单片机实验报告花样流水灯.docx

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1、电子工艺学考试作品报告作品名称： 把戏流水灯姓名：专业班级： 电信 1105学号：中南大学物理与电子学院3目 录第一章 系统整体概述其次章第三章第四章第五章硬件设计软件设计调试与分析制作感受【摘要】当今时代的智能掌握电子技术，给人们的生活带来了便利和舒适，而每到晚上五颜六色的霓虹灯则把我们的城市点缀得格外迷人，为人们生活增加了不少颜色。 制作流水灯的方法有很多种，有传统的分立元件，由数字规律电路构成的掌握系统和单片灵巧能掌握系统等。本设计介绍一种简洁有用的单片机把戏流水灯设计与制作，承受基于单片机 AT89C52 和发光二极管、晶振、复位、电源等电路以及必要的软件组成的以 AT89C52 为核

2、心，辅以简洁的数码管等设备和必要的电路，设计了一款简易的流水灯电路板，并编写简洁的程序，使其能够自开工作。 本设计用 AT89C52 单片机为核心自制一款简易的把戏流水灯，并介绍了其软件编程仿真及电路焊接实现，在实践中体验单片机的自动掌握功能。该设计具有实际意义，可以在广告业、媒体宣传、装饰业等领域得到广泛应用。关键字：AT89C52 单片机流水灯数码管AT89C52 单片机概述AT89C52 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k bytes 的可反复擦 写的 Flash 只读程序存储器和 256 bytes 的随机存取数据存储器RAM，器件承受 ATMEL 公司的高密度

3、、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51 指令系统，片内置通用8 位中心处理器和 Flash 存储单元。AT89C52 有 40 个引脚， 32 个外部双向输入/输出I/O端口，同时内含 2 个外中断口，3 个 16 位可编程定时计数器，2 个全双工串行通信口，2 个读写口线，AT89C52 可以依据常规方法进展编程。第一章、系统整体概述设计内容和目的1） 简洁 I/O 引脚的输出2） 把握软件延时编程方法3） 简洁按键输入捕获推断在 AT89S52-开发板上实现 16 个发光 LED“流水”的现象，并通过编写程序掌握流水现象。硬件设计电路的元件清单器件名称数量AT89C521开关1USB

4、 接口110K 电阻11K 电阻贴片16电容 10uF1电容 22pF2LED 灯16晶振1其次章、硬件设计2.1 系统硬件总电路构成及原理实现本设计要求的具体功能，可以选用 STC89C52 单片机及外围器件构成最小掌握系统，16 个发光二极管按肯定挨次点亮。2.2 主掌握局部STC89C52 单片机简介1 STC89C52 实物图，管脚图5STC89C52 是STC 公司生产的一种低功耗、高性能 CMOS8 位微掌握器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。STC89C52 使用经典的 MCS-51 内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统 51 单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有

5、灵活的8 位CPU 和在系统可编程 Flash，使得 STC89C52 为众多嵌入式掌握应用系统供给高敏捷、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k 字节 Flash，512 字节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定时器，内置 4KB EEPROM，MAX810 复位电路，3 个 16 位定时器/计数器，4 个外部中断，一个 7 向量 4 级中断构造兼容传统 51 的 5 向量 2 级中断构造，全双工串行口。另外 STC89C52 可降至 0Hz 静态规律操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停顿工作，允许RAM、定时器6/计数器、串口、中断连续工作。掉电保护方

6、式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停顿，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T 可选。2 特性分析STC89C52RC 单片机:8K 字节程序存储空间；512字节数据存储空间；内带2K 字节 EEPROM 存储空间;可直接使用串口下载；AT89S52单片机:8K 字节程序存储空间；256字节数据存储空间；没有内带 EEPROM 存储空间;3 参数1. 增加型8051单片机，6 时钟/机器周期和12 时钟/机器周期可以任意 选择，指令代码完全兼容传统8051.22. 工作电压：5.5V3.3V5V 单片机/3.8V2.0V3V 单片机3.工作频率范

