1、湖南人文科技學(xué)院課程設(shè)計報告課程名稱：單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計設(shè)計題目：閃爍LED小燈的設(shè)計系 別：通信與控制工程系專 業(yè)：自動化專業(yè)班 級：06級自動化（二）班學(xué)生姓名：徐 欣 燈學(xué)號：06421210起止日期：2009年6月8日 2009年6月19日指導(dǎo)教師：伍鐵斌曹鋒教研室主任：伍鐵斌指導(dǎo)教師評語：指導(dǎo)教師簽名：年月日成績 評 疋項目權(quán)重成績1設(shè)計過程中出勤、學(xué)習(xí)態(tài)度等方面0.22、課程設(shè)計質(zhì)量與答辯0.53、設(shè)計報告書寫及圖紙規(guī)范程度0.3總成績教研室審核意見：教研室主任簽字：年月日教學(xué)系審核意見：主任簽字：年月日介紹一種LED小燈控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，以 AT-89C52單片機(jī)作為主控

2、核心，與按 鍵、排阻、電阻、電容等較少的輔助硬件電路相結(jié)合，利用軟件實現(xiàn)對LED燈進(jìn)行控制。 本系統(tǒng)具有體積小、硬件少、電路結(jié)構(gòu)簡單及容易操作等優(yōu)點。能夠通過按鍵控制8個led小燈輪流點亮、逐點點亮、間隔點亮、來回點亮、兩邊向中間同時點亮。廣泛應(yīng)用于城市景觀、風(fēng)景名勝、道路橋梁、建筑輪廓、娛樂場所、戶外廣告、室內(nèi)裝飾等美化、 亮化工程。關(guān)鍵詞：LED流水燈，AT89C52單片機(jī)，led流水燈，模塊設(shè)計，流程圖設(shè)計要求11方案論證與對比 .仁1.1 方案一 2.1.2 方案二2.1.3方案三3.1.4方案對比與選擇5.2 單元電路設(shè)計與計算 5.2.1放大電路的設(shè)計6.2.2整形電路的設(shè)計 錯誤

3、！未定義書簽。2.3分頻電路的設(shè)計 錯誤！未定義書簽。2.4分頻控制電路設(shè)計 .6.3系統(tǒng)軟件工作流程圖 8.3.1多周期同步測量原理及誤差分析 8.3.2系統(tǒng)工作流程錯誤！未定義書簽。4系統(tǒng)功能測試與整體指標(biāo) .錯誤！未定義書簽。5詳細(xì)儀器清單1.06總結(jié)與思考及致謝 12參考文獻(xiàn)1.3.附錄一：放大整形分頻控制電路 PCB板1.4附錄二：74HC390分頻電路PCB板圖 15附錄三：程序1.6閃爍LED小燈的設(shè)計設(shè)計要求主要功能：本設(shè)計的閃爍小燈控制器，可使小燈輪流點亮，可使小燈輪流點亮、逐點點亮、 間隔點亮，通過按鍵來進(jìn)行切換。擴(kuò)展部分：來回點亮、一個點亮兩次輪流點亮、兩邊的等同時向中間

4、點亮也可用 按鍵來切換。1方案論證與對比VCCU7j >-1F；SW-PBPIO1Pll3P125P134P145P156P167P178RST30pFEKD10TXD11P3212P3313P3414P33neP3717i®KTAL1P1J0/T2vccP1.1/T2EKPOJKADO鞏女P0.1/AD1P13P0J/AD2P1.4P03/ADJPUP0.1/AD4P “PQJ/ADiPL7POLADSRSTP0.7/AD7ZEWWPP3.1/TKDALEM MOTTO/PSENiP33XmSTTlP2J/A15P3.4/T0P215/A14P3J/T1P3J/A11P2.4

5、/AU茁MEDP3J/A1JXTAL2P32/A10KTAL1P2 1/A5 GHI>40WC33E>137沖36D335IH34M33D«32D731EA30ALE曲P29P"27站P25沾剛34P3333P3233P3121P20從原理圖中可以看出，如果要讓接在 P1.0 口的LED1亮起來，那么只要把P1.0 口 的電平變?yōu)榈碗娖骄涂梢粤耍幌喾矗绻釉赑1.0 口的LED1熄滅，就要把P1.0 口的電平變?yōu)楦唠娖剑煌恚釉?P1.1P1.7 口的其他7個LED的點亮和熄滅的方法同 LED1因此，要實現(xiàn)流水燈功能，我們只要將發(fā)光二極管LEDLED8依次

