发光二极管闪烁控制系统设计与制作

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1、*1项目1 发光二极管闪烁控制系 统设计与制作1.1 1.1 认识单片机认识单片机1.2 1.2 让单片机动起来让单片机动起来1.3 1.3 从外到内观察单片机从外到内观察单片机1.4 1.4 认识单片机的存储器组织认识单片机的存储器组织*21.1.1 单片机是什么样子1.1.2 单片机的应用领域1.1.3 MCS-51系列单片机1.1 1.1 认识单片机认识单片机1.1.1 1.1.1 单片机是什么样子单片机是什么样子单片微型计算机简称单片机（Single Chip Microcomputer），又称微控制器（Microcomputer Unit）。它是将中央处理器（cpu），存储器，输入/

2、输出单元，多种I/O 口和中断系统、定时器/计数器等功能部件全部集成到一块芯片上而构成的 一个小而完善的计算机系统。单片微型计算机是20世纪70年代初期发展起来的，它是微型计算 机发展中的一个重要分支。不同生产厂家的不同型号的单片机，由于用途、 功能等的不同，具体的结构和性能也有较大的差异，但总的模块结构是一样 的。*4方形的单片机有两种常见的封装形式，即PLCC封装 和TQFP封装。(a) PLCC 封装(b) TQFP封装*5对于MCS-51系列单片机，最常见的封装形式为 双列直插式DIP封装。1.1.2 1.1.2 单片机的应用领域单片机的应用领域 工业自动化 智能化仪表 各种机器人 民

3、用消费类电子产品 汽车、航空、导航和武器装备 数据处理和通信设备1.1.31.1.3MCS-51系列单片机MCS-51系列单片机分为51和52两个子系列，其中51子系列是基本型，而52子系列则是增强型，以芯片型号的最末位数字为标志。MCS-51系列单片机的分类如表1-1所示。表1-1 MCS-51系列单片机的分类*9n 1.2.1 如何使用单片机n 1.2.2 KEIL VISION软件的使用n 1.2.3 PROTEUS软件的使用n 1.2.4 单片机最小系统n 1.2.5 发光二极管闪烁控制系统设计与制作1.2 1.2 让单片机动起来*10单片机要工作需要构成单片机应用系统。单片机应用系统

4、是指以单片机芯片为核心，再配以输 入、输出、显示等外围接口电路和软件，能够实现一种 或多种功能的应用系统。单片机应用系统由硬件和软件两部分组成，二者相互 依赖，缺一不可。软件部分是指编写的应用程序。完成汇编工作的开发环境目前 常用的是Keil Vision软件。硬件部分就需要购置元件，进行焊接。单片机仿真设计软件 Proteus克服了这种限制。1.2.1 1.2.1 如何使用单片机如何使用单片机1.2.21.2.2KEIL VISION软件的使用Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成 开发调试工具，全Windows界面。其基本使用方法如下 ： 1. 双击桌面上的Keil Visi

5、on 2图标，出现如图1-1所 示的屏幕。几秒后，出现编辑界面，如图1-2所示的 编辑界面及窗口分配。图1-1 启动Keil c51时的屏幕图1-2 Keil Vision 2编辑界面及窗口分配*132. 点击Project菜单，选择弹出的下拉式菜单中的 New Project。接着弹出一个Windows文件对话窗口 ，如图1-3所示。保存在：选择已建立的lesson文 件夹中。图1-3 项目窗口3. 单击保存，进入器件选择窗口。根据需要选择相应型 号的器件，这里我们选择常用的Atmel公司的AT89C51单片 机。4. 项目建好，就可以为工程添加程序。点击“File” 中的“New”，新建一

6、个空白文档；这个空白文档就 是让我们编写单片机程序的场所。在这里你可以进行编 辑、修改等操作。如图1-4所示。*15注意：保存文件时文件名必须有扩展名，如c程序 扩展名为.c，汇编程序扩展名为.asm或.am51。图1-4 新建文件*165. 保存程序文件后，将其添加到工程中。具体做法为：鼠标右击 “Source Group 1”，在弹出的菜单中选 “Add file to Group Source Group1”， 弹出文件窗口，选择刚刚 保存的文件，按ADD按钮，关闭文件窗，程序文件已加到项目中 了。这时在Source Group1文件夹图标左边出现了一个小+号， 说明文件组中有了文件，点

7、击它可以展开查看。如图1-5所示。图1-5 添加文件*176. 向工程添加了源文件后，鼠标右击 “Target 1” ，在 弹出的菜单中选“options for target Target 1”，在打 开的对话框中，选择“Output”选项卡，在这个选项卡 中，“Creat HEX File”选项前要打勾，按“确定”退出,如 图1-6所示。图1-6 项目选项窗口*187. 源程序编译。从菜单的“Project”中执行“Rebuild all target files”（或者按下图红圈中的按钮），汇编 、连接、创建Hex文件一气呵成。图1-7 编译程序*191.2.31.2.3PROTEUS软

8、件的使用Proteus 是英国Labcenter公司开发的电路分析 与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上， 可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路 ，是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。该 软件具有以下特点：1） 实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。 具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外 围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、 I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的 功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、 信号发生器等。2） 支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有 ：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC1

9、2系列、PIC16系列 、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。3）提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步 、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等 的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功 能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。4） 具有强大的原理图绘制功能。5） 具有PCB设计绘制功能。*20*21下面主要介绍Proteus ISIS软件的工作环境和一些基本操作 。 1. 进入Proteus ISIS双击桌面上的ISIS 7 Professional图标或者单击屏 幕左下方的“开始”“程序”