7、围：040MHz，相当于一般8051 的080MHz，实际工作 频率可达48MHz4. 用户应用程序空间为8K 字节5. 片上集成512 字节RAM6. 通用 I/O 口32 个，复位后为：P0/P1/P2/P3 是准双向口/弱上拉， P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O 口用时，7需加上拉电阻。7. ISP在系统可编程/IAP在应用可编程，无需专用编程器，无 需专用仿真器，可通过串口 RxD/P3.0,TxD/P3.1直接下载用户程 序，数秒即可完成一片8. 具有 EEPROM 功能9. 共3 个16 位定时器/计数器。即定时器 T0、T1、T210. 外部中

8、断4 路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down 模式可 由外部中断低电平触发中断方式唤醒11. 通用异步串行口UART，还可用定时器软件实现多个 UART12. 工作温度范围：-40+85工业级/075商业级13. PDIP 封装2.2.251单片机的串行接口工作方式51 单片机的串行接口有四种工作方式。方式 0 是将 SBUF 作为 8 位同步移位存放器使用固定波特率；方式 1 是 10 位异步通信方式可变波特率；方式 2 是 11 位异步通信方式固定波特率；方式 3 是 11 位异步通信方式可变波特率。图 3.2串行接口与单片机的连接82.3 其它器件简介器件，它的根本构成大致

9、是：从一块石英晶体上按肯定方位角切下薄片简称为晶片，石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振1；而在封装内部添加 IC 组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。其产品一般用金属外壳封装， 也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。主要参数晶体振荡器10参数频率准确度温度稳定度频率调整范围根本描述在标称电源电压、标称负载阻抗、基准温度25以及其他条件保持不变，晶体振荡器的频率相对与其规定标称值的最大允许偏差，即fmax-fmin/f0；其他条件保持不变，在规定温度范围内晶体振荡器输出频率的最大变化量相对于温度范围内输出频率极值之和的允许频偏值， 即fmax-fmin/fmax+fmin；通过调整晶振的某可

10、变元件转变输出频率的范围。包括调频频偏、调频灵敏度、调频线性度。调频 调频频偏：压控晶体振荡器掌握电压由标称的最大值变化到最小值压 时输出频率差。控 特性调频灵敏度：压控晶体振荡器变化单位外加掌握电压所引起的输出频率的变化量。调频线性度：是一种与抱负直线最小二乘法相比较的调制系统传输特性的量度。负载特性电压特性杂波谐波频率老化日波动开机特性相位噪声其他条件保持不变，负载在规定变化范围内晶体振荡器输出频率相对于标称负载下的输出频率的最大允许频偏。其他条件保持不变，电源电压在规定变化范围内晶体振荡器输出频率相对于标称电源电压下的输出频率的最大允许频偏。输出信号中与主频无谐波副谐波除外关系的离散频谱

11、重量与主频的功率比，用 dBc 表示。谐波重量功率 Pi 与载波功率 P0之比，用 dBc 表示。在规定的环境条件下，由于元件主要是石英谐振器老化而引起的输出频率随时间的系统漂移过程。通常用某一时间间隔内的频差来量度。对于高稳定晶振，由于输出频率在较长的工作时间内呈近似线性的单方向漂移，往往用老化率单位时间内的相对频率变化来量度。指振荡器经过规定的预热时间后，每隔一小时测量一次，连续测量24 小时，将测试数据按 S=fmax-fmin/f0式计算，得到日波动。在规定的预热时间内，振荡器频率值的最大变化，用V=fmax-fmin/f0表示。短期稳定度的频域量度。用单边带噪声与载波噪声之比&pou

