1、<p><b>　　單片機課程設(shè)計報告</b></p><p>　　項目名稱：基于單片機的LED流水燈系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論2</b></p><p>　　1.1 課題簡介2</p

2、><p>　　1.2 設(shè)計目的2</p><p>　　1.3 設(shè)計任務(wù)2</p><p>　　1.4 設(shè)計方法3</p><p>　　第二章 設(shè)計內(nèi)容與所用器件4</p><p>　　第三章 方案論證與比較5</p><p>　　3.1循環(huán)移位法5</p><p&g

3、t;<b>　　3.2查表法5</b></p><p><b>　　3.3位控法5</b></p><p>　　第四章 硬件系統(tǒng)設(shè)計7</p><p>　　4.1 鍵盤接口電路7</p><p>　　4.2 7段LED數(shù)碼管8</p><p>　　4.3 程序下載接

4、口8</p><p>　　4.4 數(shù)碼管驅(qū)動芯片8</p><p>　　4.5、單片機時鐘電路8</p><p>　　4.6、單片機復位電路9</p><p>　　第五章 軟件設(shè)計10</p><p>　　5.1 匯編語言和C語言的特點及選擇10</p><p>　　5.2 LED顯

5、示原理12</p><p>　　第六章 系統(tǒng)調(diào)試與存在的問題13</p><p>　　6.1 硬件調(diào)試13</p><p>　　6.2 軟件調(diào)試13</p><p><b>　　總 結(jié)14</b></p><p><b>　　參考文獻15</b></p>

6、;<p>　　附錄------------------------------------------------------------------------------------16</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 課題簡介</b></p><p&g

7、t;　　當今社會，隨著人們物質(zhì)生活的不斷提高，電子產(chǎn)品已經(jīng)走進了家家戶戶，無論是生活或?qū)W習，還是娛樂和消遣幾乎樣樣都離不開電子產(chǎn)品，大型復雜的計算能力是人腦所不能勝任的，而且比較容易出錯。計算器作為一種快速通用的計算工具方便了用戶的使用。計算器可謂是我們最親密的電子伙伴之一。本設(shè)計著重在于分析計算器軟件和開發(fā)過程中的環(huán)節(jié)和步驟，并從實踐經(jīng)驗出發(fā)對計算器設(shè)計做了詳細的分析和研究。</p><p>　　單片機由于其微

8、小的體積和極低的成本，廣泛的應用于家用電器、工業(yè)控制等領(lǐng)域中。在工業(yè)生產(chǎn)中。單片微型計算機是微型計算機稱單片機，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。</p><p>　　本系統(tǒng)就是充分利用了8051芯片的I/O引腳。系統(tǒng)以采用MCS-51系列單片機Intel8051為中心器件來設(shè)計LED流水燈系統(tǒng)，實現(xiàn)8個LED霓虹燈的左、右循環(huán)顯示，并實現(xiàn)循環(huán)的速度可調(diào)。</p><p><b&

9、gt;　　1.2 設(shè)計目的</b></p><p>　　通過本次課題設(shè)計，應用《單片機原理及應用》等所學相關(guān)知識及查閱資料，完成簡易LED流水燈系統(tǒng)設(shè)計，以達到理論與實踐更好的結(jié)合、進一步提高綜合運用所學知識和設(shè)計的能力的目的。</p><p>　　通過本次設(shè)計的訓練，可以使我在基本思路和基本方法上對基于MCS-51單片機的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計有一個比較感性的認識，并具備一定程度的設(shè)

10、計能力。</p><p><b>　　1.3 設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　在本次課程設(shè)計中，主要完成如下方面的設(shè)計任務(wù)：</p><p>　　1、掌握MCS-51系列8051、8255的最小電路及外圍擴展電路的設(shè)計方法；</p><p>　　2、了解單片機數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能及工作過程；</p><

11、p>　　3、設(shè)計LED流水燈系統(tǒng)，實現(xiàn)8個LED霓虹燈的左、右循環(huán)顯示；</p><p>　　4、完成主要功能模塊的硬件電路設(shè)計；</p><p>　　5、用protel軟件完成原理電路圖的繪制；</p><p>　　6、創(chuàng)新，設(shè)計24個LED霓虹燈的循環(huán)。</p><p><b>　　1.4 設(shè)計方法</b>&l

