基于单片机的LED流水灯控制新版系统标准设计.doc
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1、 单片机应用技术 课 程 设 计 报 告 年 第 2 学期题 目:基于单片机LED流水灯控制系统设计 专 业: 电气工程及其自动化 班 级: 13电气(2)班 姓 名: 杨光 单亚 指导老师: 陆媛 宋洪儒 成 绩: 电气工程学院 6月9 日任 务 书课题名称 基于单片机LED流水灯控制系统设计指导老师(职称)陆媛 宋鸿儒 实施时间 年第2学期 第 15周学生姓名学号负担任务杨光电路板焊制和试验汇报编写单亚电路板焊制和试验汇报编写 设计目标1、深入熟悉和掌握单片机结构及工作原理。2、掌握单片机接口技术及相关外围芯片外特征,控制方法。3、经过课程设计,掌握以单片机关键电路设计基础方法和技术,了解
2、相关电路参数计算方法。4、经过程序设计和仿真,逐步掌握模块化程序设计方法和Proteus仿真软件和Keil c51编程软件使用。5、经过完成一个包含电路设计和程序开发电路板完整制作过程,使学生了解开发单片机应用系统全过程,为以后从事对应工作打下基础。 设计要求要实现流水灯功效,将发光二极管LED0LED7依次点亮、熄灭,8只LED灯便会一亮一暗做流水灯目 录摘 要1第一章 AT89S51单片机硬件介绍21.1 AT89S51单片机硬件组成21.2 AT89S51管脚说明31.2.1 电源立即钟引脚41.2.2控制引脚41.2.3并行I/O口引脚4第二章 硬件电路设计62.1 时钟电路设计62.
3、2复位电路设计72.3 LED灯显示电路72.4 LED流水灯总硬件图8第三章 软件设计93.1软件设计步骤图93.2 延时程序93.3 主程序93.4LED流水灯总程序10第四章 Proteus虚拟设计和仿真114.1 Proteus虚拟设计和仿真步骤114.2 Proteus ISIS下电路设计114.3源程序设计和生成目标代码文件124.3.1 源程序输入124.3.2源程序编译和调试144.4 Proteus ISIS和Keil Vision2 联调15第五章 电路板制作165.1元器件清单165.2 元器件布局165.3 元器件焊接175.4电路板验收17总 结18参考文件19摘 要
4、单片机(Microcontrollers)诞生于1971年,经历了SCM、MCU、SoC三大阶段,早期SCM单片机全部是8位或4位。其中最成功是INTEL8051,以后在8051上发展出了MCS51系列MCU系统。基于这一系统单片机系统直到现在还在广泛使用。伴随工业控制领域要求提升,开始出现了16位单片机,但因为性价比不理想并未得到很广泛应用。90年代后伴随消费电子产品大发展,单片机技术得到了巨大提升。伴随INTEL i960系列尤其是以后ARM系列广泛应用,32位单片机快速替换16位单片机高端地位,而且进入主流市场。学习单片机就免不了要编写程序,现在使用较为广泛是C语言。C语言是一门通用计算
5、机编程语言,应用广泛。C语言设计目标是提供一个能以简易方法编译、处理低级存放器、产生少许机器码和不需要任何运行环境支持便能运行编程语言。尽管C语言提供了很多低级处理功效,但仍然保持着良好跨平台特征,以一个标准规格写出C语言程序可在很多电脑平台上进行编译,甚至包含部分嵌入式处理器(单片机或称MCU)和超级电脑等作业平台。现在使用较多单片机芯片为AT89S51.AT89S51是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)可反复擦写1000次Flash只读程序存放器,器件采取ATMEL企业高密度、非易失性存放技术制造,兼容标准
6、MCS-51指令系统及80S51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存放单元,AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。关键词:单片机 C语言 AT89S51第一章 AT89S51单片机硬件介绍单片机应用特点是编写程序来控制硬件,所以,首先熟知并掌握AT89S51单片机片内硬件基础结构和特点。1.1 AT89S51单片机硬件组成AT89S51单片机片内硬件组成结构图1-1所表示,它把那些作为控制应用所必需基础外围部件全部集成在一个集成芯片上。AT89S51含有以下外围部件:图1-1 AT89S51单片机片内结构1、4k Bytes Flash片内程序存放器;
7、2、128 bytes随机存取数据存放器(RAM);3、32个外部双向输入/输出(I/O)口;4、2个中止优先级、2层中止嵌套中止;5、5个中止源;6、2个16位可编程定时器/计数器;7、2个全双工串行通信口;8、看门狗(WDT)电路;9、片内振荡器和时钟电路;10、和MCS-51兼容;11、全静态工作:0Hz33MHz;12、三级程序存放器保密锁定;13、可编程串行通道;14、低功耗闲置和掉电模式。1.2 AT89S51管脚说明AT89S51单片机多采取40只引脚塑料双列直插封装方法,图1-2所表示。40只引脚按功效能够分为以下3类:(1) 电源立即钟引脚:、XTAL1、XTAL2;(2)
