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1、 单片机课程设计(论文)任务书 信息工程学院学院计算机科学与技术 专业计算机2023-1 班一、课程设计(论文)题目基于单片机多模式的带音乐跑马灯设计二、课程设计(论文)工作自 2023年 6月 11日起至 2023年6月 24日止。三、课程设计(论文) 地点:四、课程设计(论文)内容规定：1本课程设计的目的 （1）运用所学单片机的理论知识进行软硬件整体设计，培养学生分析、解决问题的能力，锻炼学生理论联系实际、综合应用的能力。（2）使学生掌握系统各功能模块的基本工作原理； （3）培养学生基本掌握电路设计的基本思绪和方法； （4）使学生掌握接受系统调试； （5）培养学生分析、解决问题的能力； （
2、6）提高学生的科技论文写作能力。 2课程设计的任务及规定1）基本规定： 1、有八个发光二极管做跑马灯，其中跑马灯有8种模式。2、有专门的键盘用以切换跑马灯的模式，并且对于任何一种跑马灯模式都可以对亮灯速度进行控制。3、每一种跑马灯模式用LED数码管进行显示。4、当跑马灯处在一种模式时，随着的音乐响起，音乐至少有3首，并可以对其进行切换。2）创新规定： 在基本规定达成后，可进行创新设计，如改善电路性能；对系统进行仿真分析。3）课程设计论文编写规定（1）要按照书稿的规格打印誊写毕业论文（2）论文涉及目录、绪论、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等（3）毕业论文装订按学校的统一规定完毕4）答辩与评分标
3、准： （1）完毕原理分析：20分； （2）完毕设计过程：30分； （3）完毕调试：30分；（4）回答问题：20分。 5）参考文献：（1）张毅刚 彭喜元 彭宇.单片机原理及应用M.北京：高等教育出版社（2）谭浩强.C程序设计教程M.北京：清华大学出版社 （3）6） 课程设计进度安排内容 天数地点 构思及收集资料 2 图书馆组装与调试 5 实验室撰写论文 3 图书馆、实验室 学生署名： 2023 年 6 月 24 日课程设计(论文)评审意见（1）完毕原理分析（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）； （2）设计分析（30分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）； （3）完毕调试（
4、30分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（4）回答问题（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（5）格式规范性及考勤是否降等级：是（）、否（） 评阅人： 职称： 副专家 2023年 6 月 27 目录一、设计概述51.1设计目的：51.3设计作用：51.4设计规定：5二、 设计的具体实现62.1系统概述62.2各模块分析72.2.1主控芯片STC90C5172.2.2 STC90C51性能简介72.2.3 LED显示部分72.2.4模式显示部分82.2.5单片机部分9三、 硬件电路设计及描述93.1 LED93.2数码管93.3复位电路及晶振电路103.4蜂鸣器及按键
5、10四、 程序设计思想及流程114.1程序设计思绪114.2音乐部分设计13五、 电路的安装与调试14六、 总结16七、 参考文献17附录18实物图18程序清单18 摘 要 跑马灯，顾名思义，就是“会像马儿同样跑动”的小灯，故取名“跑马灯”。跑马灯在单片机系统中一般是用来指示和显示单片机的运营状态，一般情况下，单片机的跑马灯由多个LED发光二极管组成。 在单片机运营时，可以在不同状态下让跑马灯显示不同的组合，作为单片机系统正常的指示。当单片机系统出现故障时，可以运用跑马灯显示当前的故障码，对故障做出诊断。此外，跑马灯在单片机的调试过程中也非常有用，可以在不同时候将需要的寄存器或关键变量的值显示
6、在跑马灯上，提供需要的调试信息。 本设计使用STC90C51芯片，运用P0的8个端口连接8个发光二极管，通过P0.0到P0.7的值控制“跑马灯”的亮灭,以达成显示效果。设计的中断程序要对多个按键动作进行响应，灯光变换的把戏有8种，用按键k1切换。按下k1键，程序将按八种模式循环切换，每按一次K1键，切换一次跑马灯模式，同时切换音乐。关键词 跑马灯；单片机；LED发光二极管一、设计概述1.1设计目的：运用所学单片机的理论知识进行软硬件整体设计，培养学生分析、解决问题的能力，锻炼学生理论联系实际、综合应用的能力。通过实践动手制作硬件和软件，综合应用本学期所学的单片机知识，达成加深学习该专业知识的目
7、的。1.2设计内容：基于单片机的多模式带音乐跑马灯设计.1.3设计作用： 通过发光二极管的动态闪亮，显示非常炫目的效果，应用于各种建筑物，大楼，酒吧，KTV，夜总会等娱乐场合，拖尾灯，以及各种休闲娱乐场合用的动态灯光显示,同时加上音乐的效果，可以制作出各种各样的炫目多彩的霓虹灯，为夜晚带来不同样的光彩。1.4设计规定： 1、有8个发光二极管做跑马灯，其中跑马灯有8种灯亮模式。 2、有专门的键盘用以切换跑马灯的模式，并且对于任何一种跑马灯模式都可以对亮灯速度进行控制。 3、每一种跑马灯模式用LED数码管进行显示。 4、当跑马灯处在一种模式时，随着的音乐响起，音乐至少有3首，并可以对其进行切换.二