12、nd;f 表示，£；f与噪声起伏的频谱密度Sf和频率起伏的频谱密度 Syf直接相关，由下式表示：f2Sf=f02Syf=2f2£；f f傅立叶频率或偏离载波频率；f0载波频率。工作原理计算机都有个计时电路，尽管一般使用“时钟”这个词来表示这些设备，但它们实际上并不是通常意义的时钟，把它们称为计时器(timer可能更恰当一点。计算机的计时器通常是一个周密加工过的石英晶体，石英晶体在其张力限度内以肯定的频率振荡，这种频率取决于晶体本身如何切割及其受到张力的大小。有两个存放器与每个石英晶体相关联，一个计数器 counter和一个保持存放器holdingregister。石英晶体的

13、每次振荡使计数器减 1。当计数器减为0时，产生一个中断，计数器从保持计数器中重装入初始值。这种方法使得对一个计时器进展编程，令其每秒产生60次中断或者以任何其它期望的频率产生中断 成为可能。每次中断称为一个时钟嘀嗒clocktick。晶振在电气上可以等效成一个 电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的凹凸分其中较低的频率为串联谐振，较高的频率为并联谐振。由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近，在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感，所以只要晶振的两端并联上适宜的电容它就会组成并联谐振电路。这个并联谐振电路加到一个负反响电路中就可以构成正弦

14、波振荡电路，由于晶振等效为电感的频率范围很窄，所以即使其他元件的参数变化很大，这个振荡器的频率也不会有很大的变化。晶振有一个重要的参数，那就是负载电容值，选择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率。一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器留意是放大器不是反相器的两端接入晶振，再有两个电容分别接到晶振的两端，每个电容的另一端再接到地，这两个电容串联的容量值就应当等于负载电容，请留意一般 IC 的引脚都有等效输入电容，这个不能无视。一般的晶振的负载电容为15p 或12.5p，假设再考虑元件引脚的等效输入电容，则两个22p 的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择。2.4 最小系统介

15、绍1.51单片机最小系统复位电路的极性电容 C1的大小直接影响单片机11的复位时间，一般承受 1030uF ，51 单片机最小系统容值越大需要的复位时间越短。2.51 单片机最小系统晶振 Y1 也可以承受 6MHz 或者 11.0592MHz ，在正常工作的状况下可以承受更高频率的晶振， 51 单片机最小系统晶振的振荡频率直接影响单片机的处理速度， 频率越大处理速度越快。3.51 单片机最小系统起振电容 C2 、C3 一般承受 1533pF ，并 且电容离晶振越近越好， 晶振离单片机越近越好4. P0 口为开漏输出， 作为输出口时需加上拉电阻， 阻值一般为 10k 。其他接口内部有上拉电阻，

16、作为输出口时不需外加上拉电阻。 设置为定时器模式时， 加 1 计数器是对内部机器周期计数 1 个机器周期等于 12 个振荡周期，即计数频率为晶振频率的 1/12 。计 数值 N 乘以机器周期 Tcy 就是定时时间 t。5. 设置为计数器模式时， 外部大事计数脉冲由 T0 或 T1 引脚输入到计数器。在每个机器周期的 S5P2期间采样 T0 、T1 引脚电平。当某周期采样到一高电平输入，而下一周期又采样到一低电寻常，则计数器加 1， 更的计数值在下一个机器周期的 S3P1期间装入计数器。由于检测一个从 1 到 0 的下降沿需要 2 个机器周期， 因此要求被采样的电平至少要维持一个机器周期。当晶振

17、频率为 12MHz时，最高计数频率不超过 1/2MHz ， 即计数脉冲的周期要大于 2 ms 。6. 标识符号地址存放器名称 P3 0B0H I/O口 3 存放器7. PCON 87H电源掌握及波特率选择存放器8. SCON 98H串行口掌握存放器9. SBUF 99H串行数据缓冲存放器10.TCON 88H定时掌握存放器11.TMOD 89H定时器方式选择存放器12.TL0 8AH定时器 0 低 8 位13. TH0 8CH定时器 0 高 8 位1214. TL1 8BH定时器 1 低 8 位15. TH1 8DH定时器 1 高 8 位原理图Pcb 图实物图1314第三章 软件设计源程序/*

