单片机课程设计—8个按键控制8个LED自动设定控制流水灯.doc

单片机课程设计—8个按键控制8个LED自动设定控制流水灯

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2020年4月19日
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东北石油大学

实习总结报告

实习类型 生产实习
实习单位 东北石油大学实习基地
实习起止时间 7月7日至 7月16日
指导教师 刘东明、孙鉴
所在院（系） 电子科学学院
班 级 电子科学与技术15-2
学生姓名
学 号

7月 16日

目 录
第1章 按键控制流水灯设计 1
1.1 实习目的 1
1.2 实习要求 2
第2章 电路工作原理 2
2.1 STC89C52单片机工作原理 2
2.2 LED工作原理 3
2.3按键工作原理 3
2.4整体电路图 5
2.5 本章小结 6
第3章 C程序设计 7
3.1 程序设计流程图 7
3.2实验结果 8
3.3 本章小结 9
总结及体会 10
参考文献 11
附录 12

第1章 按键控制流水灯设计
1.1 实习目的
本次实习以STC89C52单片机为控制核心。经过它实现对八盏LED灯的亮灭进行设定，并在设定完成之后能够按照之前的设定实现流水灯效果。外部电路为按键控制流水灯。P0口控制八盏灯，P1口控制矩阵键盘，P2口控制独立按键，程序利用单片机内部计时器中断实现流水效果。要求流水灯能够自行设定、暂停、复位，工作稳定，可靠性高。　
生产实习的主要目的是培养理论联系实际的能力，提高实际动手操作能力。本专业的生产实习旨在广泛了解实际单片机电子产品工作的全过程，熟悉电子产品的主要技术管理模式，并在实习的操作过程中学习掌握电子产品的焊接安装调试的实际操作技能。巩固和加深理解所学的理论，开阔眼界，提高潜力，为培养高素质大学本科人才打下必要的基础。透过学习，是理论与实际相结合，能够使学生加深对所学知识的理解，并为后续专业课的学习带给必要的感性知识，同时直接了解本业的生产过程和生产资料，为将来走上工作岗位带给必要的实际生产知识。
1.2 实习要求
1．深入学习单片机开发软件Keil的使用，熟悉单片机电路设计，根据实际应用电路对程序进行调试。
2．熟悉单片机硬件开发平台的应用，掌握单片机编程器、仿真器的使用，能检查和分析软硬件故障。
3．体会单片机内部资源的功能使用，以单片机开发板现有资源进行应用性设计。掌握单片机常见外围器件的使用。
4．对去年生产实习焊接的51开发板的程序有更深入的了解。

第2章 电路工作原理
2.1 STC89C52单片机工作原理
单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。
例如STC89C52单片机是经过32个输入输出口的高低电平变化来实现对外部电路的控制，痛过相应的程序实现对32个输入输出口的控制，这就是单片机工作的最基本原理。如图2-1所示为STC89C52单片机工作的最小系统电路图。

图2-1 STC89C52最小工作系统
整个电路使用5V直流电源供电，其中复位电路能够使单片机复位；晶振电路相当于单片机的心脏，为单片机提供12MHz的高频脉冲使单片机正常工作；MAX232是将单片机输出的TTL电平转换成PC机能接收的232电平或将PC机输出的232电平转换成单片机能接收的TTL电平，实现单片机与PC机之间的通信，以便于下载程序。
2.2 LED工作原理
LED（light-emitting diode），即发光二极管，俗称LED小灯，51开发板使用的是普通贴片发光二极管。这种二极管一般的正向导通电压是1.8~2.2V之间，工作电流一般在1~20mA之间。其中当电流在1~5mA之间变化时，随着经过LED的电流越来越大，肉眼会感觉到这个灯越来越亮，而当电流从5~20mA变化时，看到的发光二极管的亮度变化不明显了。当电流超过20mA时，LED就有烧坏的危险。因此在51开发板的使用中需要根据相应的电流参数设计一个与LED串联的限流电阻。如图2-2所示为单片机I/O口控制LED的电路原理图。

图2-2 单片机控制LED电路图
图中PR2为排阻，在电路中起到限流作用，防止LED被烧毁。因为单片机是能够编程控制的，即P00~P07的高低电平也是能够控制的，因此对应的8个LED的亮灭状态也是能够控制的，这就达到了单片机控制LED的目的。
2.3 按键工作原理
2.3.1 独立按键工作原理
独立式按键比较简单，它们各自与独立的输入线相连接，如图2-3所示。

