流水灯课程设计说明书
微机原理与接口技术
—课程设计说明书
设计课题：流水灯的制作
班级：XXX
姓名：XXX
学号：XXXXXXX
指导老师：XXX
目录
1相关元件及电路设计 (3)
1.1 A T89C51芯片功能特性及应用 (3)
1.2 MCS-51单片机 (3)
1.2.1 内部结构 (3)
1.2.3 外部总线构成 (6)
1.4单片机的复位 (9)
1.4.1 复位状态 (9)
1.4.2 复位电路 (10)
2.电路及程序设计 (11)
2.1电路原理图设计 (11)
2.2电路程序设计 (12)
总结 (18)
参考文献 (19)
1相关元件及电路设计
1.1 AT89C51芯片功能特性及应用
单片机在我们的日常生活和工作中无处不在、无处不有：家用电器中的电子表、洗衣机、电饭褒、豆浆机、电子秤；住宅小区的监控系统、电梯智能化控制系统；汽车电子设备中的ABS、GPS、ESP、TPMS；医用设备中的呼吸机，各种分析仪，监护仪，病床呼叫系统；公交汽车、地铁站的IC卡读卡机、滚动显示车次和时间的LED点阵显示屏；电脑的外设，如键盘、鼠标、光驱、打印机、复印件、传真机、调制解调器；计算机网络的通讯设备；智能化仪表中的万用表，示波器，逻辑分析仪；工厂流水线的智能化管理系统，成套设备中关键工作点的分布式监控系统；导弹的导航装置，飞机上的各种仪表等等。有资料表明：2007年全球单片机的产值达到151亿美元，我国单片机的销售额达到400亿元人民币，我国每年单片机的需求量达50至60亿片，是全球单片机的最大市场。可以说单片机已经渗透到了我们生活的各个领域。
在A T89C51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，可构成稳定的自激振荡器，振荡频率通常是1.2~12MHz。若晶体振荡器频率高，则系统的时钟频率也高，单片机的运行速度也就快
1.2 MCS-51单片机
1.2.1 内部结构
MCS-51系列单片机内部采用模块式结构，其结构组成框图如图1所示。
程序存储器数据存储器
图1 MCS-51系列单片机组成框图
由图1可见，MCS-51系列单片机主要由以下部件通过片内总线连接而成：中央处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM）、并行输入/输出口（P0口~P3口）、串行口、定时器/计数器、中断控制、总线控制及时钟电路。
2.2.2 引脚定义
引脚是单片机和外界进行通信的通道连接点，用户只能通过引脚组建控制系统。从应用的角度来看，引脚的应用是单片机应用的一个重要基础。因此熟悉引脚是学习应用单片机的基础。
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相同。方形封装（PLCC44和POFP/TQFP44）有44引脚，其中4个NC为空引脚。采用40引脚PDIP封装的80C51单片机的引脚排列及逻辑符号如图2所示。
由于工艺及标准化等原因，芯片的引脚数量是有限的，但单片机为实现控制所需要的信号数目却远远超过其引脚数目。为解决这一矛盾，单片机的某些信号引脚被赋以双重功能。
1）电源及电源复位引脚：
（1）VCC（40脚）：正常操作时接+5V直流电源。
（2）VSS (20脚)：接地端。
图2 40引脚PDIP 封装的80C51单片机的引脚排列及逻辑符号图 （3）RST/VPD （9脚）：复位信号输入端。在该引脚上输入一定时间（约两个机器周期）的高电平将使单片机复位。该引脚的第二功能是VPD ，即备用电源输入端。当主电源发生故障，降低到低电平规定值时，可将+5V 备用电源自动接入VPD 端，以保护片内RAM 中的信息不丢失，使复电后能继续正常运行。 （4） /VPP （31脚）：访问程序存储器控制信号/编程电源输入。当 保持高电平时，访问内部程序存储器，访问地址范围在0~4KB 内；当PC （程序计数器）值超过0FFFH ，即访问地址超出4KB 时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序；当 保持低电平时，不管单片机内部是否有程序存储器，则只访问外部程序存储器（从0000H 地址开始）。由此可见，对片内有可用程序存储器的单片机而言， 端应接高电平，而对片内无程序存储器的单片机，可将 接地。 对于EPROM 型单片机，在EPROM 编程期间，此引脚用于施加21V 的编程电源（VPP ）。
2
）时钟振荡电路引脚XTAL1和XTAL2：
（1）XTAL1（19脚）：外接石英晶体和微调电容引脚1。它是片内振荡电路反向放大器的输入端。采用外部振荡器时此引脚接地。
（2）XTAL2（18脚）：外接石英晶体和微调电容引脚2。它是片内振荡电路
反向放大器的输出端。采用外部振荡器时此引脚为外部振荡信号输入端。
3) （30脚）：低8位地址锁存控制信号/编程脉冲输入。在系统扩展时，ALE 用于把P0口输出的低8位地址锁存起来，以实现低8位地址和数据的隔离。在访问外部程序存储器期间，ALE信号两次有效；而在访问外部数据存储器期间，ALE信号一次有效。对于EPROM型单片机，在EPROM编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
4）（29脚）：外部程序存储器的读选通信号输出端，低电平有效。在从外部程序存储器取指令（或常数）期间，此引脚定时输出负脉冲作为读取外部程序存储器的信号，每个机器周期两次有效，此时地址总线上送出的地址为外部程序存储器地址；在此期间，如果访问外部数据存储器和内部程序存储器，不会产生信号。
5）并行双向输入/输出(I/O)口引脚：
（1）P0口的P0.0~P0.7引脚（39~32脚）：8位通用输入/输出端口和片外8位数据/低8位地址复用总线端口。
（2）P1口的P1.0~P1.7引脚（1~8脚）：8位通用输入/输出端口。
（3）P2口的P2.0~P2.7引脚（28~21脚）：8位通用输入/输出端口和片外高8位地址总线端口。
（4）P3口的P3.0~P3.7引脚（10~17脚）：8位通用输入/输出端口，具有第二功能。
1.2.3 外部总线构成
所谓总线，就是连接单片机与各外部器件的一组公共的信号线。当系统要求扩展时，单片机要与一定数量的外部器件和外围设备连接。如果各部件及每一种外围设备都分别用各自的一组线路与CPU直接连接，那么连线将会错综复杂，甚至难以实现。为了简化硬件电路的设计和系统结构，常用一组线路，并配以适当的接口电路来与各个外部器件和外围设备连接，这组共用的连接线路就是总线。采用总线结构便于扩展外部器件和外围设备，而统一的总线标准则使不同设
备间的互连更容易实现。
利用片外引脚可以构造MCS-51系列单片机的三总线结构。单片机的引脚除了电源端VCC 、接地端VSS 、复位端RST 、晶振接入端XTAL1和XTAL2、通用I/O 口的P1.0~P1.7以外，其余的引脚都是为实现系统扩展而设置的。用这些引脚构造的单片机系统的三总线结构如3所示。
数据总线
地址总线
控制总线
图3 MCS-51系列单片机片外三总线结构
1）地址总线（Address Bus ，AB ）：MCS-51系列单片机总共有16根地址线A15~ A0，片外存储器可寻址范围达64KB （216=65536字节），由P2口直接提供高8位地址A15~ A8，P0口经地址锁存器提供低8位地址A7~ A0。
2）数据总线（Data Bus ，DB ）：MCS-51系列单片机总共有8根数据线D7~D0，全由P0口提供。由于P0口是分时复用总线，分时输送低8位地址（通过地址锁存器锁存）和高8位数据信息。
3）控制总线（Control Bus ，CB ）：控制总线由P3口的第二功能 (P3.6)、 (P3.7)和3根独立的控制线 、ALE 、 组成。 2.3单片机时钟电路及时钟时序单位
1) 时钟电路
