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1、* * 大 学物理学院单片机花样流水灯设计实验课题：花样流水灯设计班级：物理 *姓名：*学号：摘要】当今时代的智能控制电子技术，给人们的生活带来了方便和舒适，而 每到晚上五颜六色的霓虹灯则把我们的城市点缀得格外迷人，为人们生活 增添了不少色彩。制作流水灯的方法有很多种，有传统的分立元件，由数字逻辑电路构 成的控制系统和单片机智能控制系统等。本设计介绍一种简单实用的单片 机花样流水灯设计与制作，采用基于MS-51的单片机AT89C51和发光二极 管、晶振、复位、电源等电路以及必要的软件组成的以AT89C51为核心， 辅以简单的数码管等设备和必要的电路，设计了一款简易的流水灯电路板 并编写简单的程
2、序，使其能够自动工作。本设计用 AT89C51 单片机为核心自制一款简易的花样流水灯，并介绍了 其软件编程仿真及电路焊接实现，在实践中体验单片机的自动控制功能。 该设计具有实际意义，可以在广告业、媒体宣传、装饰业等领域得到广泛 应用。关键字：AT89C51单片机流水灯数码管概述】1. 单片机及其发展概况单片机又称为单片微计算机，其特点是将微型计算机的基本功能部件（如中央处理器（CPU）、存储器、输入接口、输出接口、定时/计数器及终 端系统等）全部集成在一个半导体芯片上。单片机作为一种高集成度微型 计算机，已经广泛应用于工业自动化控制、智能仪器仪表、通信设备、汽 车电子与航空航天电子系统、智能家
3、居电器等各个领域。2. Protues仿真软件简介Protues以其数量众多的元件数据库、标准化的仿真仪器、直观的捕获 界面、简洁明了的操作、强大的分析测试、可信的测试结果, 为电子工程 设计节约研发时间，节省了工程设计费用。利用Protues软件设计一款通 过数码管显示计数时间的流水灯电路及Ke il C软件编程后，再将两者关联 则可以简单快速的进行仿真。【实验设计目标】设计要求以发光二极管作为发光器件，用单片机自动控制，对8个LED 灯设计至少3种流水灯显示方式，每隔20秒变换一次显示花样，计时通过 一个二位七段数码管显示。设计方案】1.设计原理AT89C51单片机内部包括微处理器、存储器
4、（存放程序指令或数据的ROM、RAM等）、输入/输出口（I/O 口）及其他功能部件如定时/计数器、中 断系统等。它们通过地址总线、数据总线和控制总线连接起来。要实现流水灯功能，只要将发光二极管Led 1Led8依次点亮、熄灭，8只LED灯便会一亮一暗的做流水灯状，设计花样时可依此类推。此外还应 注意的是人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的时间很短，所以 控制二极管亮/灭的时候应延时一段时间，否则将无法以肉眼观察到“流水” 等花样效果。2.电路原理图C130pF口 X1C220pFR210kCRYSTALC31001uFU1XTAL1P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2XT
5、AL2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6RSTP0.7/AD7P2.0/A8ESENP2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11ALE EAP2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P1.0P3.0/RXDP1.1P3.1/TXDP1.2P3.2/INT0P1.3P3.3/INT1P1.4P3.4ZI0P1.5P3.5/I1P1.6P3.6/WRP3.7/RDLED-BIGYLED-YELLOW3. 器件配置清单元件数量元件数量电阻100 Q15二位七段数码管1电阻10KQ1LED8瓷介电容30pF2AT89S511电解电容100uF1CD
6、4511140脚接插件1晶振110脚接插件24. AT89C51 简介AT89C51单片机有多种封装形式，常见的有DIP封装、PLC封装、TQFP 封装，为了使用的方便通常使用DIP 封装形式的单片机。外部共有40个引 脚，图6为引脚的排列图。40个引脚大致可分为4大类：电源、时钟、控 制和I/0引脚，5. 芯片擦除整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合， 并保持ALE管脚处于低电平10ms来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被 写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外， AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软
7、件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结 振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。6. 实验流程程序编写】ORG 30HSTART:MOV DPTR,#TABLELP1:MOV A,#00HMOVC A,A+DPTRCJNE A,#1BH,LP2JMP STARTLP2:MOV P2,ALCALL DELAYINC DPTRJMP LP1DELAY:MOV R7,#10HDE1:MOV R6,#200DE2:MOV R5,#248DJNZ R5,$DJNZ R6,DE2DJNZ R7,
8、DE1RETTABLE:DB 0feH,0fdH,0fbH,0f7HDB 0efH,0dfH,0bfH,07fHDB 0bfH,0dfH,0efH,0f7HDB OfbH,OfdH,OfeH,OffHDB 0aaH,55H,0aaH,55HDB 0aah,55h,0ffHDB 0f0H,0fH,0f0H,0fH,0ffHDB 33H,0ccH,33H,0ccHDB 33H,0ccH,0ffHDB 1BHEND【仿真调试】打开Keil C软件将上面程序输入，调试无误后编译输出.hex文件, 打开Pro teus软件，将之前编译好的.hex文件加入到芯片中，开始运行 仿真。数码管计时，每隔20秒，
9、Led灯显示变换一次流水花样。图一图-9R-【设计实物图】实物正面图实物反面图【实验小结】验证过程中，遇到两个问题：1.调试后期有1个Led灯无法。2.数码管不能正确显示数字。检查后排除电路接错误的可能。出现第一个问题是由于那1个LED灯 烧坏。第二个问题是数码管管脚插槽接触不良，无法正常运作，外接电线 后能正常用作。结束W此次实验缺点在于器件排版不够合理美观，焊接工艺不足及对一些工 具的安全使用、细小器件的保护意识不足。基于Protues和Keil的单片机仿真开发及其应用，使得缺乏实验条件 或实际焊接/制板难度较大的学习内容能够很方便地仿真研究，或者清晰地 观察到不便观察实验现象的学习内容，因而利用仿真能够更快捷地了解及 实现电子设计的自动化。