图2-3 独立式按键原理图
4条输人线接到单片机的I/O口上，当按健K1按下时，+5V经过电阻然后再经过按键K1最终进人GND形成一条通路，这条线路的全部电压都加到这个电阻上，P20这个引脚就是个低电平。当松开按健后，线路断开，就不会有电值经过，P20和+5V就应该是等电位，是个高电平。我们就能够经过P20这个10口的高低电平来判断是否有按键按下。
2.3.2 矩阵按键工作原理
在某一个系统设计中，如果需要使用很多按键时，做成独立按键会占用大量I/O口，因此引用了矩阵键盘的设计。如图2-4所示为51开发板上的矩阵按键电路原理图，使用8个I/O口来实现16个按键。

图2-4 矩阵按键原理图
在程序设计中分别用四个I/O口扫描4行，另外4个扫描4列，确定了按键在哪行哪列也就确定了按键的具体位置。
2.4 整体电路图
如图2-5所示为键盘控制LED流水灯整体电路图。

图2-5 总电路原理图
2.5 本章小结
本章主要介绍了单片机最小系统、LED工作原理、按键工作原理。并从硬件电路的设计出发，简单分析单片机控制LED的工作过程。理论分析基本完成，接下来就是具体的程序设计与调试，经过具体的程序来实现相应的功能，这也是单片机开发中最具技术含量的环节之一。
第3章 C程序设计
3.1 程序设计流程图
如图3-1所示为主程序流程图。
开计时器中断
开始
K1是否按下
扫描矩阵键盘选
择需要点亮的LED
K2是否按下
保存选择的数据
择需要点亮的LED
计时器中断程序选择
数据实现LED流水灯
K3是否按下
是
否
是
否
否
是

图3-1 程序设计框图
主程序由3个独立按键控制，K1，K2和K3。开始从主函数执行程序语句，不断循环扫描按键，当K1按下时，进入选择状态，程序会不断地扫描矩阵键盘，经过矩阵键盘选择需要点亮的LED；选择结束后按下K2，程序会将选定后的数据送入中断程序，中断程序根据接收的数据选泽对应的LED实现流水灯效果；当按下K3后程序又会进入矩阵键盘扫描重新选择LED。
3.2 实验结果
如图3-2所示，当按下K1后进入选择定状态。

图3-2 选择LED
如图3-2，控制矩阵键盘分别选择了第1，6，8盏灯。
再按下K2键，让选择的第1，6，8盏灯实现流水灯效果。如图3-3所示。

图3-3 流水灯
如图3-3，按下K2之后，LED由之前第1，6，8盏灯亮变为第1，2，7盏灯亮，实现了流水灯右移的效果。
当按下K3键，实验结果如图3-4所示。

图3-4 回到初始状态
由图3-4可知，当按下K3键之后，程序又回到了设定LED的状态。
3.3 本章小结
由实验结果能够看出，本次单片机课程设计已达到预期要求，电路工作稳定，满足设计要求。在整个设计过程中，程序设计与调试最为复杂，出现过按键灯不亮，没有出现滚动流水等现象等一系列程序问题。但最终在不断地检查、调试之后，问题也逐渐得到解决。最终实现按键控制流水灯的效果。
总结及体会
本次设计经过对单片机进行编程控制，进而控制外部电路，成功地设计了八个按键控制八盏灯亮灭实现流水灯的效果。深入了解到单片机开发软件Keil的使用，熟悉单片机电路设计，根据实际应用电路对程序进行调试。熟悉单片机硬件开发平台的应用，掌握了单片机编程器、仿真器的使用，能检查和分析软硬件故障。体会到单片机内部资源的功能使用，以单片机开发板现有资源进行应用性设计。
经过这次实习使我进一步弄懂所学到的课本知识，巩固和深化对单片机的结构、指令系统、中断系统、键盘/显示系统、接口技术、系统扩展、定时/控制、程序设计、应用开发、等基本理论知识的理解，提高单片机应用于技术的实践操作技能，掌握单片机应用系统设计、研制的方法，培养利用单片机进行科技革新、开发和创新的基本能力，为毕业后从事与单片机相关的工作打下一定的基础。
参考文献
[1] 童诗白，华成英.模拟电子技术基础(第四版)[M].北京：高等教育出版社， .
[2] 阎石.数字电子技术基础(第五版)[M].北京：高等教育出版社， .
[3] 韩建，全星慧，周围.电子技术课程设计指导[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社， .
[4] 黎小桃.数字电子电路分析与应用[M].北京： 北京理工大学出版社， .
[5] 高吉祥. 电子技术基础实验与课程设计[M].北京：电子工业出版社， .
[6] 陈明义. 电子技术课程设计实用教程(第3版) [M]. 长沙：中南大学出版社， .
[7] 程春雨. 模拟电子技术实验与课程设计[M]. 北京：电子工业出版社， .
[8] 宋雪松，李东明，崔长胜. 手把手教你学51单片机（C语言版）[M]. 北京：清华大学出版社， .