12、t;/p><p>　　本課題使用AT89C51單片機時無須外擴存儲器。因此，本流水燈實際上就是一個帶有八個發(fā)光二極管的單片機最小應用系統(tǒng)，即為由發(fā)光二極管、晶振、復位、電源等電路和必要的軟件組成的單個單片機。</p><p>　　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?；相反，如果要接在P1.0口的LED1熄滅，就要把P1.0口的電平變?yōu)楦唠娖?；同?/p>

13、，接在P1.1～P1.7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LED1～LED8依次點亮、熄滅，8只LED燈便會一亮一暗的做流水燈了。</p><p>　　在此我們還應注意一點，由于人眼的視覺暫留效應以及單片機執(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該延時一段時間，否則我們就看不到“流水”效果了。</p><p>　　在此基

14、礎(chǔ)上，增加外擴設(shè)備，利用74LS373和8255擴展成24個LED燈循環(huán)顯示。 </p><p>　　第二章 設(shè)計內(nèi)容與所用器件</p><p><b>　　基本功能：</b></p><p>　　利用89c51作為主控器組成一個LED流水燈系統(tǒng)，實現(xiàn)8個LED霓虹燈的左、右循環(huán)顯示。</p><p><b>

15、　　可選器件：</b></p><p>　　51系列單片機、8255、74LS373、LED燈等</p><p>　　第三章 方案論證與比較</p><p><b>　　3.1循環(huán)移位法</b></p><p>　　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雜，下面我們利用循環(huán)移

16、位指令，采用循環(huán)程序結(jié)構(gòu)進行編程。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

17、。</p><p><b>　　3.2查表法</b></p><p>　　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)表的流水數(shù)據(jù)就可以隨意添加或改變流水花樣，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

18、標號的數(shù)據(jù)表中，然后通過查表指令“MOVC　A，@A+DPTR”把數(shù)據(jù)取到累加器A中，然后再送到P1口進行顯示。具體源程序如下，TAB標號處的數(shù)據(jù)表可以根據(jù)實現(xiàn)效果的要求任意修改。</p><p><b>　　3.3位控法</b></p><p>　　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)，用位指令控制P1口的每一個位輸出高低電平，從而來控制相應LED燈的

19、亮滅。</p><p>　　本次實驗我們采用的是查表法和循環(huán)移位法，這兩個方法要比位控法要復雜些，但是程序要簡略的多。</p><p>　　第四章 硬件系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成微機系統(tǒng)的實體和裝置，通常由運算器、控制器、存儲器、輸入接口電路和輸入設(shè)備、輸出接口電路和輸出設(shè)備等組成。單片機實質(zhì)上是一個硬件的芯片，在實際應用中，通常很難直接和被控對

20、象進行電氣連接，必須外加各種擴展接口電路、外部設(shè)備、被控對象等硬件和軟件，才能構(gòu)成一個單片機應用系統(tǒng)。本設(shè)計選用以AT89S51單片機為主控單元。顯示部分：8個LED燈循環(huán)亮滅。</p><p>　　4.5、單片機時鐘電路</p><p>　　時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號，單片機本身就是一個復雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應在唯一的時鐘信號控制下嚴格地按時

21、序進行工作。</p><p>　　在MCS-51芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳X1，輸出端為引腳X2，在芯片的外部跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，就構(gòu)成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。 此電路采用12MHz的石英晶體。時鐘電路如下圖2-2：</p><p><b>　　圖2.2時鐘電路</b></p><p><b&

22、gt;　　第五章 軟件設(shè)計</b></p><p>　　5.1 匯編語言和C語言的特點及選擇</p><p>　　本設(shè)計是硬件電路和軟件編程相結(jié)合的設(shè)計方案，選擇合適的編程語言是一個重要的環(huán)節(jié)。在單片機的應用系統(tǒng)程序設(shè)計時，常用的是匯編語言和C語言。機硬件，程序可讀性和可移植性比較差。而C語言雖然執(zhí)行效率沒有匯編語言高，但語言簡潔，使用方便，靈活，運算豐富，表達化類型多樣化，數(shù)

