2022年基于51单片机的花样流水灯设计.docx
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1、精品学习资源摘 要运算机技术地飞速进展和提高,把我们带入了崭新地时代,现在,运算机地应用已经深入到千家万户 .单片微型运算机是制作在一块集成电路芯片上地运算机,简称单片机.单片机在现在社会有着广泛地应用,小到人们地日常电子用品,大到航天飞机、宇宙飞船,上面都有单片机地广泛应用 .单片机具有体积小、功能强大、低功耗、应用广泛等特点.以 AT 公司地芯片 AT89C51 单片机来实现流水灯地设计.本系统由单片机掌握,I/O 口接 LED 地负极, 而 LED 地正极就直接与 5V 电源相连 .通过 I/O 口输出地低电平点亮LED 灯.因此可以通过掌握单片机地 I/O 口地电平高低以达到掌握LED
2、 ,从而实现不同花样地流水灯地目地.关键词:LED,单片机,高低电平变化欢迎下载精品学习资源ABSTRACTThe rapid development of computer technology and improving, bring us to the new era, now, the application of computer has been deep into the thousands. Single chip microcomputer is made on an integrated circuit chip computer, hereinafter referred
3、 to as single chip microcomputer. SCM hasbeen widelyused inthe present society, smallto Peoples Dailyelectronicproducts, bigto aerospace aircraft, spacecraft, above has the wide application of single-chip microcomputer. SCM has small volume,powerfulfunction,lowpower consumption,wide application,etc.
4、 AT the companys chip AT89C51 single-chip microcomputer to realize the water lamp design. This system controlledby single chip microcomputer,I/O ports connect the LED the cathode, and LED the anode is directly connected to 5V power supply. Through the I/O port output low level light leds.So you can
5、single chip microcomputer control through the I/O ports to control LED, the level of high and low so as to realize the purpose of the different pattern of flowing water light.Key words: LED , MCU ,High and Low output leve欢迎下载精品学习资源目 录第 1 章 引言11.1 讨论背景及意义11.2 国内外讨论现状以及本系统地重点问题11.3 本文章节支配2第 2 章 系统设计方案
6、论证32.1 掌握器模块方案论证32.2 键盘模块方案42.3 电源模块方案4第 3 章 系统硬件设计方案53.1 系统设计框图53.2 硬件电路设计53.2.1 电源电路53.2.2 单片机 89C52 最小系统63.2.3 按键电路123.3.4 LED 灯电路13第 4 章 程序设计及软件仿真144.1 软件设计框图144.2 软件开发平台挑选144.3 软件系统功能模块154.3.1 初始化模块154.3.2 延时函数164.3.3 定时器掌握模块164.3.4 键盘扫描模式164.3.5 LED 灯输出掌握模块174.4 程序调试仿真184.4.1 仿真平台介绍184.4.2 仿真测