8、控制引脚:、/、/、(3) I/O口引脚:P0、P1、P2、P3图1-2 AT89S51双列直插封装方法引脚1.2.1 电源立即钟引脚VCC(40引脚):电源电压输入端GND(20引脚):电源地XTAL1(19引脚):片内振荡器反相放大器和时钟发生器输入端。XTAL2(18引脚):片内振荡器反相放大器输出端。1.2.2控制引脚/(30引脚):地址锁存许可/编程脉冲信号端。当访问外部存放器时,地址锁存许可输出电平用于锁存地址低位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率1/6。所以它可用作对外部输出脉冲或用于定时目标。然而
9、要注意是:每当用作外部数据存放器时,将跳过一个ALE脉冲。如想严禁ALE输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在实施MOVX,MOVC指令时ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。假如微处理器在外部实施状态ALE严禁,置位无效。:外部程序存放器选通信号,低电平有效。在由外部程序存放器取指期间,每个机器周期两次有效。但在访问外部数据存放器时,这两次有效信号将不出现。/:外部程序存放器访问许可。当保持低电平时,则在此期间外部程序存放器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存放器。注意加密方法1时,将内部锁定为RESET;当端保持高电平时,此间内部程序存放器。在FLASH编程期间
10、,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。RST:复位输入端,高电平有效。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期高电平时间。1.2.3并行I/O口引脚P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存放器,它能够被定义为数据/地址低八位。在FIASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必需被拉高。P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下
11、拉为低电平时,将输出电流,这是因为内部上拉缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为低八位地址接收。P2口:P2口为一个内部上拉电阻8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并所以作为输入时,P2口管脚被外部拉低,将输出电流。这是因为内部上拉缘故。P2口当用于外部程序存放器或16位地址外部数据存放器进行存取时,P2口输出地址高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存放器进行读写时,P2口输出其特殊功效寄存器内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口:P3口管脚
12、是8个带内部上拉电阻双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,因为外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是因为上拉缘故。P3口除了作为一般I/O口,还有第二功效:引脚第二功效说明P3.0RXD串行数据输入口P3.1TXD串行数据输出口P3.2外部中止0输入P3.3外部中止1输入P3.4T0T0定时器外部计数输入P3.5T1T1定时器外部计数输入P3.6外部数据存放器写选通输出P3.7外部数据存放器读选通输出P3口同时为闪烁编程和编程校验接收部分控制信号。I/O口作为输入口时有两种工作方法,即所谓读端口和读引脚。读端口时
13、实际上并不从外部读入数据,而是把端口锁存器内容读入到内部总线,经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器。只有读端口时才真正地把外部数据读入到内部总线。AT89S51P0、P1、P2、P3口作为输入时全部是准双向口。除了P1口外P0、P2、P3口全部还有其它功效。第二章 硬件电路设计基于单片机LED流水灯控制系统硬件包含时钟电路、复位电路和LED灯显示电路。故本章关键就介绍这多个电路。2.1 时钟电路设计AT89S51单片机各外围部件运行全部以时钟控制信号为基准,有条不紊、一拍一拍地工作。所以,时钟频率直接影响单片机速度,时钟电路质量也直接影响单片机系统稳定性。常见时钟电路有两种方法,一个是内部时
14、种方法,另一个是外部时钟方法。本课设我选择内部时钟方法,所以下面内容是相关内部时钟电路。AT89S51单片机内部有一个用于组成振荡器高增益反相放大器,它输入端为芯片引脚XTAL1,输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容,组成一个稳定自激振荡器,图2-1所表示为AT89S51单片机内部时钟方法电路。电路中电容和经典值通常选择为30pF,晶体振动频率通常选择6MHz、12MHz(可得到正确定时)或11.0592MHz(可得到正确串行通信波特率)石英晶体。本试验采取12MHz石英晶体。图2-1 AT89S51内部时钟方法电路2.2复位电路设计AT89S51单片机复位是由外部电
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