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1、单片机流水灯系统设计学生 专业班级 学 号 指导教师 2015年4月25日 / 摘要自计算机问世以来，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、机电一体化产品、智能接口、计算机通信以与单片机的多级系统等领域。本文主要讲的是单片机，课题名称为单片机流水灯控制，它使我们学会了如何使用单片机控制我们日常生活
2、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。本课题详细地介绍了一种由MCS-89C51集成块编程实现的控制电路，它完成了单片机流水灯控制功能，并给出了具体的硬件电路和相应的程序。这种控制电路可靠性，灵活性高，使用围广，特别适合中小城市的交通灯、霓虹灯等的应用。而且，它对其他类似系统的开发具有一定的借鉴意义。通过本次实训实习，其目的是让电子信息工程专业的毕业生通过自己动手制作一些实际电子产品，掌握一定的电子产品设计、制作技能和调试技术，巩固电子技术的理论知识，锻炼和提高学生的动手能力和综合运用知识解决实际问题的能力与实践动手能力。让学生完全体验电子产品开发的全
3、过程，整个电路的制作、调试，让学生完全自己动手完成，真正受到工程实践的基本训练，培养成为电子信息领域的高级应用型技术人才。关键词：单片机；集成块；I/O口；接口技术信号灯。目录摘要1前言31概述41. 1什么是单片机412单片机的发展413 单片机的应用52 原理621 流水灯电路原理图与工作原理62.2发光二极管72.3晶体震荡器73编程83.1 单片机应用系统的软件设计83.2编程84 仿真调试1941软件仿真19结论20前言随着单片机功能的飞速发展，单片机的应用领域已经广泛渗透到了国民经济的各个领域，无是无处不在影响着每个现代人的生活。单片机技术的出现给现代工业测控领域带来了一次技术革命
4、。目前，单片机仍以其高可靠性、高性价比，在工业控制系统、数据采集系统、智能画仪器仪表、智能家电等诸多领域得到了广泛的应用。作为将要从事单片机应用系统开发方面的技术人员，掌握单片机的应用技术是必要的。在单片机的应用过程中，单片机只是应用系统的一个核心部件，为把单片机系统应用于不同的领域，只掌握单片机的基础知识是远远不够的，要想构成一个完善的应用系统，还要熟悉执行机构与硬件接口电路的应用特性，同时，还应该掌握系统的结构布局、印刷电路板的结构布局与软件的设计技巧这些书本上学不到的知识，因此为设计出完善的应用系统，必须在实际工作中勤于实践，逐步积累这方面的经验。当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电
5、子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。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就是单片机。目前，一个学习与应用单片机的高潮正在工厂、学校与企事业单位大规模地兴起。学习单片机的最有效方法就是理论与实践并重，次此用AT89C51单片机自制了一款简易的流水灯，重点介绍了其软件编程方法，以与给单片机初学者以启发，更快地成为单片机领域的优秀人才。电子技术课程设计是电子技术课程的实践性环节，是对所学的电子技术基本理论知识的综合运用。课程设计是根据某一课题技术指标或逻辑功能的要求，进
6、行电路的独立设计，实验安装和调试，在实验板上进行电子产品的制作和写出实验总结报告。根据这次课程设计的容和要求，我首先进行了整体方案的构思，通过在图书馆和上网查阅资料，并分析和比较，选取了一种简单而且可行性高的方案。此方案主要由延时电路、定时计数电路、主控电路、程序译码驱动电路等组成。通过查阅有关书籍、上网和综合已学机以与电子技术的知识，并考虑到电路的工作稳定性，设计成本低，电路简单，功耗低等因素，同时还留有余地用于电路的功能扩展，鉴于此选用了比较常见的元器件来构成各单元电路，选取所须的元件后，对各电路元件的参数进行了计算，然后进实验室进行电路的安装和调试。经过几天紧的电路安装和调试，期间还进行
7、了部分方案的的单片修改和改进，实现了课程设计的主要任务和具体要求。1 概述1. 1什么是单片机单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。 可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成（如图1所示）。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦
8、称微控制器）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上.单片机的应用领域 ： 1.单片
9、机在智能仪器仪表中的应用； 2.单片机在工业测控中的应用； 3.单片机在计算机网络和通讯技术中的应用； 4.单片机在日常生活与家电中的应用； 5.单片机在办公自动化方面。 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以与程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制