单片机本身如同一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作，电路应在唯一的时钟信号控制下，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。MCS-51单片机时钟电路示意图如图4所示。
二分频
状态时钟
机器周期
ALE
图4 MCS-51单片机时钟振荡电路示意图
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，可构成稳定的自激振荡器，振荡频率范围通常是1.2~12MHz 。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。
振荡电路产生的振荡脉冲并不直接使用，而是经分频后再为系统所用。振荡脉冲在片内通过一个时钟发生电路二分频后才作为系统的时钟信号。片内时钟发生电路实质上是一个二分频的触发器，其输入来自振荡器，输出为二相时钟信号，即状态时钟信号，其频率为fosc/2；状态时钟三分频后为ALE 信号，其频率为fosc/6；状态时钟六分频后为机器周期，其频率为fosc/12。
在图4中，使用晶体振荡器时，C1、C2取值30±10pF ；使用陶瓷振荡器时，C1、C2取值40±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20~30pF 。在设计印制电路板时，晶振和电容等应尽可能靠近芯片，以减少分布电容，保证振荡器振荡的稳定性。 也可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，但高低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。其外部脉冲接入方式如图5所示。
外部脉冲信号
图5 MCS-51单片机外部时钟输入接线图
所谓时序，是指在指令执行过程中，CPU的控制器所发出的一系列特定的控制信号在时间上的先后关系。CPU发出的控制信号有两类：一类是用于单片机内部的，用户不能直接接触此类信号，不必对它作过多了解；另一类是通过控制总线送到片外的，人们通常以时序图的形式来表示相关信号的波形及出现的先后次序。为了说明信号的时间关系，需要定义时序单位。89C51的时序单位共有四个，从小到大依次是拍节、状态、机器周期和指令周期。如图4所示。
f OSC
(XTAL2)
1.4单片机的复位
1.4.1 复位状态
复位是单片机的初始化操作，其主要功能是将程序计数器PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化外，当程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，也须重新启动单片机，使其复位。
单片机复位后，除P3~P0的端口锁存器被设置成FFH、堆栈指针SP设置成07H和串行口的SBUF无确定值外，其它各专用寄存器包括程序计数器PC均被设置成00H。片内RAM 不受复位的影响，上电后RAM中的内容是随机的。记住这些特殊功能寄存器的复位状态，对熟悉单片机操作，简短应用程序中的初始化部分是十分必要的。
1.4.2 复位电路
单片机的复位操作有上电自动复位和手动按键复位两种方式。
上电自动复位操作要求接通电源后自动实现复位操作。如图1.5-1所示。
图6（a）所示为最简单的复位电路。上电瞬间由于电容C上无储能，其端电压近似为零，RST获得高电平，随着电容器C的充电，RST引脚上的高电平将逐渐下降，当RST引脚上的电压小于某一数值后，单片机就脱离复位状态，进入正常工作模式。只要高电平能保持复位所需要的时间（约两个机器周期），单片机就能实现复位。
相比于图6（a），图6（b）所示的电路只是增加了外接二极管V D和电阻R。其优越性在于停电后，二极管V D给电容C提供了快速放电通路，保证再上电时RST 为高电平，从而保证单片机可靠复位。正常工作时，二极管反偏，对电路没影响。断电后，V CC逐渐下降，当V CC=0时，电容C通过V D迅速放电，恢复到无电量的初始状态，为下次上电复位做好准备。
V D
（a）(b)
图6 上电自动复位电路
手动按键复位要求在电源接通的条件下，用按钮开关操作使单片机复位，如图7所示。其工作原理为：复位键按下后，电容C通过R2放电，放电结束后，RST引脚的电位由R1和R2 分压决定，由于R2< 平，单片机进入复位状态，松开按键后，电容充电，RST上的电位降低，经过一定的延时，单片机就脱离复位状态，进入正常工作模式。R2的作用在于限流，避免按键按下的瞬间电容C放电产生火花，保护按键的触点。 R2 270 图7 手动按键复位电路 系统上电运行后，若需要复位，一般是通过手动复位来实现的。通常采用手动复位和上电自动复位结合。复位电路虽然简单，但其作用十分重要。一个单片机系统能否正常运行，首先要检查是否能复位成功。初步检查可用示波器探头监视RST引脚，按下复位键，观察是否有足够幅度的波形输出（瞬时的），还可以通过改变复位电路阻容值的方法进行检测。 2.电路及程序设计 2.1电路原理图设计 按照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。AT89C51单片机是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8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0～24MHz工作频率，使用AT89C51单片机时无须外扩存储器。因此，本流水灯实际上就是一个带有八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，如果要让接在P1.0口的LED1亮起来，那么只要把P1.0口的电平变为低电平就可以了；相反，如果要接在P1.0口的LED1熄灭，就要把P1.0口的电平变为高电平；同理，接在P1.1～P1.7口的其他7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～LED8依次点亮、熄灭，8只LED灯便会一亮一暗的做流水 灯了。在此我们还应注意一点，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，我们在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间，否则我们就看不到“流水”效果了。 设计原理图如图8所示： 图8流水灯硬件原理图 2.2电路程序设计 程序流程图如图9所示： 程序中LIGHT7为多种亮灯方式结合循环 延时子程序DELAY为0.5秒延时，延时子程序DELAY1为2秒延时LIGHT1~LIGHT6亮灯方式程序中有标注 图9 程序流程图 ORG 0000H AJMP MAIN ；系统上电，执行主程序 ORG 0003H ；外部中断0入口 AJMP LOOP ；转移至中断服务程序 MAIN: SETB EX0 ；允许INT0中断 SETB IT0 ；INT0中断选用电平触发 SETB EA ；CPU开中断 HALT: SJMP HALT ；等待中断 LOOP: ；判0转移到相应亮灯方式 SETB P3.2 JNB P3.0 ,LIGHT1 JNB P3.1 ,LIGHT2 JNB P3.3 ,LIGHT3 JNB P3.4 ,LIGHT4 JNB P3.5 ,LIGHT5 JNB P3.6 ,LIGHT6 JNB P3.7 ,LIGHT7 LIGHT1: ；一个正流水（2秒延时） SETB P3.0 MOV DPTR,#TAB1 MOV R0，#8 LIGHT11:MOVX A,@DPTR MOV P1，A LCALL DELAY INC DPTR DJNZ R0，LIGHT11 JNB P3.0，LOOP SJMP LIGHT1 LIGHT2: ；两个正流水（2秒延时） SETB P3.1 MOV