单片机与微机原理课程设计.docx

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1、单片机与微机原理课程设计 广东工业高校华立学院 课 程 设 计（论文） 课程名称 单片机与微机原理课程设计 题目名称 基于51单片机限制的走马灯 学部（系） 机电工程学院 专业班级 18电气工程及其自动化3班 学 号 511812032528 学生姓名 赵俊杰 指导老师 朱颖 2020 年 12 月 18 日 广东工业高校华立学院 课程设计（论文）任务书 题目名称 基于51单片机限制的走马灯 系 部 机电工程学院 专业班级 18电气工程及其自动化3班 姓 名 赵俊杰 学 号 511812032528 一、课程设计（论文）的内容 （1）设计并绘制硬件电路图； （2）购买电子元器件并按电路图焊接到

2、电路板上； （3）编写程序并将调试好的程序固化到单片机中。 二、课程设计（论文）的要求与数据 (1)必需完成基础任务。(2)要求设计简洁，系统性能稳定，性价比高。(3)要求画好电路图，阐明电路的工作原理，说明设计思想。(4)明确系统循迹的模式，并能用程序语言表达 三、课程设计（论文）应完成的工作 (1)画出整体电路图（Protel）。(2)对所设计的电路全部或部分进行仿真，使之达到设计任务要求。(3)写出设计报告书。 四、课程设计（论文）进程支配 序号 设计（论文）各阶段内容 地点 起止日期 1 搜集资料 宿舍 12.10-12.11 2 需求分析 宿舍 12.12-12.13 3 系统分析与

3、设计 宿舍 12.14-12.16 4 功能模块的实现 宿舍 12.14-12.16 5 系统测试，运行 宿舍 12.14-12.16 6 完成课程设计（论文） 宿舍 12.16-12.18 五、应收集的资料及主要参考文献 1单片机原理与接口技术李朝青，北京航空航天高校出版社 2单片机课程设计指导楼然苗李光飞，北京航空航天高校出版社 3单片机限制实习与专题制作蔡朝洋北京航空航天高校出版社 4单片机原理与应用及C51程序设计谢维等，清华高校出版社，2007.2 551系列单片机设计实例(第2版)楼然苗李光飞，北京航空航天高校出版社2006.2 6单片微型计算机原理及接口技术试验指导与实训林军中国

4、水利水电出版社2004.10 7网上资料 发出任务书日期： 2020 年 11月 18日 指导老师签名： 安排完成日期： 2020 年 12 月18 日 摘要 单片机自20世纪70年头问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快,而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。本课程设计是基于MCS51系列单片机所设计的，用AT89S52芯片限制跑马灯（流水灯），整个系统有8种跑马灯模式可以选择，K1是选择模式键，并将相应的模式在LED七段数码管中显示出来，K2可以对跑马灯的速度进行加速，K3可以对跑马灯的速度进行减速。整个系统可以实现对跑马灯模式的多层限制，还

5、可以进行加减速。 关键词：MCS51、跑马灯、加减速、七段数码管 书目 一 概论 1 1.1 单片机基础学问 1 1.2 单片机的发展趋势 1 1.3 课程设计的目的 2 1.4 仪器设备 2 1.5 课程设计的内容 2 1.6 本设计的题目与要求 2 二 总体设计 2 2.1 框图设计 2 2.2 电路原理图 3 2.3 系统材料清单 4 2.3.1 AT89C51芯片 4 2.3.2 共阳极数码显示管 4 2.3.3 发光二极管 5 2.4 主流程图 5 2.5 软件设计 6 2.5.1 软件硬件仿真 6 三 结束语 8 参考文献 9 附录 10 一、概论 1.1单片机基础学问 单片机又称

6、单片微限制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲，一块芯片就成了一台计算机。 单片机具有体积小、功能强、应用面广等优点，目前正以前所未见的速度取代着传统电子线路构成的经典系统，蚕食着传统数字电路与模拟电路固有的领地。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发供应了便利条件。同时，学习运用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。现在，这种单片机的运用领域已非常广泛。彩电、冰箱、空调、录像机、VCD、遥控器、嬉戏机、电饭煲等无处不见单片机的影子，单片机早已深深地融入我们每个人的生活之中。单片机能大大地提高这些产品的智能性，易用性及节能性等主要性能指标

