多按键花样流水灯设计.docx

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1、设计名称：学年学期： 课程名称：专业年级：姓学名：号：多按键把戏流水灯2023-2023 学年其次学期单片机原理及应用课程设计09 级电气工程及其自动化郑鹏飞提交日期：20230121942023 年 6 月 3 号成绩：课 程 设 计指导教师：许景辉26多按键把戏流水灯的设计摘要： 自人类制造计算机以来，单片机技术在社会各领域中得到了广泛的应用。在流水灯掌握系统中，单片机的作用更是发挥的淋漓尽致，成为此系统中的核心局部。利用单片机的可编程功能，软硬件结合，来掌握LED 的灯的开通关断，通过丰富多彩的把戏变化，给人以不同的视觉效果，更是成为现代商业社会不行缺少吸引消费者的普遍手段。本文结合单片

2、机的突出特点，着重介绍通过单片机来实现多按键把戏流水灯的变化，主要包括其软件程序的编写、硬件电路的搭接、器件的选择，以及通过 PROTEUS 的仿真和 PCB 板的制作等。关键词: 单片机、可编程掌握器、多按键把戏流水灯、准确。名目前言4第一章设计目的和要求51.1 设计目的51.2 设计根本要求5其次章方案设计62.1 方案设计任务分析62.2 硬件系统的设计要求62.2.1 主控系统72.2.2 把戏灯输入及中断掌握模块72.2.3 把戏灯输出掌握局部82.2.4 时钟及复位局部电路92.3 软件总体设计132.3.1 程序设计流程图132.3.2 主程序13第三章 硬件设计173.1 8

3、0c51 单片机173.2PCB 板的生成18第四章 软件设计204.1 中断子程序204.2 跑马灯子程序204.3 流水灯子程序204.4 戏水灯子程序214.5 延时子程序21第五章 操作说明225.1 跑马灯操作说明225.2 流水等操作说明225.3 戏水灯操作说明235.4 顺寻循环执行三种把戏灯操作说明23完毕语24参考文献25前言单片微型计算机简称单片机single-chip microcomputer,又称为单片机微型掌握器single-chip microcontroller,是由 CPU、RAM、ROM、定时/计时器、I/O 接口电路通过应刷电路板上的总线连成一体的完整计

4、算机系统。1从 1971 年消灭单片机的雏形开头，短短四十多年的时间里，单片机便社会各领域中得到了广泛的应用在流水灯掌握系统中，单片机更是取代了由齿轮调整延迟时间的旧式掌握系统，成为日后此系统中的核心局部。由于单片机具有一些突出的优点：体积小、重量轻、电源单一、功耗低；功能强、价格低；数据大都在单片机内部传送， 运行速度快、抗干扰力量强、牢靠性高，所以单片机被广泛的应用于测控系统、数据采集、智能仪器仪表、机电一体化产品、智能接口、计算机通信以及单片机的多级系统等领域。2本文主要讲的是单片机，课题名称为多按键把戏流水灯， 它使我们学会了如何使用单片机掌握我们日常生活中的多设备设施的应用。通过本课

5、题的设计以后，使我了解到了单片机的很多方面的应用。第一章 设计目的和要求1.1 设计目的1） 把握 51 系列单片机的根本硬件构造及工作原理；2） 把握 51 系列单片机的汇编语言及根本程序设计方法；3） 学习并把握使用 51 系列单片机开发掌握系统的根本步骤及方法1.2 设计根本要求多按键把戏流水灯承受 80c51 单片机为掌握器件，用于日常商业店铺和商场的装饰，此把戏流水灯共有四个按键，分别对应掌握着四种把戏灯光效果。当开关 K1 按下时，执行跑马灯程序，共 8 个 LED 逐次点亮，每隔 100ms 点亮一个 LED， 点亮 100ms 后关闭。当 K1 断开时全部的 LED 应当都熄灭