6、點亮、熄滅，8只LED燈便會一亮一暗的做流水燈了。在此我們還應(yīng)注意一點，由于人眼的視覺暫留 效應(yīng)以及單片機(jī)執(zhí)行每條指令的時間很短， 我們在控制二極管亮滅的時候應(yīng)該延時一段 時間，否則我們就看不到“流水”效果了。單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成，上述硬件原理圖搭建完成上電之后，我們還 不能看到流水燈循環(huán)點亮的現(xiàn)象，我們還需要告訴單片機(jī)怎么來進(jìn)行工作，即編寫程序 控制單片機(jī)管腳電平的高低變化，來實現(xiàn)發(fā)光二極管的一亮一滅。下面以最簡單的流水 燈控制功能即實現(xiàn)8個LED燈的循環(huán)點亮，來介紹實現(xiàn)流水燈控制的幾種軟件編程方法。1.1方案一位控法這是一種比較笨但又最易理解的方法，采用順序程序結(jié)構(gòu)，用位指令控

7、制P1 口的每一個位輸出高低電平，從而來控制相應(yīng) LED燈的亮滅。只要循環(huán)執(zhí)行下面的程序就 可以了，想要哪個燈亮就對對應(yīng)的哪個輸出口輸出低電平。要實現(xiàn)按鍵切換流水花樣， 則可以用調(diào)用一個中斷程序處理。其置位程序如下：CLRP1.0點亮;P1.0輸出低電平，使LED1ACALL DELAY;調(diào)用延時子程序SETB P1.0;P1.0輸出高電平，使LED1熄滅1.2方案二循環(huán)移位法在上個程序中我們是逐個控制 P1端口的每個位來實現(xiàn)的，因此程序顯得有點復(fù)雜， 下面我們利用循環(huán)移位指令，采用循環(huán)程序結(jié)構(gòu)進(jìn)行編程。我們在程序一開始就給P1口送一個數(shù)，這個數(shù)本身就讓 P1.0先低，其他位為高，然后延時一段

8、時間，再讓這個 數(shù)據(jù)向高位移動，然后再輸出至 P1 口，這樣就實現(xiàn)“流水”效果啦。由于 8051系列單片機(jī)的指令中只有對累加器ACC中數(shù)據(jù)左移或右移的指令，因此實際編程中我們應(yīng)把需 移動的數(shù)據(jù)先放到ACC中，讓其移動，然后將 ACC移動后的數(shù)據(jù)再轉(zhuǎn)送到P1 口，這樣 同樣可以實現(xiàn)“流水”效果。具體編程如下所示，程序結(jié)構(gòu)確實簡單了很多。原理框圖如圖2所示。主程序1.3方案三 查表法上面的兩個程序都是比較簡單的流水燈程序，“流水”花樣只能實現(xiàn)單一的“從左到右”流方式。運用查表法所編寫的流水燈程序， 能夠?qū)崿F(xiàn)任意方式流水，而且流水花樣無限，只要更改流水花樣數(shù)據(jù)表的 流水?dāng)?shù)據(jù)就可以隨意添加或改變流水花

9、樣，真正實現(xiàn)隨心所欲的流水燈效 果。我們首先把要顯示流水花樣的數(shù)據(jù)建在一個以 TAB為標(biāo)號的數(shù)據(jù)表中, 然后通過查表指令“ MOVC A，A+DPTR巴數(shù)據(jù)取到累加器 A中，然后再 送到P1 口進(jìn)行顯示。具體源程序如下，TAB標(biāo)號處的數(shù)據(jù)表可以根據(jù)實現(xiàn) 效果的要求任意修改。ORG 0000H;偽指令，指定程序從0000H開始存放LJMP MAIN ;跳轉(zhuǎn)指令，程序跳轉(zhuǎn)至 MAIN處執(zhí)行ORG 0030H;偽指令，指定程序從0030H開始存放MAIN: MOV SP, #60H ; 給堆棧指針賦初值MOV P1,#0FFH ;給 P1 口賦值MOV DPTR,#TABLE; 查表LIGHT: M