18、名称：把戏流水灯 说明：16 只 LED 分两组按预设的多种把戏变换显示*/ #include#define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar code Pattern_P1=0xfc,0xf9,0xf3,0xe7,0xcf,0x9f,0x3f,0x7f,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0xe7,0xdb,0xbd,0x7e,0xbd,0xdb,0xe7,0xff,0xe7,0xc3,0x81,0x00,0x81,0xc3,0xe7,0xff, 0xaa,0x55,0x18,

19、0xff,0xf0,0x0f,0x00,0xff,0xf8,0xf1,0xe3,0xc7,0x8f,0x1f,0x3f,0x7f, 0x7f,0x3f,0x1f,0x8f,0xc7,0xe3,0xf1,0xf8,0xff,0x00,0x00,0xff,0xff,0x0f,0xf0,0xff, 0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0x

20、fd,0xfe, 0xfe,0xfc,0xf8,0xf0,0xe0,0xc0,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x80,0xc0,0xe0,0xf0,0xf8,0xfc,0xfe, 0x00,0xff,0x00,0xff,0x00,0xff,0x00,0xff;uchar code Pattern_P2=0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfc,0xf9,0xf3,0xe7,0xcf,0x

21、9f,0x3f,0xff, 0xe7,0xdb,0xbd,0x7e,0xbd,0xdb,0xe7,0xff,0xe7,0xc3,0x81,0x00,0x81,0xc3,0xe7,0xff, 0xaa,0x55,0x18,0xff,0xf0,0x0f,0x00,0xff,0xf8,0xf1,0xe3,0xc7,0x8f,0x1f,0x3f,0x7f, 0x7f,0x3f,0x1f,0x8f,0xc7,0xe3,0xf1,0xf8,0xff,0x00,0x00,0xff,0xff,0x0f,0xf0,0xff, 0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xf

22、e,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f, 0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfc,0xf8,0xf0,0xe0,0xc0,0x80,0x00, 0x00,0x80,0xc0,0xe0,0xf0,0xf8,0xfc,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0x00,0xff,0x00,0xff

23、,0x00,0xff,0x00,0xff;/延时void DelayMS(uint x)uchar i; while(x-)for(i=0;i120;i+);17/主程序void mainuchar i; while(1) /从数组中读取数据送至P0 和 P2 口显示for(i=0;i136;i+)P1=Pattern_P1i; P2=Pattern_P2i; DelayMS(100);四 、调试与分析此次试验我经过了屡次修改才最终取得成功。首先，我先查阅了大量的书籍，及百度了一些前人的设计作为参考，然后完成了自己的原理图。然后用电脑画 pcb 板，尝试了好几种布线，由于是双面板，所以布线相比

24、照单面要简洁一些。画好pcb 板，然后去 604 洗板子，由于时值期末顶峰期，人格外之多，等了大约 30 分钟，才轮到我洗。由于洗的次数不多，不知道显影剂的量，导致最终洗的板子上面的绿线有好多缺口，格外不美观，而且在连接电路时，我见其中有好多处的铜线似乎是断裂的，为了试验能够一步成功， 我用万用表把自己的线一个一个的检测了一遍，结果果真觉察了有两块断 路。最终用烙铁留神翼翼的把它焊接好。之后在焊接元器件时，由于有几条线格外密集，导致焊接后连到一起了，形成了的连通，这是确定会出错的。而且稍有不慎，可能会烧到器件，甚至可能有安全方面的问题。于是我找来了那个吸焊器，找旁边的同学协作了一下，成功地把不

25、该有的连同弄断了。之后在把程序导入到单片机后，第一次调试时发光 2 级管一个都没亮，这时， 我料想确定是设计图失误了，而且确定是一个比较大的失误，要不然不行能一个灯都不亮，于是我认真检查，觉察原来是发光二极管正负极全接反了， 于是我认真把锡吸走，把灯全部变过来，最终试验成功了，完成了预期的变化。第五章、制作感受这次期末设计让我受益匪浅。通过这次设计我对自己在本学期里所学的学问得到了回忆，并充分发挥对所学学问的理解和对毕业设计的思考及书面表达能 力，最终完成了这份试验报告。撰写试验的过程也是专业学问的学习过程，它使我运用已有的专业根底学问，对其进展设计，分析和解决一个理论问题或实际问题，把学问转

26、化为力量的实际训练。培育了我运用所学学问解决实际问题的力量。通过这次设计我觉察，只有理论水平提高了，才能够将课本学问与实践相整合，理论学问效劳于教学实践，以增加自己的动手力量。这个设计格外有意义 我获得很深刻的阅历。通过这次毕业设计，我们知道了理论和实际的距离，也知道了理论和实际想结合的重要性，也从中得知了很多书本上无法得知的学问。我们的学习不但要立足于书本，以解决理论和实际教学中的实际问题为目的，还要以实践相结合，理论问题即实践课题，解决问题即课程争论，学生自己就是一个专家，通过自己的手来解决问题比用脑子解决问题更加深刻。学习就应当实行理论与实践结合的方式，理论的问题，也就是实践性的课题。这

27、种做法既有助于完成理论学问的稳固，又有助于带动实践，解决实际问题，加强我们的动手力量和解决问题的力量。这次把戏流水灯的设计作为自己在大学里做的其次件实际的东西，使自己受益很多。以前总是感觉单片机的书本设计都是很简洁的样子，以为实际很简洁， 但是当自己做的时候才觉察，自己动起手来并不是那么的简洁。首先为了使画出来的板子美观。只是画图布局就思考了好久。最头疼的是电路的调试过程，真的需要很大的急躁，当看着自己辛辛苦苦做出的作品没有它原来应有的功能时，有很大的挫败感。但这更培育了自己的急躁与决心。另外这次的设计还让我明白了， 不能闭门造车，要多向学长、同学请教，勤于查资料，勤于实践，才能提高自己动手力

28、量，考虑问题、思考问题的力量，这次交通信号灯的制作使自己各方面的力量都有所提高，很快活这门课程的开设，给了我这么一个时机，我信任自己在以后的日子里会再接再励。这个设计过程中，我遇到过很屡次失败的考验，就比方，自己对实际生活中的交通秩序的不了解给整个设计带来的困扰，真想要就此罢休，然而，就在想要放弃的那一刻，我明白了，原来结果并不那么重要，我们更应当留意的是这一整个过程。于是，我坚持了下来。固然最终，这个设计很成功，主要表达在，这一整个系统，程序由自己独立完成。通过单片机课程设计，我还学会了如何去培育我们的创精神，从而不断地战胜自己，超越自己。创，是要我们学会将理论很好地联系实际，并不断地去开动

29、自己的大脑，从为人类造福的意愿动身，做自己力所能及的，别人却没想到的事。使之不断地战胜别人，超越前人。同时，更重要的是，我在这一设计过程中，学会了坚持不懈，不轻易言弃。设计过程，也好比是我们人类成长的历程， 常有一些不如意，或许这就是在对我们提出了挑战，勇敢过，也战胜了，成功的钟声也就肯定会为我们而敲响。参考文献【1】张毅坤. 单片微型计算机原理及应用.西安电子科技大学出版社，1998.【2】余锡存 曹国华.单片机原理及接口技术.西安电子科技大学出版社,2023.【3】雷丽文 等.微机原理与接口技术.电子工业出版社，1997.【4】吴拂晓, 王桂棠, 洪添胜,等. 单片机原理及应用技术.科学出版社,2023.【5】韩克, 柳秀山, 等. 电子技能与 EDA 技术.暨南大学出版社, 2023.【6】周润景. 张丽娜. 基 PROTEUS 的电路及单片机系统设计与仿真.航空航天大学出版社, 2023 .【7】张毅坤单片微型计算机原理及应用西安电子科技大学出版社，1998【8】李鸿恩，熊国奎数字电子技术重庆大学出版社，1994【9】胡宴如模拟电子技术高等教育出版社，2023【10】单片机原理与应用技术主编：苏家健等 高等教育出版社出版