DPTR,#TAB2 MOV R0，#4 LIGHT22:MOVX A,@DPTR MOV P1，A LCALL DELAY INC DPTR DJNZ R0，LIGHT22 SJMP LIGHT2 LIGHT3: ；隔一个正流水（2秒延时） SETB P3.3 MOV DPTR,#TAB3 MOV R0，#8 LIGHT33:MOVX A,@DPTR MOV P1，A LCALL DELAY INC DPTR DJNZ R0，LIGHT33 JNB P3.0，LOOP SJMP LIGHT3 LIGHT4: ；隔两个正流水（0.5秒延时） SETB P3.4 MOV DPTR,#TAB4 MOV R0，#4 LIGHT44:MOVX A,@DPTR MOV P1，A LCALL DELAY1 INC DPTR DJNZ R0，LIGHT44 JNB P3.0，LOOP SJMP LIGHT4 LIGHT5: ；隔一个倒流水（0.5秒延时）SETB P3.5 MOV DPTR,#TAB5 MOV R0，#4 LIGHT55:MOVX A,@DPTR MOV P1，A LCALL DELAY1 INC DPTR DJNZ R0，LIGHT55 JNB P3.0，LOOP SJMP LIGHT5 LIGHT6: ；隔两个倒流水（0.5秒延时） SETB P3.6 MOV DPTR,#TAB6 MOV R0，#8 LIGHT66:MOVX A,@DPTR MOV P1，A LCALL DELAY1 INC DPTR DJNZ R0，LIGHT66 JNB P3.0，LOOP SJMP LIGHT6 LIGHT7: ；多样式流水(2秒延时） SETB P3.7 MOV DPTR,#TAB7 MOV R0，#74 LIGHT77:MOVX A,@DPTR MOV P1，A LCALL DELAY INC DPTR DJNZ R0，LIGHT77 JNB P3.0，LOOP SJMP LIGHT7 DELAY1：MOV R3,#10 //0.5秒的延时子程序 D1：MOV R7，#200 D2：MOV R6,#123 D3：DJNZ R6，D3 NOP DJNZ R7，D2 DJNZ R3，D1 RET DELAY：MOV R2,#40 //2秒的延时子程序 D4：MOV R1，# 200 D5：MOV R4,#123 D6：DJNZ R4，D6 NOP DJNZ R1，D5 DJNZ R2，D4 RET TAB1: ；一个正流水 DB 01H 02H 04H 08H 10H 20H 40H 80H TAB2: ；两个正流水 DB 03H 0CH 30H 0C0H TAB3: ；隔一个正流水 DB 01H 04H 10H 40H TAB4: ；隔两个正流水 DB 01H 08H 40H 02H 10H 80H 04H 20H TAB5: ；隔一个倒流水 DB 80H 20H 08H 02H TAB6: ；隔两个倒流水 DB 80H 10H 02H 40H 08H 01H 20H 04H TAB7: ；多样式流水 DB 0FFH ;全灭 DB 0FEH 0FDH 0FBH 0F7H 0EFH 0DFH 0BFH 07FH ;依次逐个点亮 DB 0FEH 0FCH 0F8H 0F0H 0E0H 0C0H 080H 000H ;依次逐个叠加 DB 080H 0C0H 0E0H 0F0H 0F8H 0FCH 0FEH 0FFH ;依次逐个递减 DB 0FEH 0FCH 0F8H 0F0H 0E0H 0C0H 080H 000H ;依次逐个叠加 DB 080H 0C0H 0E0H 0F0H 0F8H 0FCH 0FEH 0FFH ;依次逐个递减 DB 07EH 0BDH 0DBH 0E7H 0E7H 0DBH 0BDH 07EH ;两边靠拢后分开 DB 07EH 03CH 018H 000H 000H 018H 03CH 07EH ;两边叠加后递减 DB 07EH 0BDH 0DBH 0E7H 0E7H 0DBH 0BDH 07EH ;两边靠拢后分开 DB 07EH 03CH 018H 000H 000H 018H 03CH 07EH ;两边叠加后递减 DB 000H ;全亮 END ;程序结束指令 总结 本次课程设计我的课题是花样流水灯的设计，开始的几个星期我针对这个课题的任务要求从图书馆、上网等渠道获取相关信息，查找相关的参考资料，然后设定了本课题的设计方案。经过近多日的努力，终于将本次课程设计做完了，但由于水平有限，文中肯定有很多不恰当的地方，请老师指出其中的错误和不当之处，使我能做出改正，我会虚心接受。在本次课程设计过程中，我增强了自己的动手能力和分析能力。通过跟老师和同学的交流，也通过自己的努力，我按时完成了这次课程设计。在此过程中，我学会了很多，也看到了很多自己的不足之处。在以后的学习生活中，我会努力学习专业知识，完善自我，为将来的发展做好充分的准备。 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，我不仅要把理论知识掌握牢固，更要提高自己的动手能力和分析能力。 参考文献 [1] 胡汉才．单片机原理与接口技术[M]．北京：清华大学出版社，1995.6． [2] 楼然苗等．51系列单片机设计实例[M]．北京：北京航空航天出版社，2003.3． [3] 何立民. 单片机高级教程[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2001． [4] 赵晓安. MCS-51单片机原理及应用[M]. 天津：天津大学出版社，2001.3． 单片微机原理与接口技术课程设计报告 目录 1.引言 (3) 1.1设计任务 (3) 1.2 设计要求 (3) 2.课题综述 (3) 2.1 课题的来源 (3) 2.2 面对的问题 (4) 3.系统分析 (4) 4.系统设计 (6) 4.1 硬件设计 (6) 4.2 软件设计 (9) 4.3 硬件原理图 (10) 4.4 元件清单 (10) 4.5 代码编写 (11) 5.心得体会 (12) 6.致谢 (13) 7.参考文献 (14) 1.引言 单片机课程设计主要是为了让我们增进对89C51单片机电路的感性认识，加深对理论方面的理解。了解软硬件的有关知识，并掌握软硬件设计过程、方法及实现，为以后设计和实现应用系统打下良好基础。另外，通过简单课题的设计练习，使我们了解必须提交的各项工程文件，达到巩固、充实和综合运用所学知识解决实际问题的目的。 1.1设计任务 设计一个单片机控制的流水灯系统。 1.2 设计要求 (1)至少 8 个灯; (2)可实现不同的亮灯(如左循环，右循环，间隔闪等)。 2.课题综述 2.1 课题的来源 当今社会，这种由单片机芯片控制各种硬件工作的技术也日益成熟，并普及在交通、化工、机械等各个领域。而流水灯这项技术在生活中的 应用更是广泛，较为贴近生活。而流水灯控制的设计所需要的知识也正好吻合了我们本学期对于单片机这门课程的学习，所以设计流水灯控制的这个课题让我们对知识的学习和巩固都有了进一步的加深。 2.2 面对的问题 这次课程设计是通过 89C51 位单片机实现。但面对的问题却是两方面的：一个是软件的设计，也就是实现流水灯控制功能的程序编。另一个是硬件的设计，我们需要通过 protel 将设计的实物的电路图画出来。 3.系统分析 89C52 单片机引脚图及引脚功能介绍 本次设计的目的在于加深 89C52 单片机的理解，首先来简单认识一下，它的引脚如图所示： 黄淮学院信息工程学院 单片机原理及应用课程设计性实验报告 五、硬件电路设计 根据设计任务，首先进行系统硬件的设计。其硬件原理图由LED显示电路和单片机最小系统组成，如图所示，其中包括时钟电路采用部时钟方式，复位电路采用上电自动复位。由于单片机的I/O口的高电平驱动能力只有微安级，而灌电流可以达到3毫安以上，因此采用低电平驱动。P1、P2、P3分别控制8个led灯。 