附录：
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
#define KEY P1
sbit k1=P2^0;
sbit k2=P2^1;
sbit k3=P2^2;
sbit k4=P2^3;
unsigned char LED=0x00,LED1=0x00;
unsigned char x=0;
unsigned char KeyValue;
unsigned char A1=0x00,A2=0x00,A3=0x00,A4=0x00,A5=0x00,A6=0x00,A7=0x00,A8=0x00;
void Delay10ms(unsigned int c);
void KeyDown(); //矩阵键盘检测
void kongzhil();
void kongzhi2();
void main(void)
{ TMOD=0x01; //定时器工作状态为1
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%6;
EA=1; //开总中断
ET0=1; //开定时器中断
TR0=1; //开启定时器
while(1)
{ int n=0;

if(k1==0)
{
Delay10ms(1);
if(k1==0)
n=1;
}
if(k3==0)
{
Delay10ms(1);
if(k3==0)
n=3;
}
if(k4==0)
{
Delay10ms(1);
if(k4==0)
n=4;
}
switch(n)
{
case 1:KeyDown();break;
case 3:kongzhil();break;
case 4:kongzhi2();break;
default:break;
}

}
}

void KeyDown(void)
{ int k=1;
while(k)
{
char a=0;
KEY=0x0f;
if(KEY!=0x0f)
{
Delay10ms(1); //延时消抖
if(KEY!=0x0f)
{

KEY=0X0F;
switch(KEY) //扫描行
{
case(0X07): KeyValue=0;break;
case(0X0b): KeyValue=4;break;
case(0X0d): KeyValue=8;break;
case(0X0e): KeyValue=12;break;
}

KEY=0XF0;
switch(KEY) //扫描列
{
case(0X70): KeyValue=KeyValue+3;break;
case(0Xb0): KeyValue=KeyValue+2;break;
case(0Xd0): KeyValue=KeyValue+1;break;
case(0Xe0): KeyValue=KeyValue;break;
}
while((a<50) && (KEY!=0xf0)) //松手检测
{
Delay10ms(1);
a++;
}
switch(KeyValue) //选择需要亮的灯
{
case(0):A1=~A1;break;
case(1):A2=~A2;break;
case(2):A3=~A3;break;
case(3):A4=~A4;break;
case(4):A5=~A5;break;
case(5):A6=~A6;break;
case(6):A7=~A7;break;
case(7):A8=~A8;break;
default:break;

}

}
}

if (A1==0xff) //保存数据
(LED1=LED1|0x80);
else if(A1==0x00)
(LED1=LED1&0x7f);

if (A2==0xff)
(LED1=LED1|0x40);
else if(A2==0x00)
(LED1=LED1&0xbf);

if (A3==0xff)
(LED1=LED1|0x20);
else if(A3==0x00)
(LED1=LED1&0xdf);

if (A4==0xff)
(LED1=LED1|0x10);
else if(A4==0x00)
(LED1=LED1&0xef);

if (A5==0xff)
(LED1=LED1|0x08);
else if(A5==0x00)
(LED1=LED1&0xf7);

if (A6==0xff)
(LED1=LED1|0x04);
else if(A6==0x00)
(LED1=LED1&0xfb);

if (A7==0xff)
(LED1=LED1|0x02);
else if(A7==0x00)
(LED1=LED1&0xfd);

if (A8==0xff)
(LED1=LED1|0x01);
else if(A8==0x00)
(LED1=LED1&0xfe);

LED=LED1;

if(k2==0)
{
Delay10ms(1);
if(k2==0)
{
k=0;
LED=LED1;
};

};
if(k4==0)
{
Delay10ms(1);
if(k4==0)
{
k=0;
kongzhi2();
};

};

}
}

void kongzhil(void)
{int m=1;
LED1=LED,LED=0x00;
while(m)
{
if(k3==0)
{
Delay10ms(1);
if(k3==0)
{
m=0,LED=LED1;
};
}
}
}

void kongzhi2(void)
{
LED1=0x00;
LED=0x00;
A1=0;
A2=0;
A3=0;
A4=0;
A5=0;
A6=0;
A7=0;
A8=0;
}

void timer0() interrupt 1
{
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%6;
x++;
if(x==6) //6*50MS=300MS
{
x=0;
P0=LED;
LED = _crol_(LED,1);
//if(++i==8) i=0;
}
}

void Delay10ms(unsigned int c)
{
unsigned char a, b;

for (;c>0;c--)
{
for (b=38;b>0;b--)
{
for (a=130;a>0;a--);
}
}
}

指导教师评语及成绩评定：

成绩： 指导教师签字：
年 月 日