10、OV R4,#42; 設(shè)置循環(huán)次數(shù)LOOP: MOV A,#42; 給 A賦初值SUBB A,R4 ;將A的值與R4的值相減，結(jié)果存在 A中MOVC A,A+DPTR ;將A+DPTR勺值所對應(yīng)的TABLE中的值賦給 AMOV P1,A ;將A的值賦給P1 口LCALL DEL1S ;調(diào)用1S延時子程序DJNZ R4,LOOP ;判斷R4是否為0,不為0跳轉(zhuǎn)，為0順序執(zhí)行LJMP LIGHT ;跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)至LIGHT處繼續(xù)執(zhí)行DEL1S: MOV R5, #2 ;1S 延時子程序（11.0592MHz晶振，誤差0微秒）DL1S0: MOV R6, #255DL1S1: MOV R7, #2

11、55DJNZ R7, $DJNZ R6, DL1S1DJNZ R5, DL1S0RETTABLE:;定義表格數(shù)據(jù)DB OFFH ;全滅DB OFEH , OFDH ,OFBH ,0F7H,OEFH,ODFH,OBFH ,07FH ;依次逐個點亮DB OFEH , OFCH ,OF8H ,OFOH,OEOH,OCOH,O8OH ,OOOH ;依次逐個疊加DB O8OH , OCOH ,OEOH ,OFOH,OF8H,OFCH,OFEH ,OFFH ;依次逐個遞減DB O7FH , ODFH , OF7H , ODFH , OBFH , OEFH , OFBH , OFEH ; 間隔點亮DB O7

12、EH, OBDH, ODBH , OE7H , OE7H , ODBH, OBDH, O7EH ;兩邊靠攏后分開DB O7EH，O3CH，O18H，OOOH，OOOH，O18H，O3CH，O7EH ;兩邊疊加后遞減 DB OOOH ;全亮END ；程序結(jié)束指令原理框圖如圖3所示：圖2方案三系統(tǒng)方框圖1.4方案對比與選擇以上方案中，位控法思維簡單明了但程序過長，不適合編寫。循環(huán)移位法簡短，且 實現(xiàn)以上功能方便。查表法可隨心所欲實現(xiàn)流水燈的花樣變化，但要實現(xiàn)按鍵也是一種 麻煩事。顯然用第二種循環(huán)移位法最合適。2延時子程序的計算延時子程序的延時計算問題對于程序Delay:mov r5,#2Dz1:m

13、ov r7,#250Dz2:mov r6,#250djnz r6,$djnz r7,Dz2djnz r5,Dz1ret查指令表可知MOV DJNZ指令均需用兩個機(jī)器周期，而一個機(jī)器周期時間長度為12/11.0592MHz所以該段程序執(zhí)行時間為：（1+250 X 2） X 250+250X 2 X 2+2X 2+2 X 12- 11.059200 = 272.9mS2.1原理圖的設(shè)計根據(jù)設(shè)計要求其原理圖如圖4所示：圖3放大電路原路圖上電后系統(tǒng)經(jīng)過初始化，查詢是否有功能切換鍵按下：有，則進(jìn)入用戶設(shè)定模式狀 態(tài)；無，則繼續(xù)進(jìn)行原來的運行狀態(tài)。在用戶設(shè)定模式狀態(tài)下，用戶可以根據(jù)個人愛好 及不同場合的需

14、要來指定調(diào)用哪些模式，如果用戶想進(jìn)入下一種狀態(tài)模式，只需按一下 功能切換鍵即可跳入下一種狀態(tài)模式，程序會跳到下一種亮燈模式；在默認(rèn)工作狀態(tài)下, LED小燈控制器按照程序設(shè)定好的若干亮燈花樣模式程序Model一直運行下去，如果想進(jìn)入用戶設(shè)定模式程序Model_i+1狀態(tài)，只需按下功能切換鍵即可。2.2分頻控制電路設(shè)計單片機(jī)。電路如圖7示：序號花型（一）花型（二）花型（三）花型（四）1011111110001000110001000000110002101111110011001111001100001111003110111110111011111101110011111104111011111