23、據(jù)結(jié)構(gòu)類型豐富，具有結(jié)構(gòu)化的控制語句，程序設(shè)計自由度大，有很好的可重用性，可移植性等特點。在本設(shè)計中采用C語言編寫軟件程序。主程序的設(shè)計詳見附錄二。 </p><p>　　5.4 LED顯示原理</p><p>　　LED 點陣顯示器亦稱LED 矩陣板,具有亮度高、發(fā)光均勻、可靠性好、接線簡單、拼裝方便等優(yōu)點,能構(gòu)成各種尺寸的大屏幕顯示器。因此,它被廣泛應用于大型LED 智能顯示屏、智能儀

24、器儀表和機電一體化設(shè)備的顯示單元中,取得了較好的效果。由于它經(jīng)濟、小型的顯示系統(tǒng),同時要求使用方便靈活，方便地組成了由多塊大屏幕LED 顯示器構(gòu)成的顯示系統(tǒng),該系統(tǒng)可廣泛用于商場、車站、碼頭及其它公共場合。LED 顯示屏由 ED 點陣顯示器(常見型號為P2158A) 構(gòu)成。它是以發(fā)光二極管為像素,按照行與列的順序排列而成的顯示器件,采用逐行(或逐列) 掃描方式工作,由峰值較大的窄脈沖驅(qū)動,從上到下逐次不斷地對顯示屏的各行進行選通,同時又

25、向各列送出表示圖形或文字信息的脈沖信號,反復循環(huán)以上操作,就可顯示各種圖形或文字信息。</p><p>　　此設(shè)計中LED燈的顯示為動態(tài)顯示。我們采用的是共陰極LED燈，在’0’時LED燈發(fā)光?！?’的時候熄滅，我們通過改變每個接口的’0’、’1’狀態(tài)，來實現(xiàn)LED燈的亮滅、從而實現(xiàn)整個LED燈系統(tǒng)，呈流水狀亮滅。</p><p>　　我們還可以采用各種不同顏色的LED燈，使我們的實驗結(jié)果

26、更加絢麗多彩，增加視覺效果。</p><p>　　第六章 系統(tǒng)調(diào)試與存在的問題</p><p><b>　　6.1 硬件調(diào)試</b></p><p><b>　　常見故障：</b></p><p>　　1、邏輯錯誤：它是由設(shè)計錯誤或加工過程中的工藝性錯誤所造成的。這類錯誤包括錯線、開路、短路等。&l

27、t;/p><p>　　2、元器件失效：有兩方面的原因：一是器件本身已損壞或性能不符合要求；二是組裝錯誤造成元件失效，如電解電容、集成電路安裝方向錯誤等。</p><p>　　3、可靠性差：因其可靠性差的原因很多，如金屬化孔、接插件接觸不良會造成系統(tǒng)時好時壞，經(jīng)不起振動；走線和布局不合理也會引起系統(tǒng)可靠性差。</p><p>　　4、電源故障：若樣機由電源故障，則加電后很

28、容易造成器件損壞。電源故障包括電壓值不符合設(shè)計要求，電源引線和插座不對，功率不足，負載能力差等。</p><p>　　調(diào)試方法：包括多級調(diào)試和聯(lián)機調(diào)試。在調(diào)試過程中要針對可能出現(xiàn)的故障認真分析，直至檢查出原因并排除。</p><p>　　本次硬件調(diào)試過程中，對所出現(xiàn)的問題進行了認真的分析和改正，最后能夠很好的達到設(shè)計要求的效果。</p><p><b>　

29、　6.2 軟件調(diào)試</b></p><p>　　軟件調(diào)試一般分為以下四個階段：1、 編寫程序并查錯；2、在匯編語言的編譯系統(tǒng)中編譯源程序3、對程序進行編譯連接，并及時發(fā)現(xiàn)程序中存在的錯誤；4、改正錯誤。</p><p>　　在軟件調(diào)試過程中，對出現(xiàn)的錯誤進行了認真的分析和修改，多次調(diào)試成功后，能夠很好的達到既定的設(shè)計效果。</p><p>　　此系統(tǒng)可以