7、试18第 5 章 硬件调试20欢迎下载精品学习资源5.1 硬件设计.205.2 硬件调试.205.2.1 下载功能调试205.2.2 LED 电路测试205.2.3 模式挑选功能调试205.2.4 速度加减功能调试215.2.5 复位电路调试215.2.6 稳固性测试21总结22致谢24参考文献25附录26附录一:原理图26附录二:硬件实物27附录三:程序代码28欢迎下载精品学习资源第 1 章 引言1.1 讨论背景及意义现如今,随着集成化芯片地飞速进展,分立元件或数字规律电路正逐步被集成电路所取代,而单片机作为一种集成电路,其价格低廉,且牢靠性强、掌握简洁但掌握方法多样.单片机在我们地日常生活
8、和工作中无处不在、无处不有:家用电器中地电子表、洗衣机、电饭褒、豆浆机、电子秤;住宅小区地监控系统、电梯智能化掌握系统;汽车电子设备中地 ABS 、GPS、ESP、TPMS ;医用设备中地呼吸机,各种分析仪,监护仪,病床呼叫系统;公交汽车、地铁站地IC 卡读卡机、滚动显示车次和时间地LED 点阵显示屏;电脑地外设,如键盘、鼠标、光驱、打印机、复印件、传真机、调制解调器;运算机网络地通讯设备;智能化外表中地万用表,示波器,规律分析仪;工厂流水线地智能化治理系统,成套设备中关键工作点地分布式监控系统;导弹地导航装置,飞机上地各种外表等等.有资料说明: 2007 年全球单片机地产值达到151 亿美元
9、,我国单片机地销售额达到400 亿元人民币,我国每年单片机地需求量达50 至 60 亿片,是全球单片机地最大市场.可以说单片机已经渗透到了我们生活地各个领域.1.2 国内外讨论现状以及本系统地重点问题单片机自从问世以来便得到了广泛地应用,单片机以其体积小、重量轻、功耗低、功能强、数据在芯片内部传输速度较快、牢靠性高、程序运行速度快、抗干扰才能强等优势快速得到了人们地青睐,被广泛应用于测控系统、数据采集、智能仪器外表、机电一体化产品、智能接口电路、运算机通信和单片机多级系统等领域.而在流水灯地掌握系统中,单片机更是取代了传统流水灯地分立元件设计,成为该系统地核心部件.传统设计地流水灯,电路复杂,
10、且牢靠性较差,并且花样单一;而单片机掌握地流水灯,花样纷繁多样,且易于修改;硬件电路比分立元件地设计简洁很多,成本也极为低廉.因此,单片机掌握地流水灯必将在流水灯领域掀起一场大革命.本文中所设计地系统为基于51 单片机地花样流水灯掌握系统.该系统由一块单片机通过C 语言编程来实现掌握功能.牢靠且敏捷性高、适用范畴广、且变换地花样繁多,同时也适欢迎下载精品学习资源用于霓虹灯以及交通灯等领域.本文将具体介绍该对该系统地设计.1.3 本文章节支配第 1 章介绍了论文地讨论背景及意义,对主要讨论地技术指标和章节支配进行了说明. 第 2 章对本系统地设计方案地各个设计模块进行比较论证,得到了适合本文地设
11、计方案. 第 3 章提出了系统设计框图以AT89S52 单片机为主掌握器,通过键盘来设掌握流水灯地模式与流水灯地快慢.第 4 章依据设计方案,设计了软件设计框图,并对各个模块地主要算法进行说明. 第 5 章利用 protues 进行软硬件设计仿真,并进行实物制作,验证明物地性能指标. 第 6 章对本文讨论地内容和工作进行总结,查找不足并作出展望.欢迎下载精品学习资源第 2 章 系统设计方案论证2.1 掌握器模块方案论证方案一:使用 FPGA ,让第一个灯先亮,然后通过移位,依次点亮其他地灯,便形成了流水灯 .初始状态时,全部灯都不亮,每来一个时钟脉冲CLK ,计数器就加1.每当判定出计数器中地
12、数值达到25000000 时,就会点亮一个灯,并进行移位,FPGA 输出地数据就应当先是 10000000,隔一秒就编程110000000.始终变化到 11111111,这样就依次点亮全部地灯,也就形成了流水灯.而当当8 个灯都被点亮时,需要一个操作使得全部地灯都复原为初始状态,即:灯都不亮,然后再一次流水即可.假如是右移位,就会显现右流水现象.反之就是左流水 .方案二:使用单片机,将LED地正极接电源,负极接单片机地I/O ,然后当单片机地I/O 口输出低电平常,即点亮LED 灯,然后通过移位指令让其他LED 依次点亮,即形成流水成效 .如是左移指令,即为左流水;右移指令就为右流水.在数控方
13、面,单片机会优于CPLD或 FPGA 器件,由于此处只是用于流水灯掌握,不需要太高地速度以及精确度,且上述两种期间掌握起来也比单片机麻烦,因此没有必要选用价格昂贵地 CPLD 和 FPGA 器件 .而单片机就不同,由于单片机在技术领域已经相当成熟, 市面上流通有型号与品牌繁多地单片机,各种参考文献也特别多,且价格低廉,只需要几元 人民币,因此用单片机掌握会较为划算.其次,单片机地编程方式较为多样,可选用普及度很高地 C 语言或汇编语言进行编程,在这一点上也优于CPLD 和 FPGA 器件.因此,最终打算实行单片机掌握地方案.由于单片机地高电平地电位为大于 2V ,低电平电位为小于 0.8V ,
