把外部的数据读入到内部总线。AT89S51的P0、P1、P2、P3口作为输入时都是准双向口。除了P1口外P0、P2、P3口都还有其他的功能。第二章 硬件电路设计基于单片机的LED流水灯控制系统硬件包含时钟电路、复位电路和LED灯显示电路。故本章主要就介绍这几种电路。2.1 时钟电路设计AT89S51单片机各外围部件的运行

14、都以时钟控制信号为基准，有条不紊、一拍一拍地工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟电路有两种方式，一种是内部时种方式，另一种是外部时钟方式。本课设我选择内部时钟方式，所以下面内容是关于内部时钟电路的。AT89S51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，它的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，构成一个稳定的自激振荡器，图2-1所示为AT89S51单片机内部时钟方式的电路。电路中的电容和的典型值通常选择为30pF,晶体振动频率通常选择6MHz、12MHz（可得到准确的定时）或11.0592MHz(可得到准确的串行通信波特率)的石英晶体。本实验采用12MHz的石英晶体。图2-1 AT89S51内部时钟方式的电路2.2复位电路设计AT89S51单片机的复位是由外部电路实现的。AT89S51典型的复位电路如图2-2所示。