6、；当开关 k2 按下时， 执行流水灯程序，共8 个 LED 逐次点亮，每隔 100ms 点亮一个 LED，点亮 100ms 后下一个 LED 点亮，当全部LED 灯全部点亮后，延时100ms，然后全灭；然后连续上次操作。当开关 k2 断开时全部 LED 灯都应熄灭；当开关 K3 按下时,执行戏水灯程序共 8 个 LED，第一次 1、3、5、7 号灯点亮，延时 100ms，关闭，延时100ms，2、4、6、8 号灯点亮，延时 100ms，关闭，延时100ms。然后连续上次操作。当开关k3 断开时全部的 LED 应当熄灭；当k4 按下时，则循环执行上述程序，始终到 K4 断开，全部的 LED 熄灭

7、。其次章 方案设计2.1 方案设计任务分析承受标准 80c51 单片机作为掌握器；承受 P2 口作为输出口掌握八个 LED 的亮灭；P1 口为输出口，P1.0,P1.1,P1.2,P1.3 分别与四个开关 K1,K2,K3,K4 相连作为输入掌握口，承受外部中断的掌握方式掌握各种把戏灯的开通。承受以上构造， 考虑到只有 8 个 LED 灯，所选单片机的I/O 口完全够用，不需外部扩展。该系统具有电路简洁，设计便利，显示亮度高，显示准确，耗电较少，牢靠性高等特点。整个电路组成框图如图 2-1 所示。上电复位RST/V80c51P28个LED灯四个开关P1.0 P1.3INT0图 2-1 把戏流水

8、灯掌握系统2.2 硬件系统的设计要求多按键把戏流水灯总的电路原理图如图 2-2 所示整套电路系统由掌握系统模块、把戏灯输出掌握显示模块组成。图 2-2 多按键把戏流水灯总体电路图2.2.1 主控系统主控系统承受 80c51 单片机，单片机P1 口用于开关掌握输入，P2 口用于控制输出把戏灯把戏变化，P3.2 INTO口用于外部中断外输入。2.2.2 把戏灯输入及中断掌握模块如图 2-3，把戏灯输入掌握模块由四个开关，电源，上拉电阻及四个二极管组成。各开关风别和相应的 P1 口相连于此同时通过二极管与 P3.2 INTO 口相连。当开关处于断开状态时，各开关所对应 P1.N(N 为 0 到 3)

9、口处于高电位状态，当开关闭合时，所对应得 P1.N(N 为 0 到 3)口直接与地相连，便处于低电位状态，于此同时二级管也导通，使 P3.2 INTO 也经过二极管也直接与地相连，因此 P3.2 INTO 的电位便被拉升到低电位，引起外部中断。此处电路二极管的设置格外必要和关键，利用二极管的单向导电性使得任意开关按下时，不至使得 P1.0-P1.3 口发生短路，全部被拉到低电位，假设无二极管按下任意开关时，四个开关的右端将同时处于低电位，这就使得程序不能准确推断到底是哪个开关闭合，从而就不能顺当执行相应的把戏灯程序。图 2-3 把戏灯输入掌握系统局部电路2.2.3 把戏灯输出掌握局部如图 2-

10、4，为把戏灯输出掌握局部电路图。图中共有八个发光二极管，其承受共阳极构造。输出信号从 80c51 单片机的 P2 口输出，每个 P2.N(N 从 1-7)通过总线与其相对应一个发光二极管相连，发光二管与限流电阻相连，设置限流电阻的目的是限制流过发光二极管的电流大小，不至于使其由于热效应损坏。当P2.N(N 从 1-7)处于低电平的时候，与其相连的二极管便被点亮，通过对 P2 口的凹凸电平的掌握便掌握了发光二极管的点亮与熄灭。从而实现把戏灯的变化。图 2-4 把戏灯输出局部电路2.2.4 时钟及复位局部电路时钟电路单片机本身如同一个简单的同步时序电路，为了保证同步工作，电路应在唯一的时钟信号掌握

11、下，严格地按规定时序工作。而时钟电路就用于产生单片机工作所需要的时钟信号。80c51 单片机时钟电路示意图如图 2-5 所示3XTAL1二分频2状态时钟C1晶振C2fOSC反相放大器XTAL2三分频3六分频6ALE机器周期图 2-5 80c51 时钟振荡电路示意图在 80c51 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 形成反响电路，可构成稳定的自激振荡器，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。4也可

12、以由外部时钟电路向片内输入脉冲信号作为单片机的振荡脉冲。这时外部脉冲信号是经 XTAL1 引脚引入的，而 XTAL2 引脚悬空或接地。对外部信号的占空比没有要求，但凹凸电平持续的时间不应小于 20ns。这种方式常用于多块芯片同时工作，便于同步。5其外部脉冲接入方式如图 2-6 所示。本课设由于只承受了一片单片机，所以承受单片机的内部时钟电路，其晶振频率为 12MHZ,其电路图如图 2-7 所示。6VCC外部脉冲信号XTAL2OC门MCS-51XTAL1VSS图 2-6 80c51 外部时钟电路示意图图 2-7 时钟局部电路示意图2.3 软件总体设计2.3.1 程序设计流程图开头P1.0=0?L

13、IGHT1跳至主程序，设置外部中断0有效，电平触发P1.1=0?LIGHT2主程序等待中断P1.2=0?LIGHT3相应亮灯方式中断到来？P1.3=0?LIGHT4连续等待中断中断？连续循环图 2-8 程序流程图2.3.2 主程序ORG 05b0h AJMP MAIN ORG 003H AJMP LOOP MAIN:SETB P3.2 SET BEX0 CLR IT0 SETB EA;外部中断 0 入口地址;外部中断置 1;允许外部中断 0;设置电平触发方式;总中断允许SJMP $ LOOP:JNB P1.0,LIGHT1 JNB P1.1,LIGHT2 JNB P1.2,LIGHT3 JNB

14、 P1.3,LIGHT4 CLR EACLR EX0MOV P2,#0FFH QUIT: RETILIGHT1:MOVP2,#0FFH MOVA,#0FEHLO1:MOVP2,A LCALL DELAYRL AJNB P1.0,LO1 SJMP LOOP LIGHT2:CLR P2.0 LCALL DELAY CLR P2.1 LCALL DELAY CLR P2.2 LCALL DELAY CLR P2.3 LCALL DELAY CLR P2.4 LCALL DELAY CLR P2.5 LCALL DELAY CLR P2.6 LCALL DELAY CLR P2.7 LCALL DEL

15、AY MOV P2,#0FFH LCALL DELAYJNB P1.1,LIGHT2 SJMP LOOPLIGHT3:MOV P2,#55H LCALL DELAY;等待中断;判 0 转移到相应亮灯方式;中断总制止;制止外部中断 0;P2 口至高电位，关闭全部 LED;中断返回;跑马灯程序100ms;开关闭合连续循环执行;返回到 LOOP 连续推断;流水灯程序;点亮 P2.0 口;P2 口全部熄灭;假设开关闭合则循环执行;戏水灯程序;点亮 1,3,5,7 号灯LCALL DELAY MOV P2,#0AAH LCALL DELAY LCALL DELAYJNB P1.2,LIGHT3 SJMP

16、 LOOPLIGHT4:MOVP2,#0FFH MOVA,#0FEHLO:MOVP2,A LCALL DELAY RL AJB P2.7,LO LCALL DELAY CLR P2.0 LCALL DELAY CLR P2.1 LCALL DELAY CLR P2.2 LCALL DELAY CLR P2.3 LCALL DELAY CLR P2.4 LCALL DELAY CLR P2.5 LCALL DELAY CLR P2.6 LCALL DELAY CLR P2.7 LCALL DELAY MOV P2,#0FFH MOV P2,#55H LCALL DELAY LCALL DELAY

