【正文】 微機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書交通與汽車工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書課 程 名 稱: 微機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì) 課 程 代 碼: 8234570 題 目: 基于單片機(jī)的LED流水燈設(shè)計(jì) 年級(jí)/專業(yè)/班: 學(xué) 生 姓 名: 學(xué)　　 號(hào): 開(kāi) 始 時(shí) 間: 2012 年 07 月 02 日完 成 時(shí) 間: 2012 年 07 月 06 日課程設(shè)計(jì)成績(jī)：學(xué)習(xí)態(tài)度及平時(shí)成績(jī)（30）技術(shù)水平與實(shí)際能力（20）創(chuàng)新（5）說(shuō)明書（計(jì)算書、圖紙、分析報(bào)告）撰寫質(zhì)量（45）總 分（100）指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日目 錄摘要…………………………………………………………………………………………21 引言………………………………………………………………………………………3 設(shè)計(jì)目的………………………………………………………………………………3 設(shè)計(jì)任務(wù)………………………………………………………………………………3 設(shè)計(jì)方法………………………………………………………………………………32 設(shè)計(jì)內(nèi)容和所用器件 …………………………………………………………………4 基本功能………………………………………………………………………………4 元件清單………………………………………………………………………………43 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………5 AT89C52……………………………………………………………………………… 5 單片機(jī)時(shí)鐘電路………………………………………………………………………11 單片機(jī)復(fù)位電路………………………………………………………………………114系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………12 proteus軟件環(huán)境介紹………………………………………………………………12 protel軟件環(huán)境介紹………………………………………… ……………………12 ……………………………………………………………………………13 LED顯示原理…………………………………………………………………………14 5 系統(tǒng)的調(diào)試過(guò)程…………………………………………………………………………16 原理圖與ERC檢查……………………………………………………………………16 PCB板圖………………………………………………………………………………176 仿真結(jié)果圖………………………………………………………………………………187系統(tǒng)調(diào)試存在的問(wèn)題……………………………………………………………………198 總結(jié)………………………………………………………………………………………209 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………2110 附錄…………………………………………………………………………………… 22 摘 要當(dāng)今社會(huì)，隨著人們物質(zhì)生活的不斷提高，電子產(chǎn)品已經(jīng)走進(jìn)了家家戶戶，無(wú)論是生活或?qū)W習(xí)，還是娛樂(lè)和消遣幾乎樣樣都離不開(kāi)電子產(chǎn)品，大型復(fù)雜的計(jì)算能力是人腦所不能勝任的，而且比較容易出錯(cuò)。計(jì)算器作為一種快速通用的計(jì)算工具方便了用戶的使用。計(jì)算器可謂是我們最親密的電子伙伴之一。本設(shè)計(jì)著重在于分析計(jì)算器軟件和開(kāi)發(fā)過(guò)程中的環(huán)節(jié)和步驟，并從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)出發(fā)對(duì)計(jì)算器設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的分析和研究。單片機(jī)由于其微小的體積和極低的成本，廣泛的應(yīng)用于家用電器、工業(yè)控制等領(lǐng)域中。在工業(yè)生產(chǎn)中。單片微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。本系統(tǒng)是基于MCS51系列單片機(jī)為核心的LED流水燈設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)8個(gè)LED燈變化方向和速度的可調(diào)。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 流水燈 1 引言 設(shè)計(jì)目的通過(guò)本次課題設(shè)計(jì)，應(yīng)用《單片機(jī)原理及應(yīng)用》等所學(xué)相關(guān)知識(shí)及查閱資料，完成簡(jiǎn)易LED流水燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以達(dá)到理論與實(shí)踐更好的結(jié)合、進(jìn)一步提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和設(shè)計(jì)的能力的目的。通過(guò)本次設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，可以使我在基本思路和基本方法上對(duì)基于MCS51單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一個(gè)比較感性的認(rèn)識(shí)，并具備一定程度的設(shè)計(jì)能力。 設(shè)計(jì)任務(wù)掌握MCS51系列的最小電路及外圍擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)方法；了解單片機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能及工作過(guò)程；設(shè)計(jì)LED流水燈系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)8個(gè)LED燈變化方向和速度的可調(diào)；完成主要功能模塊的硬件電路設(shè)計(jì)；用protel軟件完成原理電路圖和PCB板的繪制；用proteus軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的編程仿真。本流水燈實(shí)際上就是一個(gè)帶有八個(gè)發(fā)光二極管的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，即為由發(fā)光二極管、晶振、復(fù)位、電源等電路和必要的軟件組成的單個(gè)單片機(jī)。