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1、课 程 设 计全套设计加扣3012250582 设计名称：多按键花样流水灯 学年学期：2012-2013学年第二学期 课程名称：单片机原理及应用课程设计 专业年级：电气112 姓名： 学号： 提交日期：2013年6月11日 成绩： 指导教师： 多按键花样流水灯的设计摘要：城市夜景中，变幻多姿的霓虹灯历来是一道亮丽的风景。利用单片机的自动控制功能，设计出相应不同的电路，可以实现彩灯不同模式的流水效果。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心即是单片机。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，单片机的作用更是发挥的淋
2、漓尽致取代了由齿轮调节延迟时间的旧式发展，成为此系统中的核心部分。利用单片机的可编程功能，软硬件结合，来控制LED的灯的开通关断，通过丰富多彩的花样变化，给人以不同的视觉效果，更是成为现代商业社会不可缺少吸引消费者的普遍手段。本文结合单片机的突出特点，着重介绍通过单片机来实现多按键花样流水灯的变化，主要包括其软件程序的编写、硬件电路的搭接、器件的选择，以及通过PROTEUS的仿真和PCB板的制作等。本课设是利用AT80C51单片机的自动控制功能，并结合其它电子元器件以及软件实现的流水灯，实现不同种类的流水现象。本课设让我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
3、以后，使我了解到了单片机的许多方面的应用。关键词: 80C51单片机、可编程控制器、多按键花样流水灯、可靠性高、LED。目录引言4第一章 单片机发展概述5第二章 设计目的和要求62.1 设计目的62.2 设计基本要求6第三章 设计方案73.1 方案设计任务分析73.2硬件系统的设计要求7多按键花样流水灯总体电路图83.2.1 主控系统83.2.2输入及中断控制模块83.2.3 花样灯输出控制部分93.2.4 时钟及复位部分电路93.3软件总体设计11第四章 硬件设计1680C51单片机介绍：16第五章 软件设计185.1 中断子程序185.2 跑马灯子程序185.3 流水灯子程序185.4戏水
4、灯子程序195.5 延时子程序19第六章 执行仿真及结果206.1跑马灯仿真结果206.2流水灯仿真结果216.3戏水灯仿真结果216.4花样灯仿真结果23结束语24参考文献25本设计总原理图：26PCB板及3D效果图272引言近年来微型计算机不断地更新换代，新产品层出不穷。微型机体积小，成本低，容易掌握，适用面广。单片机属于微型计算的一种。单片微型计算机简称单片机（single-chip microcomputer）,又称为单片机微型控制器（single-chip microcontroller）,是由CPU、RAM、ROM、定时/计时器、I/O接口电路通过应刷电路板上的总线连成一体的完整计
5、算机系统。1单片机是在一块超大规模集成电路芯片上，集成了CPU存储器、定时器和多种输入输出接口等电路。LED显示屏已经进入了我们的日常生活，我们看到的绝大多数流水灯都是由无数LED组成的点阵集合。在适当的地方以此创意新颖的流水灯代替传统的普通灯，或其他宣传工具，可以更加吸引顾客，增加企业的竞争力。不仅如此，雷达干扰和预警侦察等军事方面也逐渐得到更多的应用。本文主要讲的是单片机，课题名称为多按键花样流水灯，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。第一章 单片机发展概述单片机的发展主要经历以下阶段：（1）SCM即单
6、片微型计算机（SingleChipMicrocomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。（2）MCU即微控制器（MicroControllerUnit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。（3）单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SOC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SOC的单片机应用系统设计会有较
7、大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。随着半导体集成工艺的不断发展，单片机的集成度将更高、体积将更小、功能将列强。在单片机家族中，80C51系列是其中的佼佼者，加之Intel公司将其MCS51系列中的80C51内核使用权以专利互换或出售形式转让给全世界许多著名IC制造厂商。80C51单片机已成为单片机发展的主流。2在流水灯控制系统中，单片机更是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