六、软件程序设计 1、软件设计思路 如果通过上图所示电路图完成实验要求，通过数组，分别同时控P0、P1、P2分别控制8个led灯，从而协调控制24个灯实现花样流水灯效果。 开始 编写数组 主循环 逐个点亮 24灯同时闪烁 逐个熄灭 P3=table1[i]; delayms(500); } shan();//全部闪烁 for(i=0;i<8;i++)//逐个熄灭{ P3=table2[i]; delayms(500); } for(i=0;i<8;i++) { P1=table3[i]; delayms(500); } for(i=0;i<8;i++) { P0=table2[i]; delayms(500); } } } void delayms (uintt) { uint x,y; for(x=t; x>0;x--) for(y=50;y>0;y--); } 七、软硬件仿真调试分析 1、仿真调试结果 图片 1 逐个点亮图片 2 24灯闪烁 图片 3 逐个熄灭 2、性能测试及结果分析 通过仿真结果发现通过上述系统可以实现实验要求，24个灯逐个点亮，24个灯全亮后，24个灯一起闪烁，闪烁5次后，然后24个灯逐个熄灭。由此证明系统满足实验要求。 八、项目总结 在本次花样流水灯试验中，使用循环程序、数组语句实现了实验要求，设计过程中遇到了很多的问题，但经过努力，最终设计出了合理的解决方案。通过此次实验，对多个led灯的控制能力进一步得到提升。 九、项目设计报告成绩 实验报告成绩： 指导教师签字： 年月日 EDA课程设计流水灯设计 目录 一、摘要··3 二、流水灯设计目的··4 三、流水灯设计流程··4 四、流水灯设计程序··5 五、流水灯设计管脚分配··7 六、功能仿真图··8 七、原理图波形图··9 八、设计注意事项··10 九、课程设计总结··11 十、参考文献··12 十一、评分表··13 一、摘要 随着EDA技术发展和应用领域的扩大与深入，EDA技术在电子信息、通讯、 自动控制及计算机应用等领域的重要性突出。随着技术市场与人才市场对EDA 的需求不断提高，产品的市场需求和技术市场的要求也必然会反映到教学领域和科研领域中来。因此学好EDA技术对我们有很大的益处。EDA是指以计算机为工具，在EDA软件平台上，根据设计社描述的源文件（原理图文件、硬件描述语言文件或波形图文件），自动完成系统的设计，包括编译、仿真、优化、综合、适配（或布局布线）以及下载。 流水灯是一串按一定的规律像流水一样连续闪亮，流水灯控制是可编程控制器的一个应用，其控制思想在工业控制技术领域也同样适用。流水灯控制可用多种方法实现，但对现代可编程控制器而言，基于EDA技术的流水灯设计也是很普遍的。 课程设计主要的目的是通过某一电路的综合设计，了解一般电路综合设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体的设计方法、通过设计也有助于复习、巩固以往的学习内容、达到灵活应用的目的。在设计完成后，还要将设计的电路进行安装、调试以加强学生的动手能力。在此过程中培养从事设计工作的整体观念。 课程设计应强调以能力培养为主，在独立完成设计及制作任务同时注意多方面能力的培养与提高，主要包括以下方面： ·独立工作能力和创造力。 ·综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力。 ·查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力。 ·写技术报告和编制技术资料的能力。 ·实际动手能力。 单片机流水灯课程 设计 基于AT89C51单片机的流水灯 1 引言 1.1 课题简介 单片机全称叫单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)，是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。 当前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：在智能仪器仪表上的应用，例如精密的测量设备；在工业控制中的应用，用单片机能够构成形式多样的控制系统、数据采集系统，例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算 机联网构成二级控制系统等；在家用电器中的应用可从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。单片机在医用设备领域中的应用，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等；在各种大型电器中的模块化应用，如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中(有别于磁带机的原理)，就需要复杂的类似于计算机的原理。 本设计着重在于分析计算器软件和开发过程中的环节和步骤，并从实践经验出发对计算器设计做了详细的分析和研究。本系统就是充分利用了8051芯片的I/O引脚。系统以采用MCS-51系列单片机Intel8051为中心器件来设计LED流水灯系统，实现8个LED霓虹灯的左、右循环显示，并实现循环的速度可调。 1.2 设计目的 (1) 学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。 (2) 掌握汇编语言程序设计方法。 (3) 培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 1.3 设计任务及要求 (1) 彩灯用8个发光二极管代替。 (2) 电路具有控制彩灯点亮右移、左移、全亮及全灭等功能。 井冈山大学 机电工程学院 单片机 课程设计报告 课程名称：单片机 设计题目：心形流水灯 姓名：玉红 专业：生物医学工程 班级：11级医工本一班 学号：110615017 指导教师:王佑湖 2013年11月27日 目录 1引言 (2) 1.1设计任务 (2) 1.2设计要求……………………………………………… ..2 2 课题综述 (2) 2.1课题的来源 (2) 2.2面对的问题 (2) 3 系统分析 (2) 3.1 STC89C52单片机引脚图及引脚功能介绍 (2) 4 系统设计 (4) 4.1硬件设计 (4) 4.1.1硬件框图 (4) 4.1.2硬件详细设计 (5) 4.2 软件设计 (5) 4.3 硬件原理图 (6) 4.4 元件清单 (6) 4.5 硬件焊接 图 (6) 4.6 代码编写 (7) 5心得体会 (7) 6致 (8) 参考文献 (8) 1 引言 单片机课程设计主要是为了让我们增进对STC89C51单片机电路 的感性认识，加深对理论方面的理解。了解软硬件的有关知识，并掌握软硬件设计过程、方法及实现，为以后设计和实现应用系统打下良好基础。另外，通过简单课题的设计练习，使我们了解必须提交的各项工程文件，达到巩固、充实和综合运用所学知识解决实际问题的目 的。 1.1设计任务 设计一个单片机控制的流水灯系统 1.2设计要求 (1)32个LED灯; (2)可实现多种的亮灯(如左循环，右循环，间隔闪,90度交叉闪等)。 2 课题综述 2.1 课题的来源 当今社会，这种由单片机芯片控制各种硬件工作的技术也日益成熟，并普及在交通、化工、机械等各个领域。而流水灯这项技术在生活中的应用更是广泛，较为贴近生活。而流水灯控制的设计所需要的知识也正好吻合了我们本学期对于单片机这门课程的学习，所以设计流水灯控制的这个课题让我们对知识的学习和巩固都有了进一步的加深。 2.2 面对的问题 这次课程设计是通过STC89C52位单片机实现。但面对的问题却是两方面的：一个是软件的设计，也就是实现流水灯控制功能的程序编辑；另一个是硬件的设计，需要我们自己连接、焊接电路板。而更为严峻的就是设计的最后还要将软硬件相结合。 