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2022年实习报告-流水灯 单片机流水彩灯设计 书目 TOC o 1-5 h z 1、 方案设计说明 2 设计项目概述 2 设计项目功能及操作介绍 2 方案设计思路 2 2、 硬件设计说明 3 电路图 3 I/O的安排 3 电路工作原理 4 主要器件介绍 4 3、软件设计说明 5 软件设计概述 5 设计思路 5 总体功能 6 程序流程图 7 程序总体结构及程序的执行与工作过程 8 重要程序段说明8 程序活单 9 4、制作调试说明 13 制作调试过程及结果 13 所遇到的问题及解决方法 13 1、方案设计说明 设计项目概述 本次设计的题目是单片机流水彩灯设计通过综合驾驭单片机编 程的基本思想，以及中断，定时程序的基本编写方法。利用单片机设 计并制作流水彩灯。该流水彩灯设置用一个AT89S51单片机来限制 12LED丁产生不同的发光效果。 设计项目功能及操作介绍 其中两个按键K1和K2,上电后，12个LED灯全亮；两个按 键一个用于限制“流水灯”的启动和停止，另一个用于选择“流水” 的花样。其中流水灯花样有三种：1)单个LED丁顺次点亮。2)每两 个LED灯顺次点亮然后再顺次返回。3)从两端每三个LED灯顺向中 间次点亮。 方案设计思路 根据单片机系统扩展与系统配置状况，单片机应用系统可分为 最小系统、最小功耗系统及典型系统等。流水灯事实上就是一个带有 12个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、 复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。假如要让接在 P0.0 口的LED亮起来，那么只要把P0.0 口的电平变为低电平就可以 了；相反，假如要接在P0.0 口的LE成息灭，就要把P0.0 口的电平变 为高电平；同理，接在其他接口上LED灯的点亮和熄灭的方法也如此。 因此，要实现流水灯功能，我们只要将发光二极管LED卜LED12依次 点亮、熄灭，12只LED灯便会一亮一暗的做流水灯了。在此我们还 应留意一点，由于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的时 间很短，我们在限制二极管亮灭的时候应当延时一段时间，否则我们 就看不到“流水”效果了。 2、硬件设计说明 (1)电路图 K13 .1OC . k TE=EC3 K13 .1OC . k TE=E C3 KTHU PDUVJlDa ，龄昵 XTALZ ?DJ3'KI3 ?6.沁愚 PEI血屹 EL3ST MM. UT F7IYAS PZ.IfJRS P2Afi ALE P2-WA1E 段 呼号两n IP2J? FID mRXP P1.1 P3.iroffl P1Z piziiinn Fi J PI.4 P3.4HD P15 F35TT1 P l p 乳 aTTt FIT narfFU |号 祀 1 E1Q 1Q ? 稚c -5T1TT . Fjl2 -km . 1 单片机40引脚接+5V的电源，12、13引脚接开关K1、K2, 20引脚 接地。运用510 Q电阻和发光二极管组成12条支路，分别对应连接 单片机的8个P0 口、4个P2 口共12个。采纳共阳极接法40段接上 5V的外加电压，通过单片机的PQ P2 口限制输出高电平还是低电平。 当电压为低电平的时候。二极管发光。该电路由2个30PF的电容和 一个晶震组成的，其中晶振接在18和19引脚，这个作用是为单片机 供应一个正常的工作时钟频率。 电路工作原理 该流水灯事实上就是一个带有十二个发光二极管的单片机最小 应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的软 件组成的单个单片机。从原理图中可以看出，假如要让接在P0.0 口 的LED1亮起来，那么只要把P0.0 口的电平变为低电平就可以了； 相 反，假如要接在P0.0 口的LED 1熄灭，就要把P0.0 口的电平变为高 电平；同理，接在 P0.1?P0.7 口与P2.4?P2.7的其他11个LED的 点亮和熄灭的方法同 LED1因此，要实现流水灯功能，我们只要将 发光二极管LED1?LED12依次点亮、熄灭，12只LED灯便会一亮一 暗形成“流水灯”。 主要器件介绍 AT89S51单片机是美国ATME公司生产的低电压、高性能CMOS 位单片机，具有丰富的内部资源：4kB闪存、128BRAM 32根I/O 口 线、2个16位定时/计数器、5个向量两级中断结构、2个全双工的 串行口，具有4.25?5.50V的电压工作范围和0?24MH江作频率， 运用AT89S51单片机时无须外扩存储器。 