15、11111111111111111111111511110111111011100111011111100111611111011110011000011001111000011711111101100010000001000110000001811111110000000000000000000000000圖4 CD4051分頻控制電路花型（一）：前一個移存器的S1為0, S0為1。前4個節(jié)拍右移置入1,后4個節(jié) 拍右移置入0。另一個移存器的si為0, so為1,前4個節(jié)拍右移置入1,后4個節(jié)拍 右移置入0。花型（二）：前一個移存器的s1為0, s0為1。前4個節(jié)拍右移置入1,后4個節(jié) 拍右

16、移置入0。后一個移存器的s1為1, s0為0,前4個節(jié)拍左移置入1,后4個節(jié)拍 左移置入0。花型（三）：前一個移存器的s1為1, s0為0,前4個節(jié)拍左移置入1,后4個節(jié) 拍左移置入0。后一個移存器的s1為0, s0為1,前4個節(jié)拍右移置入1,后4個節(jié)拍 右移置入0。花型（四）：前一個移存器的s1為1, s0為0,前4個節(jié)拍左移置入1,后4個節(jié) 拍左移置入0。后一個移存器的s1為1, s0為0,前4個節(jié)拍左移置入1,后4個節(jié)拍 左移置入0。223系統(tǒng)軟件工作流程圖3.1多周期同步測量原理及誤差分析00000000000000原理如圖8所示。圖5多周期測頻原理被測彳比號。000000000000

17、3.2運行和調(diào)試當(dāng)上述程序之一編寫好以后，我們需要使用編譯軟件對其編譯，得到單片機(jī)所能識別的二進(jìn)制代碼，然后再用編程器將二進(jìn)制代碼燒寫到AT89C52單片機(jī)中，最后連接好電路通電，我們就看到LEDL LED8的“流水”效果了。本文所給程序?qū)崿F(xiàn)的功能比 較簡單，旨在拋磚引玉，用戶可以自己在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展更復(fù)雜的流水燈控制，比如鍵盤 控制流水花樣等等。本次設(shè)計測頻采用00000000000圖6測頻原理被測信號000000000000000000000程序流程圖如圖10所示:有按鍵按下否?圖7軟件系統(tǒng)流程圖4詳細(xì)儀器清單表格1儀器清單序號類型數(shù)量1PCB板1塊21000UF電容2個322UF電容1個4

18、30PF電容4個5發(fā)光二極管10個6三位數(shù)碼管2個7三極管90158個8帶鎖開關(guān)1個9三孔接線座2個10輕觸開關(guān)19個11USB 接口1個12IN40014個13蜂鳴器1個1478051個15DC座1個16680Q電阻8個171K電阻17個181K排阻1個192K電阻5個2010歐電阻1個21ADC0809 芯片1片223V電池座1個23IC插座20腳1個24IC插座16腳1個252腳排針15個263腳單排1個27跳帽8個283V電池1個29電源適配器1個30串口線1根319針串口座1個329針串口蓋1個5總結(jié)與思考及致謝為期兩周的單片機(jī)課程設(shè)計已經(jīng)接近尾聲了。記得剛拿到設(shè)計課題時，覺得 這個

19、題目太簡單了，不就是一個花樣流水燈嗎！非常熟悉的東西啊。可是當(dāng)真正 投入設(shè)計時，很多問題出來了。在這次設(shè)計中遇到的問題及解決方法：（1）在實現(xiàn)流水燈的功能時，時鐘是不能停止的，否則顯示的時間就會不正確。因此我們 使時鐘的中斷優(yōu)先級高于秒表的優(yōu)先級，在執(zhí)行跑表程序時，會被時鐘中斷程序 中斷，但這會使跑表的時間產(chǎn)生誤差，這是不可避免的，因為單片機(jī)每次只能執(zhí) 行一個任務(wù)，所以我們只能盡量減少誤差。解決的方法：使時鐘的中斷周期大于 跑表的中斷周期（時鐘每中斷一次為 125ms,跑表每中斷一次為100mS，這樣誤 差會相對減少些。（2）單片機(jī)口線不夠（在該次設(shè)計為簡單起見中沒有擴(kuò)展I/O口），造成口線不