8、、 设计的具体实现2.1系统概述本设计的规定是设计一个有多种功能的走马灯，有多种不同的显示方式，速度控制功能，这里的速度控制尚有显示方式都是由单片机内部的程序控制，在这里我将8个光二极管接在P0，通过程序控制这个端口的电平高低，将8个光二极管的正极接电源，负极接P0口，即发P0口的相应端口为高电平时，发光二极管的两端都为高电平，所以发光二极管不亮，当发光二极管的相应端口为低电平时就能被点亮。再通过程序循环的让各个端口以不同的方式点亮来达成走马的效果，并且当中要有一定的延时，延时时间小于人眼视觉暂留时间，否则人眼看上去每个灯都是亮的也就没有跑马效果。单片机演奏一个音符，是通过引脚，周期性的输出一
9、个特定频率的方波。这就需要单片机，在半个周期内输出低电平、此外半个周期输出高电平，周而复始。半个周期的时间是多长呢？众所周知，周期为频率的倒数，可以通过音符的频率计算出半周期。演奏时，要根据音符频率的不同，把相应的、半个周期的定期时间初始值，送入定期器，再由定期器准时输出高低电平。 系统框图如图一： 蜂鸣器LED显示阵列MCU(STC90C51)12M晶振复位电路8段共阴数码管键盘 图一 系统框图2.2各模块分析 2.2.1主控芯片STC90C51STC90C516RD+系列单片机是宏晶科技推出的新一代超性能、高速、低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟
10、/机器周期可任意选择，内部集成MAX810专用复位电路，时钟频率在12MHz以下时，复位脚可直接接地。且兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央解决器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的STC90C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 2.2.2 STC90C51性能简介 STC90C51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，256bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，3个16位可编程定期计数器,2个全双工串行通信口，看门
11、狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。 此外，STC90C51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设立省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定期计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。STC90C51芯片引脚图如图二： 图二 STC90C51芯片引脚图 2.2.3 LED显示部分显示部分用8个发光二极管接在P0，这里需要注意的是P0口出I/O口输入输出的时候需要加上拉电阻，通过程序控制P0的8个端口按照一定的方式依次为低电平以点亮相应端口的LED。此时通过按按键K1来切换跑马灯的模式，同时切换音乐。按按键K
12、2来控制跑马灯的速度。LED阵列如图三： 图三 LED显示阵列 2.2.4模式显示部分 模式即跑马的方式，共8种。相应方式由数码管显示出来，每当模式按钮按下时，相应的模式加一 ，数码管显示相应模式。本次实验数码管采用的是共阴极八段数码管，只对其 a b c d e f g 段编程。共阴数码管结构如图四： a 各段代码 b 实物外观 图四 共阳数码管结构 2.2.5单片机部分 该部分重要涉及功能的实现方式，即程序编写。程序要实现的功能涉及读键盘，通过对读入键盘的值控制LED点亮方式和数码管显示。键盘有两个按键K1、K2，K1控制LED点亮模式，K2键控制跑马灯速度。不管K1被按下多少次，LED八
13、种点亮模式是循环的，K2键控制速度分别有上限和下限的，每当按下K2键，跑马灯的速度相应的减慢一个级别，当达成下限时，再次按K2键，跑马灯的速度变成最快的，和K1键类是，速度也是用了一个循环。三、 硬件电路设计及描述3.1 LED 本设计使用STC90C51芯片，运用P0的8个端口连接8个发光二极管，通过P0.0到P0.7的值控制“跑马灯”的亮灭,以达成显示效果，这里需要注意的是P0口内部没有上拉电阻，是开漏的，不管它的驱动能力多大，相称于它是没有电源的，需要外部的电路提供，作普通I/O输入输出，需要外接上拉电阻。连接图如图五所示。 图五 硬件电路LED二极管连接图 3.2数码管 本次实验采用的数码管是一位八段数码管，所以不需要位选，在硬件设计中我将数码管各个引脚接在芯片的P2口，同时加上上拉电阻，连接图如图六所示 图六 数码管硬件电路连接图3.3复位电路及晶振电路 对单片机来说，最小系统一般应当涉及复位电路、晶振电路 复位电路：有电容串联电阻构成，当系统一上电，RST脚将会出现高电