30、改進為可以通過對開關(guān)的調(diào)節(jié)來控制流水燈的調(diào)向、加速、減速、變亮、變暗，這是一個比較難的挑戰(zhàn)。</p><p>　　我們還利用8255芯片，來進行創(chuàng)新，擴展LED燈的數(shù)量，讓24個LED燈從左往右，或從右往左呈流水型變化。</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過一段時間的努力，我們順利的完成了這次單片機課設(shè)。這是一個

31、磨練意志的過程。從課題的選擇開始，計算器的設(shè)計、硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計、到最后的Proteus軟件仿真完成，這其中經(jīng)歷了很多困難，但是更重要的是在這個過程中我得到了很大的鍛煉。一方面通過C51單片機等一些器件的設(shè)計讓我學習和掌握了單片機技術(shù)的基礎(chǔ)知識和技術(shù)要點，也使以前學的很多知識都得到了運用；另一方面在用Proteus軟件畫電路圖時，然后再轉(zhuǎn)換成一維的WORD中進行編輯，這個過程中讓我掌握了計算機輔助的設(shè)計技術(shù)。當然，這是一個需要不斷的

32、嘗試，不斷的校核，不斷的修改，最后完成一個合理的設(shè)計的過程。需要的是細心和耐心。在很大程度上培養(yǎng)了我拼搏的工作精神。使我受益匪淺，更加明確了自己專業(yè)的方向。</p><p>　　通過本次課設(shè)，我不僅學到了關(guān)于單片機技術(shù)方面的許多專業(yè)知識，同時也讓我感覺到團隊合作的重要性。其實如何有效和快速的找到資料也是課設(shè)給我的啟發(fā)，利用好圖書館和網(wǎng)絡(luò)，是資源的到最好的利用。與他人交流思想是取得成功的關(guān)鍵，在交流中，不僅強化了自

33、己原有的知識體系，也擴展了自己的思維。課設(shè)是一個通過思考、發(fā)問、自己解惑并動手、提高的過程。我會在以后的學習中不斷學習，積累經(jīng)驗，完善自己。</p><p>　　對于這次單片機課程設(shè)計不僅鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上沒有學到過的知識，掌握了一種系統(tǒng)的研究方法，可以進行一些簡單的編程。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起

34、來，從理論中得出結(jié)論，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，例如對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，學習了單片機C語言。</p><p>　　這里我要感謝實驗室的指導老師，沒有老師的細致講解和耐心的檢查，也就沒有我的計算器出來，非常感謝！</p><p><b>　　參考文獻</b></p>&

35、lt;p>　　[1]徐愛鈞.智能化測量控制儀表原理與設(shè)計（第二版）．北京航天航空大學出版社,2004.9 </p><p>　　[2]楊恢先 黃輝先著.單片機原理與應用.人民郵電出版,2009.7</p><p>　　[3]朱定華著.單片機原理與接口技術(shù).電子工業(yè)出版社,2001.4 </p><p>　　[4]王威著.HCS12微控制器原理及應用.北京航空航

36、天大學出版社,2007.10 </p><p>　　[5]龔運新著.單片機C語言開發(fā)技術(shù).北京清華大學出版社,2006.10 </p><p>　　[6]胡洪波著.單片機原理與應用實驗教程.湘潭大學出版社，2009.7</p><p>　　[7]《單片機原理及其接口技術(shù)》 胡漢才 編著 北京：清華大學出版社</p><p>　　[8]《MCS

37、-51單片機原理及應用》張毅剛 編著 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社</p><p>　　[9]《51單片機C語言應用程序設(shè)計 實例精講》（第二版） 戴佳 劉博文 編著 電子工業(yè)出版社</p><p><b>　　附 錄</b></p><p>　　附錄一：計算器硬件連線圖</p><p><b>　　附錄二：源

38、程序</b></p><p><b>　　2.1循環(huán)移位法</b></p><p>　　ORG 0000H ；單片機上電后從0000H地址執(zhí)行</p><p>　　AJMP START ；跳轉(zhuǎn)到主程序存放地址處</p><p>　　ORG