在MCS-51芯片内部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。 反相放大器的输入端为引脚 XTAL1输出端为引脚XTAL2在芯片的 外部通过这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容 C1、C2形成反馈电 路，可构成稳定的白激振荡器，振荡频率范围通常是 1.212MHz)晶 体振荡频率高，则系统的时钟频率也高，单片机的运行速度也就快。 运用晶体振荡器时，C1、C2取值30± 10pF。C1、C2的取值虽 然没有严格的要求，但电容的大小影响振荡电路的稳定性和快速性， 通常取值2030pF。在这里我们取值30 pF在设计印制电路板时，晶 振和电容等应尽可能靠近芯片，以削减分布电容，保证振荡器振荡的 稳定性。 3、软件设计说明 (1)软件设计概述 设计思路 单片机的应用系统由硬件和软件组成，在硬件原理图搭建完成上 电之后，我们还不能看到流水灯循环点亮的现象，我们还须要编写程 序限制单片机管脚电平的凹凸改变，来实现发光二极管的一亮一灭。 软件编程是单片机应用系统中一个重要的组成部分，我们编程实现流 水灯的方法是循环移位法，即：在程序一起先就给I/O 口送一个数， 这个数本身就是让这个I/O 口先低，其他位为高，然后延时一段时间， 再让这个数据向高位移动，然后再输出至I/O 口，这样就实现流水效 果，另外由于AT89S51系列单片机的指令中只有对累加器ACC中数 据左移或右移的指令，所以我们应把需移动的数据先放到A C C中， 让其移动，然后将ACC移动后的数据再转送到 I/O 口，这样也可以 实现流水效果。假如要让接在p0与p2 口的发光二极管实现流水的效 果，则是用程序变更p0与p2 口的电平，由于我采纳的为共阳极的接 线方式，因此低电平为亮，高电平熄灭。 2）总体功能 这次程序总的要实现四个功能，通电后 12个LED灯全亮；单 个LED灯顺次点亮；每两个LED丁顺次点亮然后再顺次返回；从两端 每三个LED丁顺次向中间点亮。 程序的主要功能是p3.2 口的按钮为限制启动与停止，p3.3 口的 按钮为切换三种“流水”的花样：会出现一个灯从上至下的循环亮 灭，后又从下至上的循环亮灭回来；会出现两个灯从上至下的循环 亮灭，后又从下至上的循环亮灭回来；在灯会产生上3个灯与最下 面的三个灯亮到中间6个灯亮的状况； 3）程序流程图 (2)程序总体结构及程序的执行与工作过程 这个程序一共分为四个部分：第一个是对下面须要用到的累加 器、寄存器的定义；其次个是编写 p3.2接口按钮功能，第三个则是 编写p3.3接口按钮功能，而其中有三个花样：第四个则是延时子程 序。其工作过程如下流程： ACALL是子程序调用指令，程序中调用了DELAYS时子程序 SETB是将其后面指定的位置成1,程序中使对应端口输出高电平 AJMP是无条件跳转指令，意思是：跳转到指定的标号处接着运行 END是程序结束的伪指令，意思是告知编译器，程序到此结束。伪 指令只告知编译器此程序到此有何要求或条件，它不参加和影响程序 的执行 MOVP2, A RRA CALL DELAY JB ACC.4, LOOPBLS2;同样，当 P2.4 为 0,即灯亮到 P2.4 处 在上面源程序中ACALL DELAY指令的作用是调用DELAYS时子程 序。肯定要用该指令才能看到我们须要的流水效果。假如不用该指 令，贝岫于12个LED发光与熄灭的时间都很短，我们肉眼无法看到 LED的熄灭与点亮，凭我们肉眼看到的是 LED卜LED12tP同时亮(半 亮)，而看不到“流水”效果的！ (4)程序清单 ORGAJMPORG0000H ORG AJMP ORG 0000H MAIN 0003H ;外部中断0入口地址外部中断0连接限制流水灯暂停起先 MOV DPTR,#JUMP0;储存转移地址基址 A,R6MOV A,R6JMP A+DPTR A,R6 MOV A,R6 JMP A+DPTR ORG 0013H ;跳转到中断程序 ;外部中断1入口地址 MOV DPTR,#JUMP1 MOV A,R7 JMP A+DPTR ORG 0101H MAIN: MOV SP,#60H CLR A MOV R7,#00H MOV R6,#00H MOV P0,#00H;设置12个灯全亮 MOV P2,#00H SETB EX0 SETB IT0 SETB EX1 ;设置外部中断0跟1,开中断 SETB IT1 SETB EA SJMP $ ORG 0200H JUMP0: ;外部中断0的中断响应程序 SJMP START ;跳转到限制流水灯起先的程序 