基于单片机的心形流水灯毕业设计论文.doc

1、课程设计(论文)说明书题 目： 心形流水灯 院 （系）： 信息与通信学院 专 业： 通信工程 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 讲 师 2012 年 12 月 1 日桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 1 页 共 3 页摘 要本论文基于单片机技术与单片机芯片 AT89S51 芯片功能和 C 语言程序，实现心形流水灯的多种亮与灭的循环。首先，我们了解单片机的一些技术，了解了单片机芯片AT89S51 的一些功能；然后结合 C 语言编程；最后将它们运用到实际的电路，使心形LED 灯实现多种亮灭方法。本论文介绍关于流水灯的运用和单片机技术；然后介绍芯片 AT89S51；最后介绍运用

2、到的相关软件.关键词：单片机；流水灯；C 语言；桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 2 页 共 3 页AbstractThis paper Based on the single chip microcomputer and single chip microcomputer chip AT89S51 chip function and C language program，Realization of flowing water light heart a variety of light and the cycle of destruction。primarily，We know

3、 some of the single chip microcomputer technology，Understanding of the single chip microcomputer chip AT89S51 of some functions, Then based on the C language programming; Finally they are applied to the practical circuit, Make heart LED lamp achieve a variety of light out method. This paper introduc

4、es about the use of flowing water light and single chip microcomputer; and then introduced chip AT89S51; At the end of this paper applied to software.Key words：m icro-computer； light water ； C programming language桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 3 页 共 3 页目 录引 言 .11 设计方案 .21.1 总体设计目标 .21.2 总体设计组成框图.22 相关运用与功能

5、.22.1 流水灯运用.22.2 单片机运用.32.3 AT89S51 芯片功能 .33 软件部分设计方案及仿真 .63.1 multisim 软件功能简介 .63.2 Altium Designer 软件功能简介 .73.3 keil 软件功能 .83.4 设计步骤及方法.84 电路板的制作及调试 .84.1 PCB 的印制和电路板的制作 .84.2 电路板的调试过程及所遇问题的解决方案.94.3 C 语言程序运用.105 结论.11谢 辞.12参考文献.13附 录.14桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 1 页 共 16 页引 言LED 流水灯是运用单片机原理和一些芯片功能，结合

6、 C 语言或者汇编语言，实现灯的亮灭方式。流水灯主要用于装饰婚庆布置、宾馆、酒店、酒吧、聚会、商厦、家居、橱窗、俱乐部、音乐会、歌厅、时装表演、舞厅、舞台、等等各个场所，也可以作为礼物送人。 本文主要讲述我完成这次课设所经历的五个阶段：总体方案设计、硬件电路设计方案及原理、软件调试及仿真，电路板的制作、对于本次课程设计的改进预想。在介绍我本次课程设计的设计原理的同时，也侧重同时记录了我是如何对于设计过程中遇到的问题进行分析和解决的。同时，我也着重介绍了我所用到的相关软件和芯片功能。桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 2 页 共 16 页1 设计方案1.1 总体设计目标1.1.1 使心

7、形 LED 灯实现一亮一灭功能利用 C 语言编程，使 LED 灯实现一亮一灭功能，循环两次。1.1.2 使心形 LED 灯实现两亮两灭功能使用 C 语言编程，实现 LED 灯两亮两灭，循环两次。1.1.3 是心形 LED 流水灯具有 4 亮 4 灭功能,全亮全灭使用 C 语言，实现 LED 流水灯 4 亮 4，全亮全灭等循环。1.1.4 具有复位功能在按下开关后，实现灯从一亮到全亮复位。 1.2 总体设计组成框图 系统框图如下1.1系统框图5v 电压源 AT89S51 心形 LED灯复位电路桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 3 页 共 16 页运用单片机与芯片AT89S51功能，以

8、及C语言程序编程，是LED灯实现多种亮灭方法，运用晶振给单片机芯片提供一个时钟信号，本次实验采用12MHz的晶振给单片机提供时钟信号。 2 相关运用及功能2.1流水灯运用LED灯可以装饰婚庆布置、宾馆、酒店、酒吧、聚会、商厦、家居、橱窗、俱乐部、音乐会、歌厅、时装表演、舞厅、舞台、等等各个场所， 也可以当做礼物送人。人们可以将各种亮法的灯去装饰自己需要装饰的地方，也可以安放在广告牌，这样更为吸引人们的关注。2.2 单片机运用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

9、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、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。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： 1.在智能仪器仪表上的应用 2.在工业控制中的应用 3.在家用电器中的应用 4.在计算机网络和通信领域中的应用 5.单片机在医用设备领域中的应用 6.在各种大型电器中的模块化应用 7.单片机在汽车设备领域