39、 0030H ；設(shè)置主程序開始地址</p><p>　　START：MOV SP，#60H ；設(shè)置堆棧起始地址為60H </p><p>　　MOV　 A，#0FEH ；ACC中先裝入LED1亮的數(shù)據(jù)（二進制的11111110）</p><p>　　MOV　　P1，A ；將ACC的數(shù)據(jù)送P

40、1口</p><p>　　MOV　　R0，#7 ；將數(shù)據(jù)再移動7次就完成一個8位流水過程</p><p>　　LOOP： RL A ；將ACC中的數(shù)據(jù)左移一位</p><p>　　MOV P1，A ；把ACC移動過的數(shù)據(jù)送p1口顯示</p><p

41、>　　ACALL DELAY ；調(diào)用延時子程序</p><p>　　DJNZ R0，LOOP ；沒有移動夠7次繼續(xù)移動 </p><p>　　AJMP START ；移動完7次后跳到開始重來，以達到循環(huán)流動效果</p><p>　　DELAY：　

42、 ；延時子程序</p><p>　　MOV R0，#255　　；延時一段時間</p><p>　　D1： MOV R1，#255</p><p>　　DJNZ R1，$</p><p>　　DJNZ R0，D1</p><p>　　RET

43、 ；子程序返回</p><p>　　END ；程序結(jié)束</p><p><b>　　2.2查表法</b></p><p>　　ORG 0000H ；單片機上電后從0000H地址執(zhí)行</p><p>　　AJMP

44、 START ；跳轉(zhuǎn)到主程序存放地址處</p><p>　　ORG 0030H ；設(shè)置主程序開始地址</p><p>　　START：MOV SP，#60H ；設(shè)置堆棧起始地址為60H</p><p>　　MOV DPTR，# TAB ；流水花樣表首地址送

45、DPTR</p><p>　　LOOP： CLR A ；累加器清零</p><p>　　MOVC A，@A+DPTR ；取數(shù)據(jù)表中的值</p><p>　　CJNE A，#0FFH，SHOW ；檢查流水結(jié)束標志</p><p>　　AJMP START

46、 ；所有花樣流完，則從頭開始重復流</p><p>　　SHOW： MOV P1，A ；將數(shù)據(jù)送到P1口</p><p>　　ACALL DELAY ；調(diào)用延時子程序</p><p>　　INC DPTR ；取數(shù)據(jù)表指針指向下一數(shù)據(jù)<

47、;/p><p>　　AJMP LOOP ；繼續(xù)查表取數(shù)據(jù)</p><p>　　DELAY：　 ；延時子程序</p><p>　　MOV R0，#255　　 ；延時一段時間</p><p>　　D1： MOV R1，#

48、255</p><p>　　DJNZ R1，$</p><p>　　DJNZ R0，D1</p><p>　　RET ；子程序返回</p><p>　　TAB：　　　　 ；下面是流水花樣數(shù)據(jù)表，用戶可據(jù)要求任意編

49、寫</p><p>　　DB 11111110B ；二進制表示的流水花樣數(shù)據(jù)，從低到高左移</p><p>　　DB 11111101B</p><p>　　DB 11111011B</p><p>　　DB 11110111B</p><p>　　DB 11

50、101111B</p><p>　　DB 11011111B</p><p>　　DB 10111111B</p><p>　　DB 01111111B</p><p>　　DB 01111111B ；二進制表示的流水花樣數(shù)據(jù)，從高到低右移</p><p>　　D

51、B 10111111B</p><p>　　DB 11011111B</p><p>　　DB 11101111B</p><p>　　DB 11110111B</p><p>　　DB 11111011B</p><p>　　DB 11111101B</p><p>　

52、　DB 11111110B</p><p>　　DB 0FEH，0FDH，0FBH，0F7H ；十六進制表示的流水花樣數(shù)據(jù)</p><p>　　DB 0EFH，0DFH，0BFH，7FH</p><p>　　DB 7FH，0BFH，0DFH，0EFH</p><p>　　DB 0F7H，0FBH，0FDH，0FE

53、H</p><p><b>　　……</b></p><p>　　DB 0FFH ；流水花樣結(jié)束標志0FFH</p><p>　　END ；程序結(jié)束</p><p>