20、夠的原因是，譯碼顯示電路設(shè)計不合理。起初我采用的譯碼顯 示塊是不帶鎖存功能的，所以要接鎖存芯片，從而造成了口線的浪費。后來我采 用了 CD4511它是集鎖存、譯碼、驅(qū)動功能于一體的。這樣就節(jié)省了很多I/O 口。（3）程序調(diào)試時也出現(xiàn)了許許多多的問題，雖然程序本身的問題不大，但由于 粗心錄入程序時，將程序敲錯，比如將 0 （零）和字母O混淆，還有中文標(biāo)點符 號和英文標(biāo)點符號混淆等。這樣的錯誤很難發(fā)現(xiàn)，以至于花費了很多時間。通過本次課程設(shè)計，不僅使我將課本上學(xué)到的理論知識的到了實踐，從而鞏 固了知識。還使我了解了一個完整的系統(tǒng)是怎樣開發(fā)的。也了解到單片機(jī)的強大 功能,同時也知道在開發(fā)系統(tǒng)時基礎(chǔ)知識

21、的重要性。同時也感謝老師給我們這樣好的機(jī)會來學(xué)習(xí)單片機(jī)。參考文獻(xiàn)1 朱定華，戴汝平單片微機(jī)原理與應(yīng)用.(M)北京:清華大學(xué)出版社，20032 張鑫，單片微機(jī)原理與應(yīng)用。北京，電子工業(yè)出版社，2005.83 徐煜明，韓雁單片機(jī)原理及接口技術(shù)M.北京：電子工業(yè)出版社， 2005.12006.44 萬光毅，嚴(yán)義，邢春香.單片機(jī)實驗與實踐教程M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社,蔡明文，馮先成，.單片機(jī)課程設(shè)計.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2007.3附錄一：89c52芯片U7ne1JL C71449 BJ* jKvccPH*r： i t:d:f： c心J；2iX ： HDL113<K：aLC'

22、;» jI1如 j aIWitTijEruA： 4 4isKi£K jAOjP：i aM0 * it,*itT4t *awn * v A-3i *9nir翼$ 4mtc珀: mIAVPJ31ur1 1» V如i于嚴(yán)沁Al£乳1.右3I費rj 1 mkb:u21呀4L4JfJI以丄右K 4 7:K d A142*nttlniAiaK3fl-4応Tj i VI»4AtlB 4J <K4n *1呷 k>5 jmM 5 alt24KJXTaUti:CTaL2K 1 JklO：3期:CaLI沖VTaT 滬1 aA *M i > AfAU

23、-f -9 e2Q0護(hù)“血St勺1 *Ke丄f b .鉗89C52附錄二：89c52的PCB板圖VT4L2noJtin2FU4Fl 4百皿iPlFTKDFl UllW(PI 1 TTTihi 町 A.niihi i 応nip-j J>u sm?Fl 4E 耳 U>1p| $TO 4 4£MPI jAFl呼童嘻TH r 4J SF1 H FI- i fF料 1 TSJPjUj jrM J Z>M i Mlf： IJK jjiyjF* 刑 1 4IT .1 5 Tlin.茂 ai .1R忙 I Al 1XTA1JM 2 AilGOA1 1fy 1 ji>2 U A

24、U11.)1)T(JmIFMI89CE2附錄三：程序org OOOOhsta rt: mov r2,#0mov r4,#0fehmov r3,#0fehmov r1,#0mov p1,#0FFhstartl:Ijmp j28jb p3.3,j20acall relayj20:jnb p3.3,jjjcjne r2,#1,j21j21:jc j1cjne r2,#2,j22j22:jc j2cjne r2,#3,j23j23:jc j3cjne r2,#4,j24j24:jc j4cjne r2,#5,j25j25:jc j5cjne r2,#6,j27j27:jc j28jjj:inc r2cjne r2,#6,$+3jc j10mov r2,#0j10:jnb p3.3,$jmp startljl：mov p1,r3 acall re