SJMP STOP ;跳转到限制流水灯停止的程序 ORG 0210H ;实际起先程序地址 START: MOV R6,#2H LJMP STYLE1 ;跳转到m 1起先流水 STOP: ;流水灯停止程序 MOV R6,#0H MOV P0,#00H ;12个灯全亮 MOV P2,#00H CLR EA ;关总中断 JNB P3.2,$;等待 下一次按键 JB P3.2,$ SETB EA；开总中断 CALL DELAY MOV P0,#0H ;12个灯全亮 MOV P2,#0H RETI ORG 0400H ;实际外部中断1程序地址 JUMP1: AJMP STYLE1 ;跳到方式1执行 AJMP STYLE2 AJMP STYLE3 J ;第一种花样 ORG 0500H STYLE1: MOV R7,#2H ;R7储存限制花样地址 通过基址+变址来限制花样 MOV P0,#0FFH ;从12个灯全灭起先，一个一个亮 MOV P2,#0FFH MOV A, #0FEH ;单个LED LOOPAS1: MOV R0, #8 MOVP0, A RLA CALL DELAY DJNZ R0, LOOPALS1 MOV P0,#0FFH ;P0 口 8个灯流水完毕 ；后4个灯 MOV A, #7FH;单个 LED LOOPBS1: MOV R0, #4H LOOPBLS1: MOVP2, A RRA CALL DELAY DJNZ R0, LOOPBLS1 MOV R1,#3 DJNZ R1,STYLE1 MOV P2,#0FFH RETI ;其次种花样 STYLE2: MOV R7,#4H MOV P0,#0FFH;同样从12个灯熄灭然后起先其次种花样 MOV P2,#0FFH LOOPAS2: MOV A, #0FCH;两个 LED LOOPALS2: MOVP0, A RLA CALL DELAY JB ACC.7, LOOPALS2 ;当 P0.7 为 0,即亮到 P0.7 此处 CALL DELAY MOV P0,#07FH MOV P2,#7FH CALL DELAY MOV P0,#0FFH MOV A, #3FH;两个 LED LOOPBLS2: MOV P2, A 打到流水目的后面的RL跟 打到流水目的后面的RL跟RR同理 P2.4为0,即灯亮到P2.4处 CALL DELAY JB ACC.4, LOOPBLS2;同样，当 ； LOOPCRS2: MOVP2, A RLA CALL DELAY JB ACC.7,LOOPCRS2 MOV P2,#3FH CALL DELAY MOV P2,#7FH MOV P0,#7FH CALL DELAY MOV P2,#0FFH ; MOV A,#3FH LOOPDRS2: MOVP0, A RRA CALL DELAY JB ACC.0,LOOPDRS2 ; MOV R1,#03H DJNZ R1,STYLE2;循环 3 次 RETI ; ;第三种花样 STYLE3: MOV R7,#0H MOV P0,#0FFH MOV P2,#0FFH LOOPS3: MOV A,#0F8H MOV P0,A MOV A,#8FH MOV P2,A CALL DELAY MOV A,#7H MOV P0,A MOV A,#7FH MOV P2,A CALL DELAY MOV R1,#5H MOV P0,#0FFH MOV P2,#0FFH DJNZ R1,LOOPS3 RETI ; ;延时子程序 DELAY: MOV R4, #2 L1: MOV R2, #250 L2: MOV R3, #250 L3: DJNZ R3, L3 DJNZ R2, L2 DJNZ R4, L1 RETI END 4、制作调试说明 (1)制作调试过程及结果 启动Keil单片机集成开发环境，建立新工程，将上面的源程序 导入到工程中，设置好 Keil工程的编译参数，编译得到 HEX格式的 目标文件，用ISP编程器将HEX格式的目标文件烧写到 AT89S51单 片机中，接下来就是将烧写好的AT89S51从编程器上取下，放到我们 焊接好的流水灯试验板上，通电，通过限制开关 K1、K2我们就看到 了 LED卜LED12同的流水”效果了。 所遇到的问题及解决方法 问题：1）只有P0.0端口的一个灯亮；2）全部的灯一个都不亮或者 全亮；3） LED灯没有循环或跳转 解决措施：1 ）程序中循环跳转书写有误。2）程序编写有误，看有 没有初始值或者初始值设置错误。3）延时程序太慢、 程序中没有写入跳转。 5、总结 第20页 共20页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页