课程设计-基于单片机的led流水灯设计

课程设计-基于单片机的led流水灯设计内容摘要：

据字节。 3． 激活相应的控制信号。 4． 在高电压编程方式时，将 EA/Vpp 端加上 +12V 编程电压。 5． 每对 Flash 存储阵列写入一个字节或每写入一个程序加密位，加上一个 ALE/PROG 编程脉冲。 每个字节写入周期是自身定时的，通常约为。 重复 1— 5 步骤，改变编程单元 的地址和写入的数据，直到全部文件编程结束。 单片机时钟电路 时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，单片机本身就是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号的控制下严格地按时序进行工作。 在 MCS51芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚 X1，输出端为芯片引脚 X2，在芯片的外部跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，就构成了一个稳定的自激振荡器。 此电路采用 12MHZ 的石英晶体。 时钟电路如下图所示： 图 31 时钟电路图 单片机复位电路 电阻的作用是用于上电复位的， VCC 以上电，由于电容两端电压不能够突破，所以 RST 上为高电平，然后电容放电， RST 就为低电平了 还可以用手动复位。 复位电路如下图所示： 微机原理及应用课程设计说明书 11 图 32 复位电路图 微机原理及应用课程设计说明书 12 4 系统软件设计 proteus 软件环境介绍 本系统的硬件设计首先是在 Proteus 软件环境中仿真实现的。 Proteus 软件是来自英国Labcenter electronics 公司的 EDA 工具软件， Proteus 软件有十多年的历史，在全球广泛使用，除了具有和其它 EDA 工具一样的原理布图、 PCB 自动或人工布线及电路仿真的功能外，其革命性的功能是， 它 的电路仿真是互动的。 针对微处理器的应用，还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件源码级的实时调试。 如 果 有显示及输出，配合系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等 ， 还能看到运行后输入输出的效果。 Proteus建立了完备的电子设计开发环境 ， 尤其重要的是 Proteus Lite 可以完全免费，也可以花微不足道的费用注册达到更好的效果。 Proteus 是目前最好的模拟单片机外围器件的工具。 可以仿真 51 系列、 AVR、 PIC 等常用的 MCU 及其外围电路（如 LCD， RAM， ROM，键盘，马达 ， LED， AD/DA，部分SPI 器件，部分 IIC 器件 ...）。 其实 Proteus 与 multisim 比较类似，只不过它可以仿真MCU， 当然，软件仿真精度有限，而且不可能所有的器件都找得到相应的仿真模型，用开发板和仿真器当然是最好选择，可是初学者 拥 有 它们 的可能性比较小。 当然，硬件实践还是必不可少的。 在没有硬件的情况下 ， Proteus 能像 pspice 仿真模拟 /数字电路那样仿真 MCU 及外围电路。 另外，即使有硬件，在程序编写早期用软件仿真一下也 是很有必要的。 Proteus 软件主要具有以下几个方面的特点： 设计和仿真软件 Proteus 是一个很有用的工具，它可以帮助学生和专业人士提高他们的模拟和数字电路的设计能力。 它允许对电路设计采用图形环境，在这种环境中，可以使用一个特定符号来代替元器件，并完成不会对真实电路造成任何损害的电路仿真操作。 它可以仿真仪表以及可描述在仿真过程中所获得的信号的图表。 它可以仿真目前流行的单片机，如 PICS, ATMELAVR, MOTOROLA, 8051 等。 在设计综合性方案中 ,还可以利用 ARES 开发印制电路板。 Protel 软件环境介绍 Protel 印制板设计软件包是澳大利亚 protel technology 公司与 1990 年推出的电子CAD 产品，具有方便、易学、实用、快速以及高速度、高步通率的特点。 它采用了分层 微机原理及应用课程设计说明书 13 次下拉窗口菜单结构形式，用户基本上不需要记背太多的键盘命令，用鼠标点击菜单命令就能操作， protel 有着很高的自动布线布通率。 布通率是电子产 CAD 产品的一项重要指标，它反映电子元件在电路图中连接 关系有多少能在印刷版图中实现。 在设计常用的单、双面印制板时只要选择适当的元件布局和布线策略方法 ， protel 就可以轻易的达到98%100%的布通率。 对于极少数不能布通的定方 ， protel可以用飞线指示出来，引导用户用手工方法连通。 另外， protel有强大的宏命令设置功能，利用宏命令功能多定义的热键可以大大提高操作速度。 Protel对微机的软硬件配置要求很低： cpu 在 8088 以上， 以上版本，内存 640kb以上，双软件（或一个软件一个硬盘），单色显示器（多层板设计时最好用彩色），各种兼容打印 机。 也能在 Windows9X 平台的模拟 DOS 下运行。 Protel已成为印制板设计加工方面的工业标准。 据初步统计 protel 在 CAD 的市场占有率达 95%，成为电子产品制造业界的首选 CAD 软件。 程序流程图 主程序 Y N N Y 图 41 主程序流程图 灯 灭 判断方向键是否按下 LED 灯向右移动 启动按键是否按下 端 口初始化 开 始 LED 灯向左移动 微机原理及应用课程设计说明书 14 子程序 LED 流水灯方向控制 Y N 图 42 LED 流水灯方向控制流程图 流水灯流程图 图 43 流水灯流程图 LED 灯向左（右）快速亮 LED 灯向左（右）慢速亮 灯流速控制键是否按下 结 束 开 始 开 始 P1 口赋初值让第一个灯亮 调用延时函数延时 P1 口的值循环左移一位 微机原理及应用课程设计说明书 15 LED 显示原理 LED 点阵显示器亦称 LED 矩阵板 ,具有亮度高、发光均匀、可靠性好、接线简单、拼装方便等优点 ,能构成各种尺寸的大屏幕显示器。 因此 ,它被广泛应用于大型 LED 智能显示屏、智能仪器仪表和机电一体化设备的显示单元中 ,取得了较好的效果。 由于它 经济、小型的显示系统 ,同时要求使用方便灵活 ， 方便地组成了由多块大屏幕 LED 显示器构成的显示系统 ,该系统可广泛用于商场、车站、码头及其它公共场合。 LED 显示屏由 ED 点阵显示器 (常见型号为 P2158A) 构成。 它是以发光二极管为像素 ,按照行与列的顺序排列而成的显示器件 ,采用逐行 (或逐列 ) 扫描方式工作 ,由峰值较大的窄脉冲驱动 ,从上到下逐次不断地对显示屏的各行进行选通 ,同时又向各列送出表示图形或文 字信息的脉冲信号 ,反复循环以上操作 ,就可显示各种图形或文字信息。 微机原理及应用课程设计说明书 16 5 系统的调试过程 通过上面的硬件设计和软件设计过程，设计的工作已经基本完成，接下来的工作就是对所设计好的应用系统进行调试。 通过调试可以检查出系统出现的一些错误，从而进行下一步的修改。 原理图与 ERC 检查 图 51 protel 原理图 图 52 ERC 电气规则检查结 果 微机原理及应用课程设计说明书 17 PCB 板图 图 53 PCB 板图 微机原理及应用课程设计说明书 18 6 仿真结果图 有按键控制的 LED 流水灯 仿真图如下： 图 61 有按键控制的 LED 流水灯 仿真图 不受开关控制键控制的 LED 流水灯仿真图如下（八个 LED 先从左向右依次点亮，再从两边向中间点亮，再从中间向两边点亮，最两边的灯亮完后，再从右边向左边依次点亮）： 图 62 不受开关控制键控制的 LED 流水灯仿真图 微机原理及应用课程设计说明书 19 7 系统调试存在的问题 在硬件调试中常见故障有： 逻辑错误：它是由设计错误或加工过程中的工艺性错误所造成的。 这类错误包括错线、开路、短路等。 元器件失效：有两方面的原因：一是器件本身已损坏或性能不符合要求；二是组装错误造成元件失效，如电解电容、集成电路安装方向错误等。 可靠性差：因其可靠性差的原因很多，如金属化孔、接插件接触不良会造成系统时好时坏，经不起振动；走线和布局不合理也会引起系统可靠性差。 电源故障：若样机由电源故障，则加电后很容易造成 器件损坏。 电源故障包括电压值不符合设计要求，电源引线和插座不对，功率不足，负载能力差等。 调试方法：包括多级调试和联机调试。 在调试过程中要针对可能出现的故障认真分析，直至检查出原因并排除。 本次硬件调试过程中，对所出现的问题进行了认真的分析和改正，最后能够很好的达到设计要求的效果。 在软件调试中软件调试一般分为以下四个阶段： 编写程序并查错； 在汇编语言的编译系统中编译源程序 对程序进行编译连接，并及时发现程序中存在的错误； 改正错误。 在软件调试过程中，对出现的错误进行了认真的分析和修改，多次调试 成功后，能够很好的达到既定的设计效果。 微机原理及应用课程设计说明书 20 8 总结 经过一段时间的努力 ， 我 顺利的完成了 这次单片机 课设。 这是一个磨练意志的过程。 从课题的选择开始， 硬件和软件系统 的设计、到最后 的 Proteus 软件仿真完 成， 这其中 经历了很多困难，但是更重要的是在这个过程中我得到了很大的锻炼。 一方面通过 C51 单片机 等一些 器件 的设计让我学习和掌握了 单片机技术 的基础知识和技术要点，也使以前学的很多知识都得到了运用；另一方面在用 Protel软件画 原理图生成 PCB 板 ， 用 Proteus 进行仿真的这个过程中 让我掌握了计算机辅助的设计技术。 当然，这是一个需要不断的尝试，不断的校核，不断的修改，最后完成一个合理的设计的过程。 需要的是细心和耐心。 在很大程 度上培养了我拼搏的工作精神。 使我 受益匪浅，更加明 确 了自己专业的方向。 通过本次课设，我不仅学到了关于 单片机技术方面 的许多专业知识，同时也让我感觉 到 很多方面的 的重要性。 其实如何有效和快速的找到资料也是课 程 设 计 给我的启发，利用好图书馆和网络，是资源的到最好的利用。 与他人交流思想是取得成功的关键，在交流中，不仅强化了自己原有的知识体系 ， 也扩展 了 自己的思维。 课程设计是一个 通过思考、发问、自己解惑并动手、 提高 的过程。 我 会 在以后的 学习 中 不断学习，积累 经验， 完善自己。