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1、摘要自人类发明计算机以来，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漓尽致，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。关键词:单片机、可编程控制器、多按键花样流水灯、准确。前言单片微型计算机简称单片机（single-chipmicroco
2、mputer）,又称为单片机微型控制器（single-chipmicrocontroller）,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算机系统。从1971年出现单片机的雏形开始，短短四十多年的时间里，单片机便社会各领域中得到了广泛的应用在流水灯控制系统中，单片机更是取代了由齿轮调节延迟时间的旧式控制系统，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
3、产品、智能接口、计算机通信以及单片机的多级系统等领域。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。 目录摘要1前言2第一章设计目的和要求41 设计目的42 设计基本要求4第二章80c51单片机简介480c51单片机4引脚介绍：5总线系统：6第三章：方案设计任务分析7第四章软件设计91中断子程序92跑马灯子程序93流水灯子程序94戏水灯子程序105循环子程序106 延时子程序11第五章：硬件系统设计121时钟及复位部分电路122主控系统133花样灯输出控制部分14第六
4、章：系统仿真151 KeilC51仿真152 proteus仿真18第七章：课程设计与总结20参考文献21第一章设计目的和要求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 设计基本要求1）选择一个I/O口控制八只流水灯。2）设置四个按键K1K4，按下K1跑马灯，K2流水灯，K3戏水灯，K4则循环三种控制方式。3）跑马灯：共8个LED逐次点亮，每隔100ms点亮一个LED，点亮100ms后关闭。4）流水灯：共8个LED逐次点亮，每隔100ms点亮一个LED，点亮10
5、0ms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。5）戏水灯：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。第二章80c51单片机简介80c51单片机80C51单片机属于MCS-51系列单片机，由Intel公司开发，其结构是8048的延伸，改进了8048的缺点，增加了如乘（MUL）、除（DIV）、减（SUBB）、比较（PUSH）、16位数据指针、布尔代数运算等指令，以及串行通信能力和5个中断源。采用40引脚双列直插式DIP（DualI
6、nLinePackage），内有128个RAM单元及4K的ROM。80C51有两个16位定时计数器，两个外中断，两个定时计数中断，及一个串行中断，并有4个8位并行输入口。80C51内部有时钟电路，但需要石英晶体和微调电容外接，本系统中采用12MHz的晶振频率。由于80C51的系统性能满足系统数据采集及时间精度的要求，而且产品产量丰富来源广，应用也很成熟，故采用作为控制核心。MCS-51系列单片机内部采用模块式结构，其结构组成框图如图所示。引脚介绍：引脚是单片机和外界进行通信的通道连接点，用户只能通过引脚组建控制系统。从应用的角度来看，引脚的应用是单片机应用的一个重要基础。因此熟悉引脚是学习应用
7、单片机的基础。单片机的40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。 电源: VCC - 芯片电源，接+5V； VSS - 接地端； 时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 控制线:控制线共有4根， ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲 ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址 PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。 PSEN:外ROM读选通信号。 RST/VPD:复位/备用电源。 RST（Reset）功能：复位信号输入端。 VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。 EA/Vpp:内外ROM
8、选择/片内EPROM编程电源。 EA功能：内外ROM选择端。 Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。 I/O线80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。 P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。P0口输入时需要接上拉电阻才能置1：MCS-51系列单片机的引脚封装主要有：PDIP40、PLCC44和PQFP/TQFP44。不同封装的芯片其引脚的排列位置有所不同，但他们的功能和特性都相同。方形封装（PLCC44和POFP/TQFP44）有44引脚，其中4个NC为空引脚。采用40引脚PDIP封装的
9、80C51单片机的引脚排列及逻辑符号如图所示。 引脚示意图由于工艺及标准化等原因，芯片的引脚数量是有限的，但单片机为实现控制所需要的信号数目却远远超过其引脚数目。为解决这一矛盾，单片机的某些信号引脚被赋予双重功能。PDIP封装的80C51单片机的引脚排列及逻辑符号图总线系统：所谓总线，就是连接单片机与各外部器件的一组公共的信号线。当系统要求扩展时，单片机要与一定数量的外部器件和外围设备连接。如果各部件及每一种外围设备都分别用各自的一组线路与CPU直接连接，那么连线将会错综复杂，甚至难以实现。为了简化硬件电路的设计和系统结构，常用一组线路，并配以适当的接口电路来与各个外部器件和外围设备连接，这组
10、共用的连接线路就是总线。采用总线结构便于扩展外部器件和外围设备，而统一的总线标准则使不同设备间的互连更容易实现。利用片外引脚可以构造MCS-51系列单片机的三总线结构。单片机的引脚除了电源端VCC、接地端VSS、复位端RST、晶振接入端XTAL1和XTAL2、通用I/O口的P1.0P1.7以外，其余的引脚都是为实现系统扩展而设置的。用这些引脚构造的单片机系统的三总线结构如图所示MCS-51系列单片机片外三总线结构第三章：方案设计任务分析I/O口及总线分配：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
11、个开关K1,K2,K3,K4相连作为输入控制口，采用外部中断的控制方式控制各种花样灯的开通。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。花样流水灯控制系统软件流程图。第四章软件设计1中断子程序T0INT: JNB P1.0,PAOMA1 JNB P1.1,LIUSHUI2 JNB P1.2,XISHUI3 JNB P1.3,XUNHUAN4 ;判0转移到相应亮灯方式 MOV P2,#0FFH ;P2口至高电位，关闭所有LED RETI ;中断返回 2跑马灯子程序先让P2口全部为高
12、电平，让后让P2.1口点亮，考虑到人眼的视觉暂停效应，延时100ms,在通过移位指令依次点亮别的口，没点亮一个灯延时100ms.PAOMA1: ;跑马灯程序 MOV P2,#0FFH MOV A,#0FEH LOOP1: MOV P2,A LCALL DELAY RL A JNB P1.0,LOOP1 ;开关闭合继续循环执行 SJMP T0INT ;返回到T0INT继续判断 3流水灯子程序依次点亮八个LED灯，没点亮一个延时100ms,当全部点亮时，延时100ms,关闭所有的LED灯，继续从头开始循环。LIUSHUI2: ;流水灯程序 CLR P2.0 ;点亮P2.0口 LCALL DELAY
13、 CLR P2.1 LCALL DELAY CLR P2.2 LCALL DELAY CLR P2.3 LCALL DELAY CLR P2.4 LCALL DELAY CLR P2.5 LCALL DELAY CLR P2.6 LCALL DELAY CLR P2.7 LCALL DELAY MOV P2,#0FFH ;P2口熄灭 LCALL DELAY JNB P1.1,LIUSHUI2 ;若开关闭合则循环执行 SJMP T0INT4戏水灯子程序先点亮1、3、5、7号LED延时100ms后关闭，再点亮2、4、6、8号LED，延时100ms后关闭，循环执行上述程序。XISHUI3: ;戏水灯程序 MOV P2,#55H ;点亮1,3,5,7号灯 LCALL DELAYMOV P2, #0FFH ;熄灭1,3,5,7号灯LCALL DELAY MOV P2,#0AAH ;点亮2,4,6,8号灯 LCALL DELAYMOV P2 ,#0FFH ;熄灭2,4,6,8号灯LCALL DELAY JNB P2.2,XISHUI3 ;循环点亮P2口SJMP T0INT5循环子程序XUNHUAN4: ;顺序循环执行三种花样灯 MOV P2,#0FFH MOV A,#0FEH LOOP2:
