1、河 南 工 业 职 业 技 术 学 院Henan Polytechnic Institute单 片 机 应 用 技 术课 程 设 计 说 明 书题 目：闪烁灯控制系统（6）班 级：电气 1001 班姓 名：张 志 海学 号：0401100136指导教师 ： 赵 阳目录第 1 章 概述 .11 设计的目的与意义 .12 单片机概述与应用 .第 2 章 设计原理 .21 设计要求与基本思路 .23 设计框图 .24 设计原理图 .第 3 章硬件电路设计 .31 时钟电路 .32 复位电路 .33 输入电路 .34 输出电路 .35 扩展电路 .第 4 章 程序设计 .41 程序设计思路与流程图 .
2、第 5 章 元件明细表 .第 1 章 概述11 设计的目的与意义1）了解系统的工作原理。2）掌握 8051 单片机的工作原理和应用。3）通过课程设计培养学生自学能力和分析问题、解决问题的能力。4）闪烁灯控制系统是简易的单片机控制系统，作为课程设计课题，通过实际程序设计和调试，逐步掌握块化程序设计方法和调试技术，通过课程设计，掌握一单片机核心的电路设计的基本方法和技术，了解有关电路参数的计算方法，增强制图能力以及查阅手册的能力和一定的文字表达能力。5）通过设计使学生具有一定增强自我的动手、动脑能力，以及发现问题，解决问题。12 单片机概述与应用单片机是将 CPU、存储器、定时/计数器以及 I/O
3、 接口等主要部件集成在一块芯片上的微型计算机。单片机是单片微机（Single Chip Microcomputer）的简称，但准确反映单片机本质的名称应是微控制器。目前国外已经普遍称之为微控制器。鉴于他完全作嵌入式应用，故又称为嵌入式微控制器单片机应用系统是以单片机为核心，配以输入、输出、显示、控制等外围电路和软件，能实现一种或多种功能的实用系统。单片微机从体系结构到指令系统都是按照嵌入式应用特点专门设计的，它能最好地满足面对控制对象，应用系统的嵌入、现场的可靠运行以及非凡的控制品质等要求。自从 20 世纪 70 年代推出单片机以来，作为微型计算机的一个分支，单片机经过 30 多年的发展，已经
4、在各行各业得到了广泛的应用，由于单片机具有可靠性高、体积小、干扰能力强、能在恶劣的环境下工作等特点，具有较高的性价比，因此广泛应用于工业控制、仪器仪表智能化，机电一体化、家用电器等（1）工业控制：工业设备如机床、锅炉、供水系统、生产自动化、自动报警系统等。（2）智能设备：用单片机改造普通仪器如：仪表、读卡器、医疗器械。（3）家用电器：如高档洗衣机、电冰箱、微波炉、电视、音响、手机、空调器。（4）商用产品:如自动售货机、电子收款机、电子秤。 （5）通信方面。用于调制解调器、程控交换技术以及各种通信设备。（6）多机分布式系统。可用单片机构成分布式测控系统，它使单片机进入了一个新的水平。第 2 章
5、设计原理21 设计要求与基本思路1）设计要求：利用 8051 的 P1 控制 8 个发光二极管。要求从右到左闪烁一次，再从左至右闪烁一次，每次亮灭 1秒，如此循环；紧急情形下，控制 p3.1 进行声报警 2S 停止。2）基本思路：由于在起初的硬件中选择了共阳的二极管接法，所以通过给 P1 口输送低电平 0，就可以使二极管发光，输送高电平 1 可使二极管熄灭。22 设计方案选择1）单片机的选择 选用 AT89C2051 单片机，复位电路。2）P0.0-P0.7 作发光二极管的位选口，p3.1 口作为声报警。3）电源选择 采用直流 5V 电源供电。4）时钟电路用于产生单片机工作所需的时钟信号。在
6、MCS-51 系列单片机芯片外部，X1 和 X2 之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器，这就是单片机的时钟电路。电容器 C2 和 C 通常 3 取 30pf，对振荡频率有微调作用，选择振荡频率为 12MHZ 的石英晶体。23 设计框图12345678L 1L 2L 3L 4L 5L 6L 7L 82 2 02 2 02 2 02 2 02 2 02 2 02 2 02 2 0V C CX 2 X 1Y 11 2 M H ZC 2C 33 0 P F3 0 P FG N DG N DR S T E AV C CGND1 0 KC 11 0 u fV C CP 1 . 0P
7、1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7P0.0P0.7P3.0P3.7P2.0P2.7A L EP S E N805124 设计原理图利用 8051 单片机以及其外扩、报警电路、复位电路、时钟电路、电源电路等硬件结构组成的完整系统来执行相应程序，达到装饰、美化等效果。 第 3 章硬件电路设计31 时钟电路8051 内部时钟电路8051 外部时钟电路32 复位电路复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。通过某种方式，使单片机内存各寄存器的值变为初始的操作称为复位(reset)。复位方法一般有上电自动复
8、位和外部按键手动复位，单片机在时钟电路工作以后, 在 RESET 端持续给出 2 个机器周期的高电平时就可以完成复位操作。例如使用晶振频率为 12MHz 时，则复位信号持续时间应不小于 2us。本设计采用的是外部手动按键复位电路。如图所示为复位电路。（a） 上电复位电路 （b） 按键复位电路单片机常见的复位电路图（a）为上电复位电路，它是利用电容充电来实现的。在接电瞬间，RST 端的电位与 VCC 相同，随着充电电流的减少，RST 的电位逐渐下降。只要保证 RST 为高电平的时间大于两个机器周期，便能正常复位。图（b）为按键复位电路。该电路除具有上电复位功能外，若要复位，只需按图（b）中的 R
9、ESET键，此时电源 VCC 经电阻 R1、R2 分压，在 RST 端产生一个复位高电平。33 输入电路34 输出电路35 扩展电路外扩程序存储器的空间地址，是由 P2 口提供高八位地址，P0 口分时提供低 8 位地址和用作 8 位双向数据总线。在设计硬件接线时，使 27256 芯片的片选信号 CE 始终保持有效，低八位 A0A7 通过74LS373 译码器连接 P1 口，高七位 A8A14 连接 P2.0P2.6，具体连接如图 2 所示。因此其地址范围位0000H7FFFH。其程序存储扩展图如图所示。8051P2.0P2.7P0.0P0.7A L EP S E NA 0 A 7G N DA
10、0A 1 40 ED 0 D 7D 0 D 70 E7 4 L S 3 7 32 7 2 5 6V C C+ 5 VC EE AGA 7A 88051 程序存储扩展图第 4 章 程序设计41 程序设计思路与流程图利用 8051 的 P1 控制 8 个发光二极管。要求从右到左闪烁一次，再从左至右闪烁一次，每次亮灭 1秒，如此循环；紧急情形下，控制 p3.1 进行声报警 2S 停止。闪烁灯灯亮的条件说明表（状态）P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 P1 口引脚L8 L7 L6 L5 L4 L3 L2 L11 1 1 1 1 1 1 0 L11 1 1 1
11、 1 1 0 1 L21 1 1 1 1 0 1 1 L31 1 1 1 0 1 1 1 L41 1 1 0 1 1 1 1 L51 1 0 1 1 1 1 1 L61 0 1 1 1 1 1 1 L70 1 1 1 1 1 1 1 L81 0 1 1 1 1 1 1 L71 1 0 1 1 1 1 1 L61 1 1 0 1 1 1 1 L51 1 1 1 0 1 1 1 L41 1 1 1 1 0 1 1 L31 1 1 1 1 1 0 1 L21 1 1 1 1 1 1 0 L1流程图的绘制为编程提供了便利，通过对控制要求的理解而绘制的流程图可以让我们对控制过程更加熟悉并且编程的进行也变
12、得有据可寻。流水灯控制设计的流程图如图所示。42 源程序#include /51 系列单片机定义文件#define unsigned char /定义无符号字符 void delay(unsigned char i); /声明延时函数 void main ( ) char i ; char temp; while(1) temp=0x01; for( i=0;i=1; void delay0.5s()unsigned char I;TMOD=0x00;For(i=0;i0x64;i+)TH1=0x3c;TLI=0xb0;While ( ! TF1);TF1=0;/蜂鸣器报警第 5 章 元件明细
13、表8051 1无极性电容 20pf 4无极性电容 0.001uF 1无极性电容 0.3uF 1极性电容 1000uF/25V 1极性电容 220uF/16V 1可调电阻 680 1电阻 100 8电阻 1k 2二极管 1N4007 4三端稳压器 7805 1发光二极管 LED 3mm 红色 9蜂鸣器 1三极管 NPN 1锁存器 74HC373 1外扩程序存储器 27256 1总结与致谢此次单片机课程设计，我感慨颇多，从理论到实践发现自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。 ，在这些日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东
14、西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中。设计过程，好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，但毕竟这是第一次做，难免会遇到各种各样的问题。在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。我们通过查阅大量有关资料，并在同学间互相讨论，交流经验和自学。通过这次课程设计我也发现了自身存在的不足之处，对单片机应用技术动手操作的缺乏。虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。这也激发了我今后努力学习的兴趣，我想这将对我以后的学习产生积极的影响。参考文献1、单片机应用技术 王静霞主编北京：电子工业出版社，20022、单片机原理及应用技术 李全利主编北京：高等教育出版社，20013、单片机原理及应用 曹巧媛编著北京：电子工业出版社，19974、微型计算机接口技术及应用 徐仁贵北京：机械工业出版社，19955、单片机实用系统设计技术 房小翠，王金凤编著北京：国防工业出版社，1995