14、而供电地电源为5V ,且一般地 LED 地耐压为 3-4V ,因此,如直接将 I/O 口与 LED 相连,有可能会烧坏LED ,因此需要串联分压电阻 .阻值大约为 220-300 .考虑到 PCB 地布局布线,因此准备采纳P0 口和 P2 口来驱动 LED 灯.但由于 P0 口地驱动才能较弱,因此需要在P0 口外部供应地强上拉 .因此实行接阻值为10k 地排阻地方法来供应这个强上拉 .欢迎下载精品学习资源2.2 键盘模块方案方案一:采纳独立式按键电路,每个按键单独占有一根I/O 接口线 ,每个 I/O 口地工作状态互不影响,此类键盘采纳端口直接扫描方式.缺点为当按键较多时占用单片机地I/O 口
15、数目较多 .方案二:采纳标准44 键盘,此类键盘采纳矩阵式行列扫描方式,优点是当按键较多时可降低占用单片机地I/O 口数目 .本系统只需要三个按键,分别为掌握模式按键,流水灯变换速度加,流水灯变换速度减,因此本系统采纳独立式按键即可满意系统要求,降低开发难度和硬件成本.2.3 电源模块方案由于系统地单片机和LED 灯地电压都只需要5V ,不需要多种电压,因此直接采纳市场上 现 有 地 220V转5V地 电 源 , 通 过DC线 连 接 系 统 地 火 牛 头 为 系 统 供 电 .欢迎下载精品学习资源第 3 章 系统硬件设计方案3.1 系统设计框图下载电路复位电路按键掌握扫描89C52MCUL
16、ED花样灯设计时钟电路依据系统设计方案地论证,设计出如图3-1 所示地系统设计框图,下面依次介绍各个模块地具体设计实现细节.图 3-1 系统设计框图3.2 硬件电路设计3.2.1 电源电路本设计需要用到 5V 供电,考虑采纳 USB 转 DC 电源线接 5V , 1A 开关电源以供应稳固 地电压,加入一个6 脚自锁开关掌握电路通断.单片机地 40 脚接至 VCC , 20 脚接至 GND , 电路图如图 3-2 所示,图中 J1 为 DC 火牛头 .欢迎下载精品学习资源图 3-2 电源电路图3.2.2 单片机 89C52 最小系统本系统采纳地核心掌握模块是常用地单片机型号:89C52. 下面简
17、要介绍该单片机地特点和使用方法 .3.2.2.1 单片机简介1. 单片机内部结构MCS-51 结构地单片机内部采纳模块式结构,其结构组成框图如图3-3 所示 .由图可见,该系列单片机主要由随机数据储备器(RAM )、程序储备器( ROM )、中心处理器( CPU )、输入输出口、串行口、内置地定时器/计数器、中断掌握、总线掌握、 以准时钟电路通过总线连接而成.CPU 是单片机内部地核心器件,分为运算器和掌握器两大部分,此外仍有面对掌握地未处理功能 .STC89C52 中有 512 字节地随机数据储备器RAM ,可通过片外扩展来提升RAM 容量.储备器 ROM ,是用来储备程序地储备器,在STC
18、89C52 中集成了 8K 字节地 FLASH储备器,假如片内地容量不够,仍可扩展至64KB.中断系统:具有 5 个中断源, 2 级中断优先权 .定时器 /计数器:片内集成了3 个 16 位地定时器 /计数器 T0 、T1、T2,具有四种工作方式串行口:一个全双工异步串行口,具有四种工作方式,可进行串口通信,扩展并行I/O口,仍可以与多个单片机相连以构成多级系统.特别功能寄存器 SFR:共有 26 个特别功能寄存器,用于CPU 对片内各功能部件进行欢迎下载精品学习资源治理和监视 .特别功能寄存器实际上是片内各个功能部件地掌握寄存器和状态寄存器,这些特别功能寄存器映射在片内RAM 区 80H-F
19、FH 地地址区内 .图 3-3 MCS-51 内部结构2. STC89C52 引脚结构目前, STC89C52 多采纳 DIP-40 封装,即双列直插,共40 个引脚地封装方式.此外,仍有 44 引脚地 PLCC 和 LQFP 封装(都为表贴元件).其中 40 个引脚依据功能地不能可分为3 类:(1) 、电源准时钟引脚 VCC 、GND ; XTAL1 、XTAL2.(2) 、掌握引脚 PSEN 非、 ALE/PROG 非、 EA 非/Vpp 、RST(即复位) . 3、 I/O 口引脚 P0、P1、P2、P3,为 4 个 8 为 I/O 口地外部引脚 .3. 单片机时钟介绍单片机执行地指令均
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