10、中的应用此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。2.3 AT89S51 芯片功能AT89S51 是一个低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器，器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51 指令系统及 80C51 引桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 4 页 共 16 页脚结构，芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元，AT89S51 在众多嵌入式控制应

11、用系统中得到广泛应用。主 要 性 能 特 点1、 4k Bytes Flash 片 内 程 序 存 储 器 ； 2、 128 bytes 的 随 机 存 取 数 据 存 储 器 （ RAM） ； 3、 32 个 外 部 双 向 输 入 /输 出 （ I/O） 口 ； 4、 5 个 中 断 优 先 级 、 2 层 中 断 嵌 套 中 断 ； 5、 6 个 中 断 源 ； 6、 2 个 16 位 可 编 程 计 数 器 ； 7、 2 个 全 双 工 串 行 通 信 口 ； 8、 看 门 狗 （ WDT） 电 路 ； 9、 片 内 振 荡 器 和 时 钟 电 路 ； 10、 与 MCS-51 兼 容

12、 ； 11、 全 静 态 工 作 ： 0Hz-33MHz； 12、 三 级 程 序 存 储 器 保 密 锁 定 ； 13、 可 编 程 串 行 通 道 ； 14、 低 功 耗 的 闲 置 和 掉 电 模 式 。 管 脚 说 明VCC： 电 源 电 压 输 入 端 。 GND： 电 源 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 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

13、数 据 /地 址 的 低 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。 PDIP 封 装 的 AT89S51 管 脚 图桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 5 页 共 16 页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

14、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 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 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

15、 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 ，

16、可 接 收 输 出 4 个 TTL门 电 流 。 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 除了 作 为 普 通 I/O 口 ， 还 有 第 二 功 能 ： 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（ T0 定 时 器 的

17、外 部 计 数 输 入 ） P3.5 T1（ T1 定 时 器 的 外 部 计 数 输 入 ） P3.6 /WR（ 外 部 数 据 存 储 器 的 写 选 通 ） P3.7 /RD（ 外 部 数 据 存 储 器 的 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 。 I/O 口 作 为 输 入 口 时 有 两 种 工 作 方 式 ， 即 所 谓 的 读 端 口 与 读 引 脚 。 读 端 口 时 实际 上 并 不 从 外 部 读 入 数 据 ， 而 是 把 端 口 锁 存 器 的 内 容 读 入 到 内 部 总 线 ， 经 过 某 种

18、运算 或 变 换 后 再 写 回 到 端 口 锁 存 器 。 只 有 读 端 口 时 才 真 正 地 把 外 部 的 数 据 读 入 到 内 部总 线 。 89C51 的 P0、 P1、 P2、 P3 口 作 为 输 入 时 都 是 准 双 向 口 。 除 了 P1 口 外P0、 P2、 P3 口 都 还 有 其 他 的 功 能 。 RST： 复 位 输 入 端 ， 高 电 平 有 效 。 当 振 荡 器 复 位 器 件 时 ， 要 保 持 RST 脚 两 个 机器 周 期 的 高 电 平 时 间 。 ALE/PROG： 地 址 锁 存 允 许 /编 程 脉 冲 信 号 端 。 当 访 问 外

19、 部 存 储 器 时 ， 地 址 锁 存允 许 的 输 出 电 平 用 于 锁 存 地 址 的 低 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 频桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 6 页 共 16 页率 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

20、 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 。 PSEN： 外 部 程 序 存 储 器 的 选 通 信 号 ， 低 电 平 有 效 。 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

21、 的/PSEN 信 号 将 不 出 现 。 EA/VPP： 外 部 程 序 存 储 器 访 问 允 许 。 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： 片 内 振 荡 器 反 相 放 大

22、 器 和 时 钟 发 生 器 的 输 入 端 。 XTAL2： 片 内 振 荡 器 反 相 放 大 器 的 输 出 端 。3 软 件 部 分 设 计 方 案 及 仿 真3.1 multisim 软件功能简介Multisim 是 Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)公司推出的以 Windows 为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。为适应不同的应用场合，Multisim 推出了许多版本，用户可以根据自己的需要加以选择。在本书中

23、将以教育版为演示软件，结合教学的实际需要，简要地介绍该软件的概况和使用方法，并给出几个应用实例。Multisim 是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics 简称IIT 公司)推出的以 Windows 为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。工程师们可以使用 Multisim 交互式地搭建电路原理图，并对电路行为进行仿真。Multisim 提炼了 SPICE 仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的 SPICE 技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim 和虚拟仪器技术，PCB 设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程.3.2 Altium Designer 软件功能简介Altium Designer 提供了唯一一款统一的应用方案，其综合电子产品一体化开发所需的所有必须技术和功能。Altium Designer 在单一设计环境中集成板级和 FPGA 系统设计、基于 FPGA 和分立处理器的嵌入式以及 PCB 版图设计、编辑和制造。并集成了