7、，给我们的生活带来舒适和便利的同时，在工农业生产上也极大地提高了生产效率和产品质量。单片机按用途大体上可分为两类，一种是通用型单片机，另一种是专用型单片机。 MCS-51单片机是美国INTEL公司于1980年推出的产品，与MCS-48单片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令，指令数达111条，MCS-51单片机可以算是相当胜利的产品，始终到现在，MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品，各高校及专业学校的培训教材仍与MSC-51单片机作为代表进行理论基础学习。MCS-51系列单片机主要包括8031、8051和8751等通用产品。1.2单片机的发展

8、趋势 单片机现在可以说是百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，无奇不有，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用供应了广袤的天地。现在常规的单片机普遍都是将中心处理器（CPU）、随机存取数据存储（RAM）、只读程序存储器（ROM）、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增加型的单片机集成了如A/D转换器、PMW（脉宽调制电路）、WDT（看门狗）、有些单片机将LCD（液晶）驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机

9、厂商还可以依据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。现在的很多单片机都具有多种封装形式，其中SMD（表面封装）越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以89C51为核心的单片机占主流。1.3课程设计的目的 （1）训练学生正确地应用单片微机，培育解决工业限制、工业检测等领域详细问题的初步实力。（2）让学生通过所做课题，熟识单片微机应用系统开发、研制的过程，软硬件设计的工作方法、工作内容、工作步骤。（3）对学生进行基本技能训练，例如组成

10、系统、编程、调试、查阅资料、绘图、编写说明书等；使学生理论联系实际，提高动手实力和分析问题、解决问题的实力。1.4仪器设备 PC机、万用表、电烙铁等。1.5课程设计的内容 （1）设计并绘制硬件电路图； （2）购买电子元器件并按电路图焊接到电路板上； （3）编写程序并将调试好的程序固化到单片机中。1.6本设计的题目与要求 （1）题目：可以调控的跑马灯 （2）要求：用AT89S52芯片限制跑马灯（流水灯），整个系统有8种跑马灯模式可以选择，K1是选择模式键，同时将相应的模式在LED七段数码管中显示出来，K2可以对跑马灯的速度进行加速，K3可以对跑马灯的速度进行减速。整个系统可以实现对跑马灯模式的多

11、层限制，还有加减速。二、总体设计 2.1框图设计 框图设计是为了能够从整体上把握系统的各个大的模块以及各个模块之间的联系。同时排列出须要主要运用到的各个器件，以方面系统开发中器件的选取。通过框图设计，让设计者从整体上把握系统的开发。本系统设计的框图如下图2-1所示。 2.2电路原理图 本系统由89S52芯片、LED七段数码管、发光二极管、轻触开关等组成，电路原理图如图2-2所示； 2.3系统材料清单 2.3.1、AT89C51芯片 （1）89C51是一种带4K字节闪耀可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电

12、压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采纳ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪耀存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微限制器。89C单片机为许多嵌入式限制系统供应了一种敏捷性高且价廉的方案。 （2）主要特性:与MCS-51兼容；4K字节可编程闪耀存储器；寿命：1000写/擦循环；数据保留时间：10年；全静态工作：0Hz-24MHz；三级程序存储器锁定；1288位内部RAM；32可编程I/O线；两个16位定时器/计数器；5个中断源；可编程串

13、行通道；低功耗的闲置和掉电模式；片内振荡器和时钟电路。（3）结构特点：8位CPU；片内振荡器和时钟电路；32根I/O线；外部存贮器寻址范围ROM、RAM64K；2个16位的定时器/计数器；5个中断源，两个中断优先级；全双工串行口；布尔处理器； 2.3.2、共阳极数码显示管 发光二极管显示管简称LED，具有结构简洁、价格低廉、运用便利、耗电少、与单片机接口简单等特点，在单片机应用系统运用特别普遍。LED数码显示器由七段条形的发光二极管组成“8”字形显示字段，用一只圆形的发光二极管做小数点。LED数码显示器中，通常将各段发光二极管的阴极或阳极连在一起做公共端，这样可以使驱动电路简洁。共阳极数码管是

