1、 四川信息职业技术学院毕业设计说明书( 论文) 第- I -页目录摘要 .2第 1章 绪论 .3第 2章 仿真平台及程序开发语言 .42.1 AT89C51 单片机简介 .42.2 Keil uVision2 集成开发环境 .92.3 Proteus 7 Professional 平台 .92.4 汇编语言介绍 .10第 3章 总体设计 .123.1 概述 .123.2 八种闪烁方式 .123.3 程序框图 .20第 4章 硬件电路设计 .214.1 电路总图概述 .214.2 按键控制电路 .224.3 LED 发光二极管电路 .234.4 晶振电路 .234.5 复位电路 .24第 5章
2、软件编程设计 .255.1 概述 .255.2 程序方法使用 .25第 6章 结语 .26致谢 .27参考文献 .28附录 1：系统程序及说明 .29附录 2：系统原 理图 .36四川信息职业技术学院毕业设计说明书( 论文) 第- I -页摘要本设计主要是通过对基于单片机的多控制、多闪烁方式的 LED 霓彩灯设计的电路进行模仿设计，达到多控制、多闪烁方式的 LED 霓彩灯固有的基本功能，故叫基于单片机的多控制、多闪烁方式的 LED 霓彩灯设计。利用定时器可发出不同频率的脉冲，不同频率的脉冲经控制后，就会控制 LED 灯的明灭。其次，定时器按设置的定时参数产生中断，这一次中断发出脉冲低电平，下一
3、次反转发出脉冲高电平，由于定时参数不同，就发出不同频率的脉冲，本设计中，LED 灯就是根据这个原理来完成它的明和灭。 本次设计提出了用 AT89C51 单片机为核心控制元件。设计一个基于单片机的多控制、多闪烁方式的 LED 霓彩灯设计。本方案以 AT89C51 单片机作为主控核心，与 LED 显示电路图、按键控制电路图、复位电路、晶振电路图等模块组成核心主控制模块在主控模块上设有 9 个按键。根据使用者的操作随意变换想要的闪烁方式。关键词 AT89C51 单片机；按键；LED 发光二极管；晶体振荡器四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第- 1 -页第 1章 绪论当今时代是一个新技术层出
4、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。单片机的出现是随着大规模集成电路的出现而出现的。大规模集成电路迅速发展，将计算机的 CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种 I/O 接口集成在一片芯片上，形成了芯片级的计算机，因此单片机早期的含义称为单片微型计算机(single chipmicrocomputer).它拥有优异的性价比、集成度高、体积小、可靠性高、控制功能强、低电压、低功耗的显著优点.主要应用于
5、智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面,并且取得了显著的成果。本设计的基于单片机的多控制、多闪烁方式的 LED 灯系统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。从应用电子开发系统的角度上看，它是一款由 LED 发光二极管电路、按键控制电路、晶震电路、复位电路和必要的软件组成的单个单片机系统。从硬件结构上看，它是一个由发光二极管、12MHZ 晶振、电阻、电容、开关按键、5V 直流电源等硬件组成和必要的软件组成的单个单片机系统。单片机应用系统可以分为：（1）最小应用系统。是指能维持单片机运行的最简单配置的系统。这种系统成本低廉,结构简单，常构成一些简单的控制系统，如开关状态的输入
6、/输出控制等。片内有 ROM/EPROM 的单片机，其最小应用系统即为配有晶振，复位电路，电源的单个单片机.片内无 ROM/EPROM 的单片机，其最小应用系统除了外部配置晶振，复位电路，电源外，还应外接 EPROM 或 EEPROM 作为程序存储器用。（2）最小功耗应用系统。是指为了保证正常运行，系统的功耗最小。（3）典型应用系统。是指单片机要完成工业测控功能所必须的硬件结构系统。四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第- 2 -页第 2章 仿真平台及程序开发语言2.1 AT89C51 单片机简介主要硬件厂商介绍本设计的中枢硬件控制器是 AT89C51 单片机。AT89C51 单片机是
7、美国 ATMEL公司生产的低电压、高性能 CMOS 8 位单片机，片内含有 4K bytes 的可反复擦写只读程序存储器和 128 bytes 的随机存取数据存储器。元器件采用 AEMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统。内置通用 8 位中央处理器和 FLASH 存储单元。功能强大的 AT89C51 单片机可为我们提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。在 CMOS 器件生产领域中，ATMEL 的先进设计水平、优秀的生产工艺及封装技术一直处于世界的领先地位，这些技术用于单片机生产使单片机也具有优秀的品质、在结构、性能和功能等方面都有明显的优势
8、。ATMEL l 公司的单片机是目前世界上一种独具特色而性能卓越的单片机。它在计算机外部设备、通讯设备、自动化工业控制、宇航设备、仪器仪表和各消费类产品中都有着广泛的应用前景。因此，本设计的基于单片机的多控制、多闪烁方式的 LED 灯系统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系统。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、3
9、2 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 4.255.50V 的电压工作范围和 024MHz 工作频率，使用 AT89C51 单片机时无须外扩存储器。如图 2-1 所示：四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第- 3 -页图 2-1 AT89C51 单片机1. 主要特性：与 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：10 年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第- 4 -页128*8 位内部 RAM32 可编程 I/O 线两个
10、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振荡器和时钟电路 单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100 次。该器件采用 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 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器。AT89C 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。2. 引脚功能说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P1 口的管脚第一次写