3 系统分析 3.1 STC 89C52单片机引脚图及引脚功能介绍 本次设计的目的在于加深STC89C52单片机的理解，首先来简单认识一下，它的引脚如图3-1所示： 图3.1 STC89C52 数字电子技术课程设计报告 (彩灯控制器) 专 专业：电子信息工程 班级：7B1211 学号：123025 姓名：白旭飞 年月：2014-6-28 一、设计要求 1. 以8或10个指示灯作为显示器件，能自动的从左到右、从右到左自动的依次被点亮，如此周而复始，不断循环。 2．打开电源时控制器可自动清零，每个指示灯被点亮的时间相同约为0.5S～2S 范围内。 3．用计算机画出设计电路图，进行仿真分析验证其正确性。 4．写设计说明书一份（画总原理框图以及说明主要工作原理，单元电路的设计和元器件的选择，画出完整的电路图和元器件明细表，收获、体会及建议） 二、设计的作用，目的 1.作用 利用控制电路可使彩灯（例如霓虹灯）按一定的规律不断的改变状态，不仅可获得良好的观赏效果，且可以省电（与彩灯全亮相比）。 2.目的 用NE555芯片，74LS151芯片,74LS163芯片,74LS194，以及一些逻辑门芯片完成彩灯控制器。 三、设计的具体实现 1．系统概述 接通电源时，555占空比可调振荡器产生1s单位的脉冲，脉冲送到下一个模块74LS151计数器，目的实现模5计数器，达到每五秒生成一个脉冲输向下一个芯片74LS194移位寄存器以及计数器74LS163。进而彩灯在脉冲的作用下依次点亮，并实现循环，完成实验要求。 2.总体思路 先用555定时器用来生成1s标准单位cp脉冲，把脉冲给计数器74LS151，通过74LS151形成模5加法计数器，再将74LS151输出信号供给74LS194移位寄 存器输入端，Q 0，Q 1， Q 2 和Q 3 接彩灯然后连接几个逻辑门，把74LS194接成环形 计数器。就能实现基本电路要求。 3.方案设计 总体电路共分三大块。第一块实现时钟信号的产生；第二块实现灯亮灭情况的演示；第三块实现灯亮灭的控制及节拍控制。 微机原理课程设计 流水灯控制系统 姓名 :XX 学院：物理电气信息学院 班级： 2010 电子 姓名 :12010245 流水灯控制系统 一、设计内容： 本课程设计选用8086 对 8255A的 A口控制来实现模拟流水灯功能的 实现。编写相关程序，通过proteus仿真软件来实现我名字“安亮” 两个字的闪烁，“安”字接 8255 的 A 口的 P0，“亮”字接 A 口的 P1。先让“安”字和“亮”字同时点亮，再让两个字同时暗，接着让“安”字点亮，再让“亮”字点亮，然后让“安”字和“亮”字同时亮暗闪 烁八次，再跳到开始，以此循环。 二、设计目的： 1、了解流水灯的基本工作原理 2、熟悉 8255A 并行接口的各种工作方式和应用 3、利用 8255A 接口，LED 发光二极管，设计一个流水灯模拟系统，让我的名字“安亮”两个字按一定规律点亮。 三、实验原理 在 8086 系统中，采用 16 位数据总线，进行数据传输时，CPU 总是将低 8 位数据线上的数据送往偶地址端口，而过高8位数据线上 的数据送往奇地址端口反过来，从偶地址端口取得的数据总是通过低 8 位数据线传送到CPU，从奇地址端口取得的数据总是通过高8 位数据线送到 CPU。在 8086 系统中，将 8255A的 A1端和地址总线的 A29255A 在对 CPU并且，相连， A1 端和地址总线的 A0 的 8255A 而将相连， 的端口进行访问时，将地址总线的 A0 位总是设置为 0。本课程设计通 过对 8255A 的 A 口控制来实现模拟流水灯功能的实现。“安”接 A 口 的 P0，“亮”接 A口的 P1，实现两个字按一定规律的一个闪烁。 8255 的内部结构 255A 内部结构由以下四部分组成：数据端口A、B、C；A组控制和 B 组控制；读 / 写控制逻辑电路；数据总线缓冲器。 端口 A：包括一个 8 位的数据输出锁存 / 缓冲器和一个 8 位的数据 输入锁存器，可作为数据输入或输出端口，并工作于三种方式中的任何一种。 课程论文 花样流水灯的设计 课程单片机技术及系统设计 学生姓名 学号 所在学院 所在班级 任课教师 提交时间2014年5月 25日至2014年5月30日 目录 一．前言 1.1 设计概述................................................................................ (2) 1.2设计主要功能 (2) 二．设计过程 2.1原理图中所使用的元器件功能 (3) 2.2程序在功能实现过程中的作用 (5) 三体会 3.1课程设计体会 (5) 四. 文献 4.1参考文献 (6) 五. 附录 5.1流水灯电路图 (7) 5.2流水灯程序 (7) 摘要：当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。 关键词：单片机控制系统流水灯 一．前言 1.1设计概述 整个系统工作由软件程序控制运行，根据需要，可以上电后系统经过初始化，进入用户设定模式状态。于AT89C51单片机的彩灯控制方案，实现对LED灯的控制。本方案以AT89C52单片机作为主控核心，与驱动等模块组成核心主控制模块。在主控模块上设有晶振电路和8个LED灯，根据需要编写若干种亮灯模式，根据各种亮灯时间的不同需要，在不同时刻输出灯亮或灯灭的控制信号 1.2设计主要功能 通过发光二极管显示不同的花样，并且可以通过按键来控制流水灯的速度通过学习单片机工作原理和各种工作方式及各管脚的功能，想通过P3 口的俩管脚P3.2和P3.3第二功能，即外部中断来使CPU 响应，达到控制流水灯的目的 《电子技术》 课程设计报告 设计题目：电子流水灯电路设计与制作 电子流水灯电路设计与制作报告 一、设计目的 1.能够全面的巩固和应用“电子技术”课程中所学的基础理论和基本方法，并初步掌握小型数字系统设计的基本方法。 2.能够合理、灵活地应用各种标准集成电路（SSI、MSI、LSI等）器件实现规定的数字系统。 3.培养独立思考、独立准备资料、独立设计规定功能的数字系统能力。 4.培养独立进行实验，包括电路布局、安装、调试和排除故障的能力。 5.培养书写综合设计实验报告的能力。 二、设计任务 用中小规模集成电路设计并制作一个能实现8个彩灯正序或反序按1秒依次点亮的电路： 1.由晶振电路或555电路产生1HZ标准秒脉冲信号，作为电路的CP。 2.可逆的顺序脉冲发生电路。 3.显示驱动电路 4.彩灯。 5.电源。 三、设计方案 2、单元电路设计 ①秒脉冲发生电路 由555电路实现秒脉冲，f=1HZ。 ②可逆的顺序脉冲发生电路 可用74LS1191实现，5号引脚接拨动开关，拨动开关的2个端分别接高电平（接5V电源）和低电平（接地），当开关拨到高电平时，进行减计数，当开关拨到低电平时，进行加计数，这样来实现可逆顺序脉冲发生电路 ③显示驱动电路 可由74ls138实现译码，来控制发光2极管的发光情况 74LS138真值表 R3-R10电阻起到保护发光二极管的作用。 ④电源电路 将12V电压整流成5V。 3、整机电路图 555集成电路各引脚名称：1地GND，2触发，3输出，4复位，5控制电压，6门限(阈值）7放电，8电源电压VCC。 74ls191各引脚名称：1-3并行数据输入端，2-3输出端，6-7输出端，5加减计数方式控制端，11电源，4地GND，14秒脉冲输入端，12计数控制端，13时钟输出端 74ls138各引脚名称：1-3译码地址输入端，7-15译码输出端，16电源，8地GND，4-5选通端（低电平有效），6选通端（高电平有效） 四、主要元器件介绍 1.通用实验底板 2.直流稳压电源（5V） 3.集成电路：555、74LS191、74LS138 4.电容：47uF/16V，0.01uF/16V 5.电阻：10k，1k 6.数显：发光二极管 7.