，；相反，；同理，～。對(duì)于LED燈流速控制設(shè)計(jì)思路，是用兩個(gè)燈點(diǎn)亮的時(shí)間差來(lái)控制流速，用延時(shí)的長(zhǎng)短來(lái)啟動(dòng)下一個(gè)燈的點(diǎn)亮。在方向控制子程序中判斷速度控制鍵是否按下，如果按下，則表示速度快，否則則表示慢速。對(duì)于主程序設(shè)計(jì)思路主程序中先判斷啟動(dòng)鍵是否按下，如果按下，在判斷方向控制鍵是否按下，如果按下則調(diào)用向左點(diǎn)亮燈的子程序，否則調(diào)用向右點(diǎn)亮燈的子程序。如果啟動(dòng)鍵沒(méi)有按下，則全部的燈都熄滅。在此我們還應(yīng)注意一點(diǎn)，由于人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)以及單片機(jī)執(zhí)行每條指令的時(shí)間很短，我們?cè)诳刂贫O管亮滅的時(shí)候應(yīng)該延時(shí)一段時(shí)間，否則我們就看不到“流水”效果了。2 設(shè)計(jì)內(nèi)容和所用器件：利用AT89C52作為主控器組成一個(gè)LED流水燈系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)8個(gè)LED燈變化方向和速度的可調(diào)。 表 21 元件清單表 元件名稱 型號(hào) 數(shù)量/個(gè) 用途 單片機(jī) AT89C52 1 控制核心 晶振　　　12MHZ 1 晶振電路 電容　　　 30μF　　　　2 晶振電路 電阻 10K 1 復(fù)位電路 電阻 1K 1 復(fù)位電路 電源 5V 1 提供電源 開(kāi)關(guān) BUTTON 4 提供信號(hào)　　　電容　　 10μF　　　　1　　　復(fù)位電路 LED燈 7SEGMPX1CC　　　　8　　　顯示電路3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) AT89C52AT89C52是51系列單片機(jī)的一個(gè)型號(hào)，它是ATMEL公司生產(chǎn)的。AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。　AT89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程,但不可以在線編程(S系列的才支持在線編程)。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本?！〖嫒軲CS51指令系統(tǒng) 8k可反復(fù)擦寫(1000次）Flash ROM 　　 32個(gè)雙向I/O口 256x8bit內(nèi)部RAM 　　 3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷 時(shí)鐘頻率024MHz 　　 2個(gè)串行中斷 可編程UART串行通道 　　 2個(gè)外部中斷源 共6個(gè)中斷源 　　 2個(gè)讀寫中斷口線 3級(jí)加密位 　　 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 AT89C52 P為40 腳雙列直插封裝的8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。功能包括對(duì)會(huì)聚主IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào)IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40 腳）和VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0~P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中，P0 端口（32~39 腳）被定義為N1 功能控制端口，分別與N1的相應(yīng)功能管腳相連接，13 腳定義為IR輸入端，10 腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS（18腳）和SCLS（19腳）端口，12 腳、27 腳及28 腳定義為握手信號(hào)功能端口，連接主板CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測(cè)及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。P0 口P0 口是一組8 位漏極開(kāi)路型雙向I/O 口， 也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8 個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口P0 寫“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash 編程時(shí)，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。P1 口P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯　　門電路。對(duì)端口寫“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉　　電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)?！　∨cAT89C51 不同之處是， 還可分別作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 的外部計(jì)數(shù)輸入（）和輸入（），　　參見(jiàn)表1?！　lash 編程和程序校驗(yàn)期間，P1 接收低8 位地址。 表31 引腳號(hào) 功能特性 T2，時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)/計(jì)數(shù)器2）P2 口P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯　門電路。對(duì)端口P2 寫“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR 指令）時(shí)，P2 口送出高8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn)8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVX @RI 指令）時(shí)，P2 口輸出P2 鎖存器的內(nèi)容。　　Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。P3 口P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口。P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏　　輯門電路。對(duì)P3 口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。