10、“Proteus 7 Professional” “ISIS 7 Professional”，进入 Proteus ISIS集成环境。2. 工作界面 Proteus ISIS的工作界面是一种标准的Windows界面，如 图1-8所示。包括：标题栏、主菜单、标准工具栏、绘图 工具栏、对象选择按钮、预览对象方位控制按钮、仿真进 程控制按钮、预览窗口、对象选择器窗口、图形编辑窗口 。*22图1-8 Proteus ISIS的工作界面*233基本操作1） 元件拾取 用鼠标左键单击对象选择按钮的“P”按钮，弹出“Pick Devices”(元件拾取)对话框，如图1-9所示。图1-9 元件拾取对话框*24

11、元件拾取共有两种办法： 按类别查找和拾取元件 直接查找和拾取元件*252） 编辑窗口视野控制 学会合理控制编辑区的视野是元件编辑和电路连接 进行前的首要工作。 编辑窗口的视野平移可用以下方法： 在原理图编辑区的蓝色方框内，把鼠标指针放置 在一个地方后，按下“F5”，则以鼠标指针为中心 显示图形。 当图形不能全部显示出来时，按住“Shift”键， 移动鼠标指针到上、下、左、右边界，则图形自 动平移。 快速显示想要显示的图形部分时，把鼠标指向左 上预览窗口中某处，并单击鼠标左键，则编辑窗 口内图形自动移动到指定位置。*26编辑编辑 窗口的视视野缩缩放用以下方法： 先把鼠标标指针针放置到原理图编辑图

12、编辑 区内的蓝蓝色框内，上下滚动滚动 鼠标滚轮标滚轮 即可缩缩放视视野。如果没有鼠标滚轮标滚轮 ，可使用图标图标 来放大和缩缩小编辑编辑 窗口内的图图形。放置鼠标标指到编辑编辑 窗口内想要放大或缩缩小的地方，按“F6”(放 大)或“F7”(缩缩小)放大或缩缩小图图形，按“F8”显显示整个图图形。*273） 元件位置的调整和参数的修改在编辑区的元件上单击鼠标左键选中元件(为红色 )，在选中的元件上再次单击鼠标右键则删除该元件 ，而在元件以外的区域内单击右键则取消选择。改变变元件参数（以修改电电阻参数为为例）： 左键键双击击原理图编辑图编辑 区的电电阻R1，弹弹出“Edit Component”

13、(元件属性设设置)对话对话 框，把R1的Resistance(阻值值)由10k改 为为1k。Edit Component(元件属性设设置)对话对话 框如图图1-10所示。*28图1-10 元件属性设置对话框*294）线路连接。将鼠标指针靠近元件的一端，当鼠标的 铅笔形状变为绿色时，表示可以连线了，单击该点， 再将鼠标移至另一元件的一端，单击，两点间的线路 就画好了。如果要删除一根连线，右键双击连线即可 。 5）文件保存。鼠标单击“File”-“Save Design”菜单， 出现文件保存对话框。选择要保存的文件夹，输入文 件名，后缀为.DSN。在设计过程中要养成不断存盘的 好习惯，以免突发事件

14、而造成事倍功半的效果。下次 打开时，可直接双击“1.DSN”文件，或先运行Proteus ，再打开“1.DSN”文件。*301.2.4 单单片机最小系统统单片机最小系统，又称为最小应用系统，是指用 最小的元件组成的单片机可以工作的系统。对于MCS -51单片机来说，其内部已经包含了一定数量的数据 存储器和程序存储器，在外部只需增加电源电路、时 钟电路和复位电路即可构成单片机的最小系统。 电源电路：向单片机供电。 时钟电路：单片机工作的时间基准，单片机的工作 速度。 复位电路：确定单片机工作的起始状态，完成单片 机的启动过程。*311.2.5 发发光二极管闪烁闪烁 控制系统设计统设计 与制作设计

15、要求：通过按键控制单片机的三个I/O口P1.5、 P1.6和P1.7，它们分别接发光二极管LED1、LED2 和LED3，按键不按下三个发光二极管都不亮，按键 按下使三个发光二极管同时亮、灭，时间间隔约 10ms，构成最简单的发光二极管闪烁控制系统。*32硬件设计分析：该系统需要单片机最小系统、按键 、三个发光二极管，硬件原理图如图1-11所示。软件设计分析：软件主要就是编写源程序代码。结 合原理图，可以看到要使发光二极管点亮，需使单片机 的I/O口的P1.5、P1.6和P1.7引脚输入高电平，间隔约 10ms后输出低电平，这样发光二极管就可以不断的闪 烁。*33图1-11 发光二极管闪烁控制

16、系统原理图#include sbit LED1=P15; sbit LED2=P16; sbit LED3=P17; sbit KEY=P10; void Delay() unsigned int i,j;for(i=0;i50;i+)for(j=0;j1200;j +); void main() LED1=0;LED2=0;LED3=0; while(1) KEY=1;if (KEY=0) LED1=1; LED2=1; LED3=1; Delay(); LED1=0; LED2=0; LED3=0; Delay(); *34*35仿真效果图与实物图如下所示：*361.3.1 单片机的信号引脚 1.3.2 单片机的内部结构 1.3.3 单片机的并行端口 1.3.4 单片机的时钟与复位电路1.3 1.3