开关：波动开关 五、焊接与调试 1、元器件布局图 2、焊接步骤 单片机课程设计 2014年 6月 15日 课 程 单片机课程设计 题 目 花样流水灯 院 系 电气工程及其自动化系 专业班级 1112班 学生姓名 温亿锋 学生学号 201111631227 指导教师 张瑛 一丶任务 设计一款以AT89C51单片机作为主控核心，按键控制电路、流水灯显示电路以及单片机最小系统等模块组成的核心主控制电路。 二丶设计要求 通过发光二极管显示不同的花样（至少有六种花样），并且可以通过按键来控制流水灯的速度。 三丶设计方案 本方案主要是通过对基于单片机的多控制、多闪烁方式的LED流水灯循环系统的设计，来达到本设计的要求。其硬件构成框图如下图所示，以单片机为核心控制，由单片机最小系统（时钟电路、复位电路、电源）、按键控制电路、LED 发光二极管和5V直流电源组成。 单片机流水灯循环控制系统硬件框图 此设计方案中单片机的P1口接5路按键控制电路，实现流水灯花型的切换功能；单片机的P3.7引脚接上一个按钮开关以实现对流水灯闪烁频率的控制，即实现了快慢两种节拍实现花型的变换；单片机上的P2口接八路LED发光二极管组成流水灯电路，显示流水灯循环情况。 四丶系统硬件设计 4.1 直流稳压电源电路 对于一个完整的电子设计来讲，首要问题就是为整个系统提供电源供电模块，电源电路的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。电子设备除用电池供电外，还采用市电（交流电网）供电。通过变压、整流、滤波和稳压后，得到稳定的直流电。直流稳压电源是电子设备的重要组成部分。本项目直流稳压电源为+5V。 直流稳压电源的制作一般有3种制作形式，分别是分立元件构成的稳压电源、线性集成稳压电源和开关稳压电源。下图为稳压电源采用的是三端集成稳压器7805构成的正5V直流电源。 三端固定式集成稳压电源电路图 AT89C51单片机的工作电压范围：4.0V---5.5V，所以通常给单片机外接5V 直流电源。此处用3节1.5V的干电池供电。 4.2 单片机最小系统 要使单片机工作起来，最基本的电路的构成由单片机、时钟电路、复位电路等组成，单片机最小系统如图所示。 时钟电路：本系统采用单片机内部方式产生时钟信号，用于外接一个12MHz 石英晶体振荡器和2个30pF微调电容，构成稳定的的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部的时钟电路。 复位电路：确定单片机工作的起始状态，完成单片机的启动过程。单片机系统的复位方式有上电自动复位和手动按键复位。本设计采用手动按键复位，该复位方式同样具有上电自动复位功能。 河南理工大学 电子技术课程设计报告 心 形 流 水 灯 姓名：明* 学号：3110080020** 专业班级：电气10-7班 指导老师：李端 所在学院：电气工程与自动化学院、 目录 摘要 (3) 一、设计指标(要求) (4) 二、系统框图 (4) 三、各单元电路设计、参数计算和元器件选择 3.1 脉冲产生电路 (5) 3.2 复位电路 (8) 3.3 分频电路 (8) 3.4 移位控制电路 (10) 3.5 显示部分 (11) 四、电路图及工作原理 (12) 五、元器件清单 (12) 六、实际PCB图或布线 (13) 七、设计总结 7.1 电路的特点和方案的优缺点 (13) 7.2 心得体会 (14) 八、参考文献 (15) 摘要 随着时代的进步，人们审美方式的提高，流水灯在都市生活中扮演着愈加不可或缺的角色。酒店，婚庆，酒吧，ＫＴＶ，广场，商场，招牌等场所的流星雨灯条、流水瀑布灯、月花灯等，给人以繁星闪耀，流水似瀑的感觉。而彩色LED闹钟，手机外壳的跑马灯的应用点缀了我们的日常生活。 流水灯的控制方法可通过多种方法实现，但相对现代可编程控制器而言，利用移位寄存器实现最为便利。通常用左移寄存器实现灯的单方向移动，通过双向移位寄存器实现灯的双向移动。 此次课程设计，是通过制作四路流水灯来实现18个LED心形灯的控制。 关键词：双向移位寄存器，NE555脉冲电路，LED灯。 一、 设计指标 （1）输出为4路（18个）LED 灯； （2）要求能实现左移右移功能，左右移自动切换； （3）移动速度可调节 （4）每个循环左移和右移的步数和变化规律自定。 二、系统框图 目录 1 引言 (1) 2课题综述 (1) 2.1 课题的来源 (1) 2.2课题的意义 (1) 2.3预期的目标 (1) 2.4面对的问题 (1) 2.5课题的技术 (2) 3系统分析 (2) 3.1涉及的基础知识 (2) 3.280C51单片机引脚图及引脚功能介绍 (2) 3.3 解决问题的基本思路 (3) 3.4总体方案 (3) 4系统设计 (3) 4.1硬件设计 (3) 4.2 软件设计 (4) 4.3元件清单 (4) 4.4硬件原理图 (5) 4.5 硬件焊接图 (6) 4.6设计主要功能 (6) 5代码编写 (6) 6程序调试 (7) 结论 (8) 致谢 .................................................................................................. 错误！未定义书签。参考文献 .............................................................................................. 错误！未定义书签。 1 引言 单片机课程设计主要是为了让我们增进对80C51单片机电路的感性认识，加深对理论方面的理解。了解软硬件的有关知识，并掌握软硬件设计过程、方法及实现，为以后设计和实现应用系统打下良好基础。另外，通过简单课题的设计练习，使我们了解必须提交的各项工程文件，达到巩固、充实和综合运用所学知识解决实际问题的目的。 2课题综述 2.1课题的来源 当今社会，这种由单片机芯片控制各种硬件工作的技术也日益成熟，并普及在交通、化工、机械等各个领域。而流水灯这项技术在生活中的应用更是广泛，较为贴近生活。而流水灯控制的设计所需要的知识也正好吻合了我们本学期对于单片机这门课程的学习，所以设计流水灯控制的这个课题让我们对知识的学习和巩固都有了进一步的加深。 2.2课题的意义 这次单片机课程设计是为了通过对流水灯控制的设计加强学生团队配合的能力和创造力；综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力。能够让学生深入真是的体会到所学的理论知识和实践相结合的过程。找出自身的不足并加以改正。 2.3预期的目标 对8个LED灯设计5种流水灯显示方式，用一个按键进行方式选择，并用一个数码管显示方式编号；用两个键来控制流水灯流动的速度。 2.4面对的问题 这次课程设计是通过80C51位单片机实现。但面对的问题却是两方面的：一个是软件的设计，也就是实现流水灯控制功能的程序编辑；另一个是硬件的设计，需要我们自己连接、焊接电路板。而更为严峻的就是设计的最后还要将软硬件相结合。首先我们需要通过protel将设计的实物的电路图画出来，再根据电路图连接实物电路。 实验三流水灯控制实验 姓名专业通信工程学号成绩 一、实验目的 1.掌握Keil C51 软件与protues软件联合仿真调试的方法； 2.掌握如何使用程序与查表等方法实现流水效果； 3.掌握按键去抖原理及处理方法。 二、实验仪器与设备 1. 微机1台 2. Keil C51集成开发环境 3. Proteus仿真软件 三、实验内容 1.用Proteus设计一流水灯控制电路。利用P1口控制8个发光二级管L1—L8。P3.3口接一按 键K1。参考电路如下图所示。其中74LS240为八反响三态缓冲器/线驱动器。 2.用中断或查询方式编写程序，每按动一次K1键，演示不同的流水效果。