17、 MOV P2,#0AAH LCALL DELAY LCALL DELAYJNB P1.3,LIGHT4 LCALL LOOPDELAY: MOV R6,#200 LOL1: MOV R7,#250 LOL2: DJNZ R7,LOL2DJNZ R6,LOL1;点亮 2,4,6,8 号灯;挨次循环执行三种把戏灯;为观看到明显效果延时 200ms;延时 100ms 程序RET END第三章 硬件设计3.1 80c51 单片机80C51 单片机属于 MCS-51 系列单片机，由 Intel 公司开发，其构造是 8048的延长，改进了 8048 的缺点，增加了如乘MUL、除DIV、减SUBB、比较P

18、USH、16 位数据指针、布尔代数运算等指令，以及串行通信力量和5 个中断源。承受 40 引脚双列直插式 DIPDual In Line Package，内有 128 个 RAM 单元及 4K 的 ROM。80C51 有两个 16 位定时计数器，两个外中断，两个定时计数中断，及一个串行中断，并有 4 个 8 位并行输入口。80C51 内部有时钟电路，但需要石英晶体和微调电容外接，本系统中承受 12MHz 的晶振频率。由于 80C51 的系统性能满足系统数据采集准时间精度的要求，而且产品产量丰富来源广，应用也很成熟，故承受来作为掌握核心。7中断掌握程序存储器4K/8K字节ROM数据存储器128/

19、256字节RAM定时/计数器1 定时/计数器0CPU时钟电路总线掌握并行 口串行口掌握P0P1P2P3图 3-1 80c51 构造图TXDRXD引脚是单片机和外界进展通信的通道连接点，用户只能通过引脚组建掌握系统。从应用的角度来看，引脚的应用是单片机应用的一个重要根底。因此生疏引脚是学习应用单片机的根底。MCS-51 系列单片机的引脚封装主要有： PDIP40、PLCC44 和 PQFP/TQFP44。不同封装的芯片其引脚的排列位置有所不同，但他们的功能和特性都一样。方形封装PLCC44 和 POFP/TQFP44有 44 引脚，其中 4 个 NC 为空引脚。承受 40 引脚 PDIP 封装的

20、 80C51 单片机的引脚排列及规律符号如图 3-2 所示。8由于工艺及标准化等缘由，芯片的引脚数量是有限的，但单片机为实现掌握所需要的信号数目却远远超过其引脚数目。为解决这一冲突，单片机的某些信号引脚被赋以双重功能。VCCI/OP1P0I/OP3P2RSTALEXTAL1PSENXTAL2EAVSS图 3-240 引脚 PDIP 封装的 80C51 单片机的引脚排列及规律符号图3.2PCB 板的生成I/OI/O完成电路原理图并封装好后，可由ISIS 软件导出 PCB 板，在ARES 7 软件中完成各个元器件的布局，布局好后承受自动布线，如图 3-3 所示，PCB 板的 3D 效果如图 3.4

21、 所示。PC图 3-4 PCB 板 3D 效果图第四章 软件设计4.1 中断子程序LOOP:JNB P1.0,LIGHT1 JNB P1.1,LIGHT2 JNB P1.2,LIGHT3 JNB P1.3,LIGHT4 CLR EACLR EX0MOV P2,#0FFH QUIT: RETI;判 0 转移到相应亮灯方式;中断总制止;制止外部中断 0;P2 口至高电位，关闭全部 LED;中断返回4.2 跑马灯子程序先让 P2 口全部为高电平，让后让 P2.1 口点亮，考虑到人眼的视觉暂停效应， 延时 100ms,在通过移位指令依次点亮别的口，没点亮一个灯延时 100ms.LIGHT1:MOVP2