14、指发光二极管的阳极都与正极接在一起，引脚接输出端，故低电平有效。要使LED数码管显示数字，只要点亮相应字段的发光二极管即可。如要显示“1”，点亮b、c段；要显示“0”，点亮a、b、c、d、e、f段。不难看出，对于共阳极数码管，点亮字段则用低电平“0”来表示，所以低电平有效。这样我们就可以把要显示的数字与一串二进制代码对应起来，即对LED数码显示器实现编码。由于这种编码是与显示器结构相对应的，因此分为共阴显示码和共阳显示码两种。不考虑小数点的编码只有七位，常称为七段显示码；假如对小数点也进行编码，则称为八段显示码。如表2-3所示: 2.3.3、发光二极管 它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成

15、光能；常简写为LED。发光二极管与一般二极管一样是由一个PN结组成，所以具有单向导电性。常用的发光二极管是发红光、绿光或黄光的二极管。它广泛应用于各种电子电路、家电、仪表等设备中、作电源指示或电平指示。2.4主流程图 2.5软件设计 本课程设计是采纳80C51单片机设计的可以调控的跑马灯，通过keil进行c语言编程，通过proteus进行软件硬件仿真。本设计成果，主要通过按键开关对跑马灯进行限制，包括跑马灯模式的选择、跑马灯模式的显示、跑马灯速度改变限制。2.5.1软件硬件仿真 软件调试是通过对程序的汇编、连接、执行来发觉程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以解除订正的过程。软硬件联调是指把调试

16、无误的软件程序烧制进单片机芯片内部，通上电源后，检查硬件工作是否有预期的效果，假如没有则须要检测软件是否在实现功能上有欠缺。若有错误，通过改写软件来调试，直至达到预期效果，则设计圆满胜利。本设计通过protues进行软件硬件仿真，设计的原理图如图2-5所示； 系统运行后的示意图如图2-6所示 三、结束语 (1)体会：万事开头难。在刚起先课程设计的时候，大家都有点茫然而且无从下手的感觉。首先是题目的选择，在没有确定题目之前，查找资料毫无目的，基本是查查这个资料，待会又搜寻另一个。这大大的奢侈来我我的时间。最终，经过自己查阅相关的资料，渐渐有了自己的设计想法，制定出了系统的结构框图。最终定下了题目

17、。定下了题目之后，做起来就比较有目的。在指导老师的提示下，我们在网上查到了一些相关的资料，再综合书本上学到的一些学问，参考网上的程序，经过调试修改后，最终实现了题目设计的要求。通过学习单片机这门课程设计，不仅了解了AT89c51的功能、还加强了单片机的理论学问得了解，而且进一步接触并了解到了软硬件的结合这个实践问题。不仅如此，此次设计也加强了我们动手培育了我的动手实力及分析思索和解决问题的实力，更令我的创建性思维得到拓展。(2)遇到的问题 软件设计是耗时最长的一项，涉及到整个系统工作的稳定性。我们首先编写总体框架，然后做简洁的测试，保证能正常运行，接下来编写单个的子状态程序，写完一个测试一个，

18、这样保证了最终调试的胜利率。在编写程序过程中须要很好的编写习惯，结构要明显，标明注释，随时存档，程序尽量简约。另外要兼顾到硬件结构，尽量使得硬件结构简洁，所用资源更少。参考文献 1单片机原理与接口技术李朝青，北京航空航天高校出版社 2单片机课程设计指导楼然苗李光飞，北京航空航天高校出版社 3单片机限制实习与专题制作蔡朝洋北京航空航天高校出版社 4单片机原理与应用及C51程序设计谢维等，清华高校出版社，2007.2 551系列单片机设计实例(第2版)楼然苗李光飞，北京航空航天高校出版社2006.2 6单片微型计算机原理及接口技术试验指导与实训林军中国水利水电出版社2004.10 7网上资料 附录 C语言编程