【正文】 單片機(jī) 接口 電路 及外 設(shè)等 控 制 程 序 電路板 硬件 軟件 圖 32 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的組成 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 第 7 頁(yè) （ Instruction Register,簡(jiǎn)稱(chēng) IR）、指令譯碼器（ Instruction Decoder,簡(jiǎn)稱(chēng) ID）及控制電路等。8051 單片機(jī)的內(nèi)部組成如圖 33 所示。其由硬件和軟件兩部分組成，二者相互依賴(lài)，缺一不可。隨著半導(dǎo)體集 成工藝的不斷發(fā)展，單片機(jī)的集成度將更高、體積將更小和功能更強(qiáng)。 單 片 機(jī) 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 顯示電路 按鍵電路 彩燈控制電路 圖 22 單片機(jī)控制原理框圖 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 第 5 頁(yè) 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 主控芯片的介紹 單片微型計(jì)算機(jī)（ Single Chip Microputer）簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)，是指 集成在一個(gè)芯片上的微型計(jì)算機(jī)，它的各種功能部件，包括 CPU(Central Processing Unit) 、存儲(chǔ)器（ Memory）、基本輸入 /輸出 (Input/Output, 簡(jiǎn)稱(chēng) I/O)接口電路、定時(shí) /計(jì)數(shù)器和中斷系統(tǒng)等，都制作在一塊集成芯片上，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。二者相比較方 案一的電路和操作比較復(fù)雜，最后一點(diǎn)就是數(shù)碼管不顯示模式個(gè)數(shù)，這樣不利于我們直觀的看出顯示的模式個(gè)數(shù)，也不利于我們調(diào)節(jié)當(dāng)按下模式鍵多次時(shí)會(huì)使我們混亂現(xiàn)象。本設(shè)計(jì)采用了 51 單片機(jī) 來(lái)控制，原理框圖如 22 所示。由于 RP 的阻值較大，所以有較大的速度調(diào)節(jié)范圍。本次設(shè)計(jì)的方案中采用了 CD4017 芯片和 NE555 芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)變化的需要，采用 CD4017 芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖信號(hào)的分配，使得輸出時(shí)序就是與時(shí)鐘同步的高電平，寬度等于時(shí)鐘周期， NE555 產(chǎn)生連續(xù)脈沖輸入， CD4017 有連續(xù)脈沖輸入時(shí)，其對(duì)應(yīng)的輸出端依次變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài)，直接用作順序脈沖發(fā)生器，配合二極管，進(jìn)而形成相應(yīng)的多功能流水彩燈電路。由單一顏色的幾個(gè)按固定的次序來(lái)點(diǎn)亮的，有多個(gè)不同顏色的燈構(gòu)成某一圖案依次點(diǎn)亮的也有多排廣告燈按多種組合好的次序循環(huán)點(diǎn)亮的等。在現(xiàn)在諸多的娛樂(lè)場(chǎng)所、理發(fā)店、賓館、飯店、公司等的門(mén)外，都可以看到各式各樣的廣告流水燈。本系統(tǒng)具有體積小、硬件少、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及容易操作等特點(diǎn)。電子設(shè)計(jì)也就成為整個(gè)的綜合體。 3．利用單片機(jī)控制十六個(gè) LED 顯示。 信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 設(shè)計(jì)題目 : 走馬燈多工作模式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專(zhuān) 業(yè) : 應(yīng)用電子技術(shù) 班 級(jí) : 應(yīng)電 083 學(xué) 號(hào) : 姓 名 : 指導(dǎo)教師 : 二 0 一 0 年七月十日 信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 學(xué) 生 姓 名 學(xué)號(hào) 0 班級(jí) 應(yīng)電 083 專(zhuān)業(yè) 應(yīng)用電子技術(shù) 設(shè)計(jì)（或論文）題目 走馬燈多工作模式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師姓名 職 稱(chēng) 工作單位及所從事專(zhuān)業(yè) 聯(lián)系方式 備 注 講師 /工程師 院 1 設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容： 運(yùn)用電子技術(shù)知識(shí)、單片機(jī)技術(shù)和技能設(shè)計(jì)一個(gè)走馬燈。 4． 具有加速、減速可調(diào)的功能。通過(guò)電子設(shè)計(jì)可以培養(yǎng)學(xué)生的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，加強(qiáng)實(shí)踐能力和動(dòng)手操作能力以及能力。 關(guān)鍵詞 AT89C51；單片機(jī)；發(fā)光二極管；彩燈；多種變化 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 第 2 頁(yè) 第 1 章 緒論 當(dāng)今時(shí)代是一個(gè)新技術(shù)層出不窮的時(shí)代，在電子領(lǐng)域尤其是自動(dòng)化智能控制領(lǐng)域，傳統(tǒng)的分立元件或數(shù)字邏輯電路控制的系統(tǒng)，正以前所未見(jiàn)的速度被單片機(jī)智能控制系統(tǒng)所取代。所謂 “廣告流水燈 ”，就是將一系列的顏色的廣告燈連接在一起，然后令這些燈按一定的次序逐個(gè)或者幾個(gè)的一次點(diǎn)亮或熄滅。這次設(shè)計(jì)的廣告流水燈，就是這些廣告燈中的類(lèi)型。原理電路圖由振蕩電路、譯碼電路和光源電路 三部分組成。燈光流動(dòng)控制器由一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)脈沖分配器 CD4017 和若干電阻組成。 NE555 CD 4017 彩 燈 控 制 電 路 CD 4017 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 第 4 頁(yè) 方案論證 方案一采 用了 CD4017 芯片和 NE555 芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)變化的需要，采用 CD4017 芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖信號(hào)的分配，使得輸出時(shí)序就是與時(shí)鐘同步的高電平，寬度等于時(shí)鐘周期，NE555 產(chǎn)生連續(xù)脈沖輸入， CD4017 有連續(xù)脈沖輸入時(shí)，其對(duì)應(yīng)的輸出端依次變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài)，直接用作順序脈沖發(fā)生器，配合二極管，進(jìn)而形成相應(yīng)的多功能流水彩燈電路。其硬件電路和軟件調(diào)試比較復(fù)雜，制作成本較高。單片機(jī)的內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)圖如圖 31 所示。單片機(jī)已成為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要方面，另一方面，單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法，從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能通過(guò)單片機(jī)能實(shí)現(xiàn)了。硬件是軟件的基礎(chǔ) ，軟件是在硬件的基礎(chǔ)上，對(duì)其資源進(jìn)行合理調(diào)配和使用，控制其按照一定順序完成各種時(shí)序、運(yùn)算或動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)所需求的任務(wù)。其功能劃分由 8 個(gè)部件組成，分別為： 圖 33 8051 單片機(jī)的內(nèi)部組成 1．中央處理器（ CPU） 中央處理器是單片機(jī)的控制核心，完成 運(yùn)算和控制功能。 2．內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM (Random Access Memory) 8051 內(nèi)部共有 256 個(gè) RAM 單元，其中的高 128 個(gè)單元被專(zhuān)用寄存器占用；低 128個(gè)單元供用戶暫存中間數(shù)據(jù)，可讀可寫(xiě)，掉電后數(shù)據(jù)會(huì)丟失。 5．串行口 8051 內(nèi)部有一個(gè)全雙工異步串行口，可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與其他設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)通信。 8．時(shí)鐘電路 8051 內(nèi)部有時(shí)鐘電路，只需外 接石英晶體和微調(diào)電容即可。 （ 3） EA：當(dāng) EA 信號(hào)為低電平是，對(duì) ROM 的讀操作限定在外部程序存儲(chǔ)器；而當(dāng)EA 為高電平是，對(duì) ROM 的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開(kāi)始的，并可延至外部程序 存儲(chǔ)器。 VCC：供電電壓。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P2口： P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2口被寫(xiě) “1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在給出地址 “1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 2．信號(hào)引腳的第二功能 為了滿足實(shí)際需要，部分信號(hào)引腳被賦予雙重功能。晶體振蕩頻率越高，系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需要復(fù)位以使其恢復(fù)正常工作狀態(tài)。 顯示電路 在單片機(jī)系統(tǒng)中，經(jīng)常采用 LED 數(shù)碼管來(lái)顯示單片機(jī)系統(tǒng)的工作狀態(tài)、運(yùn)算結(jié)果等各 種信息，通常都需要直觀交互顯示出來(lái)。 