11、 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。 P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出 4
12、 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第- 5 -页为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个TTL 门电流。
13、当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示：P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断 0）P3.3 /INT1（外部中断 1）P3.4 T0（记时器 0 外部输入）P3.5 T1（记时器 1 外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。.RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚
14、两个机器周期的高电平时间。/ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时，ALE 只有在执行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文
15、) 第- 6 -页/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH） ，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时，/EA 将内部锁定为RESET；当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（VPP） 。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。3. 振荡器特性：XTAL1 和
16、XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2 应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。4. 芯片擦除：整个 PEROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE 管脚处于低电平 10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51 设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下
17、，CPU 停止工作。但 RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存 RAM 的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第- 7 -页2.2 Keil uVision2集成开发环境一、项目管理 工程(project)是由源文件、开发工具选项以及编程说明三部分组成的。 一个单一的 uVision2 工程能够产生一个或多个目标程序。产生目标程序的源文件构成“组” 。开发工具选项可以对应目标，组或单个文件。 uVision2 包含一个器件数据库(device database)，可以自动设置汇编器、编译器、连
18、接定位器及调试器选项，来满足用户充分利用特定 微控制器的要求。此数据库包含：片上存储器和外围设备的信息，扩展数据指针(extra data pointer)或者加速器(math accelerator)的特 性。 uVision2 可以为片外存储器产生必要的连接选项：确定起始地址和规模。 二、集成功能 1.集成源极浏览器利用符号数据库使用户可以快速浏览源文件。用详细的符号信息来优化用户变数存储器。 2.文件寻找功能：在特定文件中执行全局文件搜索。 3.工具菜单：允许在 V2 集成开发环境下启动用户功能。 4.可配置 SVCS 接口：提供对版本控制系统的入口。 5.PCLINT 接口：对应用程序
19、代码进行深层语法分析。 6.Infineon 的 EasyCase 接口：集成块集代码产生。 7.Infineon 的 DAVE 功能：协助用户的 CPU 和外部程序。DAVE 工程可被直接输入 uVision2。2.3 Proteus 7 Professional平台1、Proteus 软件简介Proteus 软件是一种低投资的电子设计自动化软件，提供可仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件和多达 30 多个元件库。Proteus 软件提供多种现实存在的虚拟仪器仪表。此外，Proteus 还提供图形显示功能，可以将线路上变化的四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第- 8 -页信号，
20、以图形的方式实时地显示出来。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗，尽可能减少仪器对测量结果的影响，Proteus 软件提供丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。提供 Schematic Drawing、SPICE 仿真与 PCB 设计功能，同时可以仿真单片机和周边设备，可以仿真 51 系列、AVR、PIC 等常用的 MCU，并提供周边设备的仿真，例如 373、led、示波器等。Proteus 提供了大量的元件库，有RAM、ROM、键盘、马达、LED、LCD、AD/DA、部分 SPI 器件、部分 IIC 器件，编译方面支持 Keil
21、和 MPLAB 等编译器。一台计算机、一套电子仿真软件，在加上一本虚拟实验教程，就可相当于一个设备先进的实验室。以虚代实、以软代硬，就建立一个完善的虚拟实验室。在计算机上学习电工基础，模拟电路、数字电路、单片机应用系统等课程，并进行电路设计、仿真、调试等。2、基本操作步骤A打开 PROTEUS 操作界面。B选择 “P”，从元件库中提取需要的元器件（选中双击） ，选择完点 OK。C在编辑区画电路图,修改元件参数。D进行电路仿真。E保存文件。2.4 汇编语言介绍汇编语言(AssemblyLanguage)是面向机器的程序设计语言。在汇编语合中，用助记符(Memoni)代替操作码，用地址符号(Symbol) 或标号(Label)代替地址码。这样用符号代替机器语言的二进制码，就把机器语音变成了汇编语言。于是汇编语言亦称为符号语言。使用汇编语言编写的程序，机器个能直接识别，要由一种程序将汇编语言翻译成机器语言，这种起翻译作用的程序叫汇编程序，汇编程序是系统软件中语言处理系统软件。汇编语言把汇编程序翻译成机器语言的过程称为汇编。