22、,#0FFH MOVA,#0FEHLO1:MOVP2,A LCALL DELAYRL AJNB P1.0,LO1 SJMP LOOP4.3 流水灯子程序;跑马灯程序100ms;送 P2 口;P1.0 口送低电平，LED1 点亮;延时;左移位;开关闭合连续循环执行依次点亮八个 LED 灯，没点亮一个延时 100ms,当全部点亮时，延时 100ms,关闭全部的 LED 灯，连续从头开头循环。LIGHT2: CLR P2.0LCALL DELAY CLR P2.1;流水灯程序;点亮 P2.0 口;延时 100msLCALL DELAY CLR P2.2 LCALL DELAY CLR P2.3 LC

23、ALL DELAY CLR P2.4 LCALL DELAY CLR P2.5 LCALL DELAY CLR P2.6 LCALL DELAY CLR P2.7 LCALL DELAY MOV P2,#0FFH LCALL DELAYJNB P1.1,LIGHT2;P2 口全部熄灭;假设开关闭合则循环执行4.4 戏水灯子程序先点亮 1、3、5、7 号 LED 延时 100ms 后关闭，再点亮 2、4、6、8 号 LED， 延时 100ms 后关闭，循环执行上述程序。LIGHT3:MOV P2,#55H LCALL DELAY LCALL DELAY MOV P2,#0AAH LCALL DE

24、LAY LCALL DELAYJNB P1.2,LIGHT3;戏水灯程序;点亮 1,3,5,7 号灯;点亮 2,4,6,8 号灯4.5 延时子程序由于人眼的视觉有暂停效应，所以必需延时才能区分灯光的亮灭。考虑到实际效果本程序段延时 100msDELAY: MOV R6,#200 LOL1: MOV R7,#250 LOL2: DJNZ R7,LOL2DJNZ R6,LOL1 RET;延时 100ms 程序第五章 操作说明5.1 跑马灯操作说明当按下 K1 时执行跑马灯程序；起执行效果如图跑马灯执行效果图5.2 流水等操作说明断开 K1 合上 K2 则执行流水灯程序，起执行效果如图流水灯执行效果

25、图5.3 戏水灯操作说明断开 K2 合上 K3 则执行戏水灯程序，其执行效果如图戏水灯执行效果图5.4 顺寻循环执行三种把戏灯操作说明断开 K3 合上 K4 则循环执行三种把戏灯。完毕语本次课程设计我的课题是多按键把戏流水灯的设计，开头的一天我针对这个课题的任务要求从图书馆、上网等渠道猎取相关信息，查找相关的参考资料，然后设定了本课题的设计方案。经过其次天的努力，最终将本次课程设计电路原理图和程序做完了，以后的几天有不断的对电路图和程序做不断地修改，最终到达的效果完全符合课程设计的要求，但由于水平和时间有限，课设中难免有不恰当的地方，请教师指出其中的错误和不当之处，使我能做出改正，我会虚心承受

26、。本次课设遇到的最大的问题就是硬件电路的设计，如何让各开关都能引起中断又不能相互短路是最大的问题，最终这个问题的解决依靠一位叫做“山石子网友的指导，通过利用二极管的单向导电性，完善的解决了这个问题，在此表示诚意的感谢。在本次课程设计过程中，我增加了自己的动手力量和分析力量。在以后的学习生活中，我会努力学习专业学问，完善自我，为将来的进展做好充分的预备。总之，在这次课程设计中，我受益匪浅，学到了很多书本上所没有的东西，懂得了理论和实际联系的重要性。在以后的学习中，我不仅要把理论学问把握牢固，更要提高自己的动手力量和分析力量。参考文献1 郭文川. 单片机原理与接口技术M,中国农业大学出版社 2023.82 胡汉才单片机原理与接口技术M北京：清华大学出版社，1995.63 于凤明单片机原理及接口技术M北京：中国轻工业出版社19984 郭文川. 单片机原理与接口技术M,中国农业大学出版社 2023.85 何立民. 单片机高级教程M北京：北京航空航天大学出版社，20236 郭文川. 单片机原理与接口技术M,中国农业大学出版社 2023.87 百度百科 80c51 单片机8 肖洪兵. 跟我学用单片机M. 北京：北京航空航天大学出版社,2023.8