若用KEY表示按键的 次数，则其对应的流水效果如下： ① KEY=0： L1-L8全亮； ② KEY=1： L1-L8先全灭，然后自右向左单管点亮，如此循环； ③ KEY=2： L1-L8先全灭，然后自右向左依次点亮，如此循环； ④ KEY=3： L1-L8先全亮，然后自左向右依次熄灭，如此循环； ⑤ KEY=4： L1-L8先全灭，然后整体闪烁，如此循环； ⑥ KEY=5：自行设计效果。 以上移位及闪烁时间间隔均设置为0.3秒，按动5次按键后，再按键时，流水效果从头开始循环。 四、实验原理 1.按键去抖原理：通常按键所用的开关为机械弹性开关，当机械触点断开、闭合时，电压信号 波形如下图所示。由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合时不会马上稳定的接通，在断开时也不会一下子断开。因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动。抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为5～10ms。按键抖动会引起一次按键被误读多次。为了确保CPU对键的一次闭合仅做一次处理，必须去除按键抖动。在键闭合稳定时，读取键的状态，并且必须判别；在键释放稳定后，再作处理。按键的抖动，可用硬件或软件两种方法消除。常用软件方法去抖动，即检测到按键闭合后执行一个5～10ms延时程序；让前沿抖动消失后，再一次检测键的状态，如果仍保持闭合状态电平，则确认为真正有按键按下。当检测到按键释放后，也要给5～10ms的延时，待后延抖动消失后，才能转入该键的处理程序。 2.74LS240：八反相三态缓冲器/线驱动器 引脚排列图： Proteus花样流水灯课程设计 课程论文 题目：基于51单片机LED流水灯设计 课程名称： 学生姓名： 学生学号： 系别： 专业： 年级： 任课教师： 电气信息工程学院制 1月 基于51单片机的LED流水灯设计 1 单片机AT89C51芯片简介 MCS-51兼容4K字节，可编程闪烁存储器，寿命：1000写/擦循环，数据保留时间：。全静态工作：0Hz—24Hz，三级程序存储器锁定。128*8位内部RAM，32可编程I/O线，两个16位定时器/计数器，5个中断源可编程串行通道，低功耗的闲置和掉电模式，片内震荡器和时钟电路。 图1 AT89C51芯片 1.1电源引脚 Vcc（40脚）：典型值＋5V。 Vss（20脚）：接低电平。 1.2外部晶振 XTAL1、XTAL2分别与晶振两端相连接。 1.3输入输出口引脚 P0口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“1”. P0口：是一个8位漏极开路输出型双向I/O端口。作为输出端口时，每位能以吸收电流的方式驱动8 个TTL输入，对端口写1时，又可作高阻抗输入端用。在访问外部程序或数据存储器时，它是时分多路转换的地址（低8位）/数据总线，在访问期间将激活内部的上拉电阻。 1.4控制引脚 RST、ALE/-PROG、-PSEN、-EA/Vpp组成了MSC-51的控制总线。 RST （9脚）：复位信号输入端（高电平有效）。ALE/-PROG(30脚）：地址锁存信号输出端.第一功能：编程脉冲输入。-PSEN（29脚）：外部程序存储器读选通信号。-EA/Vpp(31脚）：外部程序存储器使能端。第二功能：编程电压输入端（+21V）。 2硬件电路 2.1晶振电路 单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。一般一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使 基于单片机的流水灯设计 学院： 专业： 指导老师： 姓名： 班级： 学号： 年月日 摘要：当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。 This age is a new technology emerge in endlessly era, in the electronic field especially automation intelligent control field, the traditional schism components or digital logic circuit, is composed of control system with unprecedented speed was replaced by microcontroller intelligent control system. SCM has small, strong function, low cost, etc, it can be said that wide application, intelligent control and automatic control core is the microcontroller. 关键词：LED 单片机控制系统流水灯 目录 1．前言 1.1 设计概述 (2) 1.2 设计主要功能 (2) 2. 硬件组成 2.1 80C51单片计算机的组成原理 (3) 2.组成框图及内部总体结构 (3) 2.寄存器和存储器……………………………………………………… 数字逻辑课程设计 ——流水灯的设计 1问题概述： 设计一个可以循环移动的流水灯，灯总数为8盏，具体要求如下： 1、5亮，其余灭，右移三次后全灭 4、8亮，其余灭，左移三次后全灭 4、5亮，其余灭，各向两边移三次后全灭 1、8亮，其余灭，各向中间移三次后全灭 所要求的彩灯电路在某电路板上完成，该电路板能够提供48MHz标准时钟信号，附带有8个共阳的LED管可作为彩灯使用。 2问题分析 本装置可以看作一个具有20个状态的无输入、8个输出的Moore型时钟同步状态机，每一个状态对应依次出现的每一种亮灯情况，用5位状态编码表示。这里构造一个模20的计数器来循环产生这20种状态。同时对于输入的48MHz的标准时钟信号，需要将其转化为1HZ的信号，此处同样用计数器来实现分频功能。8个输出分别控制LED的发光情况。这里使用5-32的译码器实现输出函数的构造。电路框图如下： 这里使用一个5位的状态编码Q4Q3Q2Q1Q0，表示20个状态。8位的输出函数F7F6F5F4F3F2F1F0分别表示由左至右每一个灯的通断情况。由于本题中LED灯采用共阳极连接方式，所以当Fn为低电平时，对应的LED灯发光。 本电路状态图如下： 本电路的转移/输出表如下： 现针对每一部分设计具体电路 3设计方案 3.11/48MHz分频电路 对于48MHz的信号，一秒钟内有4.8*10^7个周期，而所需1Hz信号，每秒只有一个周期。使输入信号每经过2.4*10^7个周期，输出信号翻转一次方向，便可获得所需的1Hz信号。可以构造一个模4.8*10^7的计数器用于计数，并使计数器输出的最高位在一秒之内恰好变化一次，且占空比为50%，故采用7片74x163进行级联。计数范围为：0110100100011100101000000000-1001011011100011010111111111。这样恰好可以保证最高 摘要 流水彩灯控制器在我门日常生活中有重要的运用，如广告牌的设计和节日彩灯的设计都能运用到它的原理。本次设计的流水彩灯控制器是其中较简单的，但这是进行复杂设计的基础。 本次课程设计要设计一个流水彩灯控制器（用8只发光二极管显示，至少三种工作方式）。首先要分析设计要求，从要实现至少三种工作方式入手推导出要使用的芯片。可通过八位右移寄存器74LS164实现八个彩灯的向右移动，从它的右移输入端控制来实现它的流水彩灯的变化。要控制流水彩灯的变化，可通过一个八位拨码开关，八选一数据选择器74LS151，模十六加法计数器74LS161来实现。时钟信号由一个555产生，产生周期可由一个滑动变阻器控制。而彩灯的变化可由拨码开关自行选择。 经实验验证，所设计的流水彩灯控制器能完成题目要求。 