8、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。3第二章 设计目的和要求2.1 设计目的1）掌握51系列单片机的基本硬件结构及工作原理；2）掌握51系列单片机的汇编语言及基本程序设计方法；3）学习并掌握使用51系列单片机开发控制系统的基本步骤及方法2.2 设计基本要求多按键花样流水灯采用80c51单片机为控制器件，用于日常商业店铺和商场的装饰，此花样流水灯共有四个按键，分别对应控制着四种花样灯光效果。当开关K1按下时，执行跑马灯程序，共8个LED逐次点亮，每隔100ms点亮一个LED，点亮100ms后关闭。当K1断开
9、时所有的LED应该都熄灭；当开关k2按下时，执行流水灯程序，共8个LED逐次点亮，每隔100ms点亮一个LED，点亮100ms后下一个LED点亮，当所有LED灯全部点亮后，延时100ms，然后全灭；然后继续上次操作。当开关k2断开时所有LED灯都应熄灭；当开关K3按下时,执行戏水灯程序共8个LED，第一次1、3、5、7号灯点亮，延时100ms，关闭，延时100ms，2、4、6、8号灯点亮，延时100ms，关闭，延时100ms。然后继续上次操作。当开关k3断开时所有的LED应该熄灭；当k4按下时，则循环执行上述程序，一直到K4断开，所有的LED熄灭。第三章 设计方案3.1 方案设计任务分析实现此
10、功能有两种方案，一种是使用传统的模拟电路，另一种是用单片机控制的电路。我选择了单片机控制系统。其中系统工作原理为：利用循环移位指令，采用循环程序结构进行编程。采用标准80c51单片机作为控制器；采用P2口作为输出口控制八个LED的亮灭；P1口为输出口，P1.0,P1.1,P1.2,P1.3分别与四个开关K1,K2,K3,K4相连作为输入控制口，采用外中断的控制方式控制各种花样灯的开通，这样就实现“流水”效果啦。由于8051系列单片机的指令中只有对累加器ACC中数据左移或右移的指令，因此实际编程中我们应把需移动的数据先放到ACC中，让其移动，然后将ACC移动后的数据再转送到P1口，这样就可以实现
11、“流水”效果。采用以上结构，考虑到只有8个LED灯，所选单片机的I/O口完全够用，不需外部扩展。该系统具有电路简单，设计方便，显示亮度高，显示准确，耗电较少，可靠性高等特点。整个电路组成框图如图3-1所示。 XTAL1XTAL2P2.0P2.7RST80C51INT0P1.0P1.38个LED灯晶振电路复位电路四个开关图3-1 花样流水灯控制系统3.2硬件系统的设计要求硬件系统总电路图多按键花样流水灯总的电路原理图如图3-2所示整套电路系统由控制系统模块、花样灯输出控制显示模块组成。需在protues 电路窗口中绘制如图2-2所示的单片机流水灯电路原理图，首先启动protues 软件中的pro
12、tues ISIS 模块，单击文件菜单中的“新建”“新建设计”“另存为”在弹出的对话框中输入“流水灯”，并选择文件的路径，再单击确定按钮，即在指定文件夹建立名为“在指定文件夹建立名为“流水灯.DSN”文件。在界面中单击“”图标，然后单击“”按钮，在弹出的“Pick devices”窗中的路径选择相应的元件并单击，将所选元件添加到元件列表，再选中元件放，重复以上操作将所需元件逐一添加到绘图区，通过编辑元件，修改元件的参数元件位置，按下工具栏中的“”按钮，将两个元件用导线连接起来，依次操作，建立如图3-2所示的电路图。4图3-2 多按键花样流水灯总体电路图如下表是所有元件的列表：表3-1元件列表元
13、件型号查找数量单片机80C5180C511晶振12MHzCRYSTAL1电阻10KRES14LED灯-LED8二极管-DIODE4电容30pFCAP2电解电容10uFCAP-ELEC13.2.1 主控系统主控系统采用80c51单片机，单片机P1口用于开关控制输入，P2口用于控制输出花样灯花样变化，P3.2（）口用于外部中断外输入。3.2.2输入及中断控制模块如图3-3，花样灯输入控制模块由四个开关，电源，上拉电阻及四个二极管组成。各开关风别和相应的P1口相连于此同时通过二极管与P3.2（）口相连。当开关处于断开状态时，各开关所对应P1.N(N为0到3)口处于高电位状态，当开关闭合时，所对应得P
14、1.N(N为0到3)口直接与地相连，便处于低电位状态，于此同时二级管也导通，使P3.2（）也经过二极管也直接与地相连，因此P3.2（）的电位便被拉升到低电位，引起外部中断。此处电路二极管的设置十分必要和关键，利用二极管的单向导电性使得任意开关按下时，不至使得P1.0-P1.3口发生短路，全部被拉到低电位，若无二极管按下任意开关时，四个开关的右端将同时处于低电位，这就使得程序不能准确判断到底是哪个开关闭合，从而就不能顺利执行相应的花样灯程序。图3-3 中断模块3.2.3 花样灯输出控制部分八个发光二极管采用共阳极结构。输出信号从80C51单片机的P2口输出，每个P2.N(N从1-7)通过总线与其相对应一个发光二极管相连，发光二管与限流电阻相连，设置限流电阻的目的是限制流过发光二极管的电流大小，不至于使其因为热效应损坏。当P2.N(N从1-7)处于低电平的时候，与其相连的二极管便被点亮，通过对P2口的高低电平的控制便控制了发光二极管的点亮与熄灭。从而实现花样灯的变化。3.2.4 时钟及复位部分电路
