单片机专业课程设计-8个LED灯来回点亮.doc

目录
第一章 绪论--------------------------------------------------------3
第二章 设计目标及要求-----------------------------------------5
1.1 设计目标--------------------------------------------------------5
1.2 设计要求--------------------------------------------------------5
第三章 设计电路原理----------- -------------------------------7
3.1 控制部分设计和选择-------------------------------------7
3.2 LED显示方案-----------------------------------------------8
第四章 硬件系统------------------------------------------------9
4.1 原件清单-------------------------------------------------------9
4.2 单片机AT89C51---------------------------------------------9
4.3 单片机时钟电路--------------------------------------------10
4.4 单片机复位电路---------------------------------------------11
4.5 工作电路------------------------------------------------------12
第五章 软件设计------------------------------------------------13
5.1 程序步骤图--------------------------------------------------13
5.2 编辑源程序--------------------------------------------------14
第六章 系统调试和仿真结果--------------------------------16
6.1系统调试-----------------------------------------------------16
6.2仿真结果----------------------------------------------------16
总结------------------------------------------------------------- 19
参考文件--------------------------------------------------------20

第一章 绪论
课题介绍
当今社会，伴随大家物质生活不停提升，电子产品已经走进了家家户户，不管是生活或学习，还是娱乐和消遣几乎样样全部离不开电子产品。而电子LED灯已跨入了我们生活众多电子领域。在众多场所随地可见闪光灯，流水灯不仅大方美观而且十分节能。然而控制它们单片机却是一个不能被忽略角色。
单片机介绍
现在单片机分通用型和专用型两种。MCS-51系列单片机是属于通用型单片机，通用型单片机把开发资源全部公开，用户能够依据自己应用系统进行设计，适用面广，应用灵活。制造单片机材料也从TTL材料发展到CMOS材料，通常工作电压是5V，如5V±5%或5V±10%，也有3V/3.3V电压产品，更低可在1.5V工作。现在单片机又出现了宽电压范围型，在2.5～6.5V内全部可正常工作。低功耗是单片机所追求一个指标，现在低功耗单片机静态电流能够低至μA或nA级。有单片机还有等候、关断、睡眠等多个工作模式以降低功耗。单片机低功耗在智能化仪表中相关键应用。
在工业控制中控制器，能够应用软件方法，实现复杂控制过程，改变控制算法方便。有丰富逻辑判定和位操作指令，能够在开关量控制、次序控制、逻辑控制中发挥作用。现在，在加热控制、电机控制、锅炉控制、汽车电器、数控机床等各个领域，单片机得到了广泛使用，并取得了很好效果。

单片机因为其微小体积和极低成本，广泛应用于家用电器、工业控制等领域中。单片微型计算机简称单片机，尤其适适用于控制领域，故又称为微控制器。本设计就是利用单片机AT89C51为控制器来实现8个LED左右往返点亮试验。
第二章 设计目标及要求
2.1 设计目标
经过此次课题设计，应用《单片机原理及应用》等所学相关知识及查阅资料，完成简易计算器设计，以达成理论和实践愈加好结合、深入提升综合利用所学知识和设计能力目标。
经过此次设计训练，能够使我在基础思绪和基础方法上对基于89C51单片机系统设计有一个比较感性认识，并含有一定程度设计能力。
培养实践技能，提升分析和处理实际问题能力。
2.2设计要求
（1）认真研究设计任务书，明确设计要求、条件、内容和步骤；复习课程相关内容，熟悉相关单元电路设计方法和步骤；搜集、分析、消化相关资料、软件等；掌握微型计算机应用系统软件设计方法；准备好设计需要图书、资料和工具；确定设计计划等
（2）系统总体及功效设计，制订总体方案及元器件选择；
（3）硬件设计，完成硬件结构图设计、系统电路图设计和绘制及电路模块连接；
（4）软件设计，完成软件步骤图设计、程序设计；
（5）使用Proteus和Keil软件仿真运行；
（6）写出设计汇报）

第三章 设计电路原理
3.1 控制系统设计
AT89C51系列I/O脚设置和使用很简单，当该脚作输入脚使用时，只须将该脚设置为高电平（复位时，各 I/O口均置高电平）。当该脚作输出脚使用时，则为高电平或低电平均可。低电平时，吸入电流可达20mA，含有一定驱动能力；而为高电平时，输出电流仅 数十μA甚至更小（电流实际上是由脚上拉电流形成），基础上没有驱动能力。其原因是高电平时該脚也同时作输入脚使用，而输入脚必需含有高输入阻抗，所以上拉电流必需很小才行。作输出脚使用，欲进行高电平驱动时，得利用外电路来实现，如上拉电阻，I/O脚不通，电流经R驱动LED发光；低电平时，I/O脚导通，电流由该脚入地，LED灭（I/O脚导通时对地电压降小于1V，LED域值1.5～1.8V）
所以在本设计中将使用AT89C51为控制器，可将8个有着四种颜色LED和AT89C518个P2（p2.0~p2.7）接口相连。
3.2 LED显示
因为LED 含有亮度高、发光均匀、可靠性好、接线简单、拼装方便等优点。它被广泛应用于大型LED 智能显示器、智能仪器仪表和机电一体化设备显示单元中,取得了很好效果。因为它经济、小型显示系统,同时要求使用方便灵活，方便地组成了由多块大屏幕LED 显示器组成显示系统,该系统可广泛用于商场、车站、码头及其它公共场所。
对于8个LED点亮有很多个方案，能够同时点亮，同时熄灭，不一样个数LED往返交替。本设计因为LED个数和颜色相对较多能够让8个LED从左到右然后再从右到左往返点亮。

第四章 硬件原理
4.1元件清单
原件名称
型号
参数
数量
单片机
AT89C51
12MHz
1
LED灯
LED
2.2V~10mA
8
晶体振荡器
CRYSTAL
12MHz
1
电容
CAP
22p
2
CAP-ELEC
10uf
1
电阻
RES
220
8
10K
1
4.2 单片机AT89C51
该单片机功效强大，不仅能满足设计需要，也能够在设计要求基础上进行部分扩展。
单片机结构以下：

图 1单片机引脚图
在使用时VCC接电源电压，GND接地。P0，P1，P2，P3可作为输入或输出端口，RST是复位输入，接复位电路。XTAL1和XTAL2接复位电路。这些能够在硬件设计部分表现出来
4.3.单片机时钟电路
单片机内部有在一个振荡器，本设计采取内部时钟方法，以12MHZ石英晶体振荡器和两个30PF片电容组成外部电容大小对振荡频率有微小影响，可起调整作用。振荡器，图所表示。片内高增益反向放大器经过XTAL1
和XTAL2外接，作为反馈元件外部晶体振荡器和电容组成并联谐振回路组成一个自激振荡器，向内部时钟电路提供振荡时钟。
图；

4.4.单片机复位电路

AT89C51RST引脚是复位端。当单片机振荡器工作时，该引脚上出现连续两个机械周期高电平，就能够实现系统复位，使单片机快速回到初始状态。图；

4.5整体电路图

第五章 软件设计
5.1 程序步骤图
开始
初始化
设置LED点亮位置 最左端

是
循环体
循环控制
结束
是
否

5.2 编辑源程序
程序利用循环移位函数_crol_和_cror_形成往返滚动效果
#include<reg51.h>
#include<intrins.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
//延时
void DelayMS(uint x)
{
uchar i;
while(x--)
{
for(i=0;i<120;i++);
}
}
//主程序
void main()
{
uchar i;
P2=0x01;
while(1)
{for(i=0;i<7;i++)
{
P2=_crol_(P2,1); //P2 值向左循环移动
DelayMS(150);
}
for(i=0;i<7;i++)
{
P2=_cror_(P2,1); //P2 值向右循环移动
DelayMS(150);
}
}
}
第六章 系统调试
6.1系统调试
1.编写程序并查错
2.在Keil中输入源程序，编译并连接，立即发觉程序中错误，更正，直至编译连接无误后保留并生成HEX文件。
3.在Proteus中打开该电路对各器件及连线节点进行检验，其中单片机频率一定要和晶振频率一致。
4.在单片机属性中找到program File中添加源程序生成hex文件。图；
单击“确定”后即可进行模拟仿真。
6.2仿真结果；

结论和心得
经过这次课程设计使我知道了理论和实际相结合是很很关键，只有理论知识是远远不够，只有把所学理论知识和实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为己所用，从而提升自己实际动手能力和独立思索能力。我在设计过程中碰到了很多问题同时也发觉了自己不足之处，即对以前所学过知识了解得不够深刻，掌握得不够牢靠，比如说不懂部分元器件使用方法，对汇编语言掌握得不透彻。 还有，这次设计让我明白了“求人不如求己”，“自己动手丰衣足食”深刻寓意。即使我们要讲究合作愉快，但更关键是自己，只有自己懂了，自己做了才不会在关键时刻掉链子。她人终究是一个陪衬，路总是要自己走，属于自己任务就要自己搞定。所以我们必需要时刻强大自己。这个过程即使不是很平坦但肯定会碰到多种多样问题，但一旦征服了它那它就是你东西了，当这么厚积达成一定程度那你就能享受到薄发那刻辉煌。

参考文件
[1] 孙涵芳.MCS-51/96系列 单片机原理及应用（修订版）北京航空航天大学出版社.1994
[2] 李朝青.单片机原理及接口技术（第3版）北京航空航天大学出版社.
[3] 周润景、袁伟亭、景晓松.Proteus在MCS-51&ARM7系统中应用百例.电子工业出版社.