关键词 : 时钟脉冲；分频；移位寄存器；数据选择器；拨码开关； 目录 摘要 (1) 1设计课题与要求 (3) 1.1设计方案选择 (3) 2 系统模块组成 (4) 2.1系统组成框图 (4) 2.2各模块的组成与功能分析 (4) 3 单元电路设计与计算 (5) 3.1时钟脉冲产生电路 (5) 3.2单种码产生电路 (7) 3.3拨码开关控制电路 (8) 3.4输出电路设计 (10) 4 整机电路设计 (12) 4.1整机电路工作原理 (10) 5 组装调试 (13) 5.1仿真过程 (15) 6 总结 (15) 结论 (16) 参考文献 (16) 附录1 流水彩灯控制器原理总图 (17) 附录2 PCB总图 (17) 附录 2 元器清单 (18) 1 设计课题及要求 （一）题目：流水彩灯控制器 （二）基本要求：1、用8只发光二极管显示。2、至少三种工作方式。 1.1 方案选择 利用数字芯片实现。用555做时钟信号，用模十六加法计数器74LS161的输出端的最高位Q3接到移位寄存器74LS164的输入端可以实现1111111100000000码，模十六加法计数器74LS161的输出端的Q1 Q2 Q3接到八选一的数据选择器74LS151的选择控制端。74LS151的八个输入端都接到八位拨码开关，由拨码开关和控制端控制输出端，输出端接到移位寄存器 74LS164的输入端。而移位寄存器74LS164的输出端接8只发光二极管，可以实现流水功能，并有多种工作方式。如图3-1所示。 图3-1 电子技术课程设计 《电子设计基础》 课程报告 设计题目：8位流水灯设计 学生班级：通信0902 学生学号：20096050 学生姓名：卢朝飞 指导教师： 曹文、黎恒、刘春梅 2011年6月21日 时间： 西南科技大学 信息工程学院 一、8位流水灯设计目的及要求 1. 设计一个8位流水灯循环点亮电路。 2. 要求采用74ls42芯片。 二、流水灯功能设计分析 分析：（1）要实现8个led依次循环点亮，只需要将发光二极管依次循环点亮和熄灭，8只led便会依次循环点亮熄灭了 三、电路设计基本原理及主要器件 1. 74ls42芯片简介 74LS42 由8 个反相器和10 个4 输入端的与非门组成。反相器成对连接以便接受4 位BCD 输入，经由与非门译码后输出，该电路为BCD —十进制的多用途译码器。其输入为高电平有效，而输出是低电平有效。74LS42 的逻辑设计保证了当大于9 的二进制代码加到输入端上时，所有的输出端均处于高电平（无效）。当LS42 用作3 线—8 线译码时，最高有效输入D可产生一个有用的“禁止”功能。D 输入还可在8 输出的解调应用中用来作为数据输入。 2.74ls161 3.74ls10 4.8个发光二极管 5.一个220欧姆电阻 四、流水灯仿真图、原理图及PCB板图 1.8位流水灯仿真图如下： 2. 8位流水灯原理图如下： 底层： 顶层： 五、总结与体会 1、总结 在用protel设计与制板过程中自己总结了一些经验： 【1】接地的标号中一定要把Net选项选为GND才可以，不然在PCB制作中将没有接地这一个选项出现；还有Dasignator的选项填写的是元件的标号，只有这个填上了在PCB制作中才会有该元件出现。 【2】对PCB制作过程的要求。从板层的选择，到对元器件的布局最后是加入输入输出，以及对输入输出的连线，每一个都有很多的细节需要注意。其中最为典型的就是对输入输出的连线，它需要把两端节点及连线都定义为相同的名称才行，即需要对Net进行统一命名，不然系统将不把它默认为导通的连线。 流水灯编程 实验目的: 掌握GPIO端口的基本控制方法 掌握硬件电路仿真方法。 实验内容: 1、复习流水灯的工作原理。 2、按教材上 3、4节的内容或实验指导书2、1节的内容创建好项目,生成可执行文件。 3、阅读LED示例程序代码。 4、软件模拟,无误后下载到实验板上运行,观察效果。 5、通过硬件仿真的方式调试程序。分析LED_Init、main这2个函数中每一行代码的作用。 6、修改程序使得灯改变一次状态的时间间隔为0、02、0、01、0、1、0、3、0、5、1、2秒。 7、修改程序使得灯闪动的方向反向。 8、修改循环亮灯的程序,使每次亮灯的起始位置依次下移。 选做进阶版 1.用左边4个灯闪烁代表绿灯,右边4个灯闪烁代表红灯,8个灯 全亮代表黄灯。模拟交通信号灯运行(绿灯10秒,红灯20秒, 绿到红过渡时黄灯3秒) 2、将自己的学号编码用LED灯效果展示出来。 实验原理: 电路中有L0,L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7共八个发光二极管,当引脚LED_SEL输入为1,对于A、B、C、D、E、F、G、H引脚,只要输入为1,则点亮相连接的发光二极管。 A~H引脚连接STM32F108VB芯片的PE8~PE15,程序初始化时,对其进行初始设置。引脚LED_SEL为1时,发光二极管才工作,否则右边的数码管工作。注意,LED_SEL连接于PB3,该引脚具有复用功能,在默认状态下,该引脚的IO不可用,需对AFIO_MAPR寄存器进行设置,设置其为IO可用。 实验过程及结果描述: 按实验内容的步骤一步一步的来。重点描述实验内容的6、7、8还有选修进阶的1、2、 要实现改变灯状态的时间间隔,只需改变delay_ms这函数的里面的参数即可,例如时间间隔改为0、02秒就将参数改为20,1秒就将参数改为1000,(delay_ms()函数里面参数的单位为ms)其它以此类推。通过参数的改变可以瞧到灯状态改变的时延相应的改变了。 改变灯的闪动方向则将light左移或者右移位数的值赋给light,例如循环一次左移一位,则light=light<<1,右移则就是light=light>>1;这里又涉及到当左移(右移)到最左(右)一位时,再次亮灯时的起始位置设置的问题,这里就可以设置当左移(右移)到最左(最右),设置一个判断语句当左移(右移)到左(右)端点时,将初始值赋给题目要求的位置即可。 实验结果:灯的移动方向改变。每次循环完一次之后通过改变赋给初 基于AT89C51单片机的流水灯 1 引言 1.1 课题简介 单片机全称叫单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)，是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个畴：在智能仪器仪表上的应用，例如精密的测量设备；在工业控制中的应用，用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统，例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等；在家用电器中的应用可从手机，机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动，集群移动通信，无线电对讲机等。单片机在医用设备领域中的应用，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等；在各种大型电器中的模块化应用，如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中(有别于磁带机的原理)，就需要复杂的类似于计算机的原理。 本设计着重在于分析计算器软件和开发过程中的环节和步骤，并从实践经验出发对计算器设计做了详细的分析和研究。本系统就是充分利用了8051芯片的I/O引脚。系统以采用MCS-51系列单片机Intel8051为中心器件来设计LED流水灯系统，实现8个LED霓虹灯的左、右循环显示，并实现循环的速度可调。 1.2 设计目的 (1) 学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。流水灯课程设计
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