LED 數(shù)碼管是單片機(jī)人機(jī)對(duì)話的一種重要輸出設(shè)備。共陰極數(shù)碼管是由 8 個(gè)發(fā)光二極管的陰極連接在一X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29R S T9P 0. 0/ A D 039P 0. 1/ A D 138P 0. 2/ A D 237P 0. 3/ A D 336P 0. 4/ A D 435P 0. 5/ A D 534P 0. 6/ A D 633P 0. 7/ A D 732P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78P 3. 0/ R X D10P 3. 1/ T X D11P 3. 2/ IN T 012P 3. 3/ IN T 113P 3. 4/ T 014P 3. 7/ R D17P 3. 6 /W R16P 3. 5/ T 115P 2. 7/ A 1 528P 2. 0/ A 821P 2. 1/ A 922P 2. 2/ A 1 023P 2. 3/ A 1 124P 2. 4/ A 1 225P 2. 5/ A 1 326P 2. 6/ A 1 427U1A T 89 C 5 1R110 kR210 kR310 kR410 kR510 kR610 kR710 0圖 33 顯示電路 圖 32 復(fù)位電路原理圖 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 第 11 頁(yè) 起，作為公共控制端 ()，接低電平。 顯字符示 共陽(yáng)極數(shù)碼管 共陰極數(shù)碼管 dp g f e d c b a 字型碼 dp g f e d c b a 字型碼 0 1 1 0 0 0 0 0 0 C0H 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH 1 1 1 1 1 1 0 0 1 F9H 0 0 0 0 0 1 1 0 06H 2 1 0 1 0 0 1 0 0 A4H 0 1 0 1 1 0 1 1 5BH 3 1 0 1 1 0 0 0 0 B0H 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH 4 1 0 0 1 1 0 0 1 99H 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 5 1 0 0 1 0 0 1 0 92H 0 1 1 0 1 1 0 1 6DH 6 1 0 0 0 0 0 1 0 82H 0 1 1 1 1 1 0 1 7DH 7 1 1 1 1 1 0 0 0 F8H 0 0 0 0 0 1 1 1 07H 8 1 0 0 0 0 0 0 0 80H 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 9 1 0 0 1 0 0 0 0 90H 0 1 1 0 1 1 1 1 6FH 按鍵電路的結(jié)構(gòu)和工作原理 按鍵的開(kāi)關(guān)狀態(tài)是通過(guò)一定的電路轉(zhuǎn)換為高、低電平 狀態(tài)。抖動(dòng)持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短與開(kāi)關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般在 510ms 之間。 引腳接 “模式 ”鍵，按一下則閃爍一種模式相對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管顯示加一。由于單片機(jī) I/O 口的低電平驅(qū)動(dòng)能力較強(qiáng)，用低電平使發(fā)光二極管點(diǎn)亮，高電平熄滅。本設(shè)計(jì)采用了 51 單片機(jī)來(lái)控制，原理圖如 37 所示（見(jiàn)下頁(yè)）。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好以后，就可以規(guī)劃監(jiān)控軟件了。 InitialTimer2()。 進(jìn)入定時(shí)器中斷 時(shí)間清零 進(jìn)入模式選擇 時(shí)間自加 并把次值賦予行參 進(jìn)入模式選擇 41 主程序流程圖 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 第 15 頁(yè) TimerCount = 0。 P2 = 0xFF。 P0 = 0xFF。 Display(RunMode)。 //重裝值 ,初始值 TL2 = RCAP2L = 0x18。 } void Timer2(void) interrupt 5 using 3 //定時(shí)器 { TF2 = 0。 bit Flag。 if(Flag) Display(RunMode)。 } unsigned char GetKey(void) { unsignedchar KeyTemp,CheckValue, Key = 0x00。 Delay1ms(10)。 if(!(CheckValueamp。0x20)) Key|=0x04。 void Mode_0(void) { LEDShow(0x0001LEDIndex)。 } //Mode 2 void Mode_2(void) { if(LEDDirection) LEDShow(0x0001LEDIndex)。 } //Mode 3 void Mode_3(void) { if(LEDDirection) LEDShow(~(0x0001LEDIndex))。 } //Mode 4 void Mode_4(void) { if(LEDDirection) { if(LEDFlag) LEDShow(0xFFF