10、的科学家、工程师。12单片机的发展单片机就是在一块硅片上集成了中央处理器CPU(Central Processing Unit)、随机存储器RAM(Random Access Memory)、只读存储器ROM(Read Only Memory)、中断系统、定时/计数器和多种I/O口（Input/Output Ports）的一个不带外部设备的微型计算机。它具有计算机的基本属性，所以可以称它为单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)，简称单片机。1971年微处理器研制成功后不久，就出现了单芯片的微型计算机，即单片机。最早的单片机是一位的。1976年Intel公司推出了第
11、一代8位单片机的代表产品-MCS-48系列单片机8048，它将CPU、串行口、定时器和128BRAM集成在一块芯片，使用的是NMOS工艺。在MCS-48成功的刺激下，出现了第二代单片机产品。在第二代单片机中，IntelMCS-51进入中国市场最早，过渡到CMOS工艺的80C51要迟一些。1982年以后，高速低功耗CHMOS工艺的出现，使许多公司生产与80C51兼容的单片机，并扩展了其功能。8位单片机后，还出现了16位的单片机，1983年Intel公司推出的MCS-96系列单片机就是其中的典型代表之一。近10年来出现的具有许多新特点的单片机，可以称之为第三代单片机。目前单片机的存容量可以做得相当
12、大，I/O功能也已足够地丰富，可以不用外加扩展芯片；大多数单片机都提供可由用户编程的OTPROM型式；随着单片机程序存储空间的扩大，在空余空间可以嵌入实时操作系统等软件，以提高单片机的性能和产品开发效率；扩展方式从并行总线型发展出各种串行总线，如IC总线、USB总线、CAN总线等；有的单片机集成了多个CPU，将数字信号处理器、精简指令集计算机等集成到单片机中的产品也不断出现；另外，在抗干扰、抗噪声、提高可靠性、功耗管理等方面的新技术也不断的出现。单片机虽然种类繁多，但就其应用情况看，功能最强的16位机属于日立公司的H8/3048系列，8位机要数Intel公司的MCS-51系列。13 单片机的应
13、用在生产和生活的各个领域中，凡是有自动控制要求的地方都会有单片机的出现。单片机的应用有利于产品小型化、多功能化和智能化，而且抗干扰能力强，可在各种恶劣的环境下可靠的工作，成本也较低。所以单片机的应用已极为广泛，它在工业自动化、工业测控、智能仪器仪表、家用电器、信息与通信、军事装备等方面都在发挥着“微电脑控制”的作用。较高档的单片机都有通信接口，因而为单片机在计算机网络与通信设备中的应用创造了很好的条件。在微波通信、短波通信、载波通信、光纤通信和程控交换等设备、仪器中都能找到单片机的应用，如通信系统中的监控、自适应控制系统，频率合成，声像处理，数字滤波，自动拨号无线网，自动呼叫应答设备与程控调度
14、分机等。单片机广泛应用的意义在于它正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法，以前必须由模拟电路和数字电路实现的大部分控制功能，现在可使用单片机通过编程序来实现了。这种以软件取代硬件，并能提高系统性能的微电脑控制技术是对传统控制技术的一种革命。随着单片机产品功能的更强大、更先进，应用单片机来实现的微电脑控制技术一定会不断发展和完善。2 原理21 流水灯电路原理图与工作原理 流水灯的电路原理图2.2发光二极管发光二极管是由III-IV族化合物半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，
15、电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子一部分与多数载流子复合而发光。如图1所示：假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，在与空穴复合发光。除了这种复合发光外，还有些电子被非发光中心捕获，而后在与空穴复合。每次释放的能量不大，不可能形成可见光。发光的复合量相对于非发光的复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散去发光的，所以光线仅在靠近PN结面数um以产生。发光二极管的特性有极限参数的意义、电参数的意义。极限参数的意义有允许功耗、最大正向直流电流、最大反向电压和工作环境。电参数的意义有光谱分布和峰值波长、发光强度、光谱半宽度、半直角和视角、正向工作电流、正向工作电压和V-I特性。发光二极管的应用：由于发光二极管的颜色、尺寸、形状、发光强度与透明情况等不同，所以使用发光二极管时应根据实际需要进行恰当选择。由于发光二极管具有最大正向电流、最大反向电压的限制，使用时，应保证不超过此值。发光二极管被广泛应用于各种电子仪器和电子设备中，可作为电源指示灯、电平指示或微光源之用。红外发光二极管被常用于电视机、录象机等的遥控中。2.3晶体震荡器石英晶体振荡器是一种高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于彩
