单片机课程设计说明书(1)

《单片机原理及应用》课程设计题目∶流水彩灯院系∶机电工程系专业班级∶机电0912姓名∶学号∶50指导教师∶沈老师成绩∶2010年 12 月 10 日单片机原理及应用课程设计任务书学生姓名专业班级学号50课题名称流水彩灯指导教师及职称沈全鹏（只以下内容指导教师可根据实际情况进行调整）一、已知情况8个LED分别利用单片机的P1的8个引脚。

二、控制要求(1)上电后从上到下8个LED灯依次点亮、逐行点亮、直至扫描一周完毕；(2从左到右依次闪亮，最后都熄灭。

三、设计要求根据实际应用的需要，本次设计要达到如下设计要求：(1)要求本次设计的控制装置采用单片机技术实现；(2)要能完全满足控制要求；(3)可采用软件延时也可采用定时器延时；(4)画出本次设计最小应用系统电气原理示意图；(5)画出程序流程图并写出相应程序。

目录前言 (2)概论 (3)单片机的选择 (4)系统设计 (5)硬件设计 (5)软件设计 (8)参考文献 (11)总结 (11)前言单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两个分支。

通用计算机系统主要用于海量高速数值运算，不必兼顾控制功能，其数据总线的宽度不断更新，从8位、16位迅速过渡到32位、64位，并且不断提高运算速度和完善通用操作系统，以突出其高速海量数值运算的能力，在数据处理、模拟仿真、人工智能、图像处理、多媒体、网络通信中得到了广泛应用；单片机作为最典型的嵌入式系统，由于其微小的体积和极低的成本，广泛应用于家用电器、机器人、仪器仪表、工业控制单元、办公自动化设备以及通信产品中，成为现代电子系统中最重要的智能化工具。

因此，单片机的出现大大促进了现代计算机技术的飞速发展，成为近代计算机技术发展史上一个重要里程碑。

单片机的典型代表是Intel公司在20世纪80年代初研制出来的MCS51系列单片机。

MCS51单片机很快在我国得到广泛的推广应用，成为电子系统中最普遍的应用手段，并在工业控制、交通运输、家用电器、仪器仪表等领域取得了大量应用成果。

在全国高等工科院校中，已普遍开设了单片机及其相关课程。

因此，掌握单片机、熟悉单片机、应用单片机已成为我国科技人员的必备技能之一。

Intel公司已把精力集中在CPU的生产上，并逐渐放弃了单片机的生产；但是，以MCS51技术核心为主导的单片机已成为许多厂家、电气公司竞相选用的对象，并以此为基核，推出许多与MCS51有极好兼容性的CHMOS单片机，同时增加了一些新的功能。

例如ATMEL公司推出的AT89S51单片机，采用了80C51内核和Flash存储器技术，并增加了ISP（InSystem Program）功能。

ATMEL公司是美国20世纪80年代中期成立并发展起来的半导体公司。

该公司于1994年以E2PROM技术与Intel公司的80C51核的使用权进行交换。

ATMEL 公司的技术优势在于Flash存储器技术，将Flash与80C51核相结合，形成了Flash单片机AT89系列。

AT89系列单片机和MCS51单片机在内部功能、引脚以及指令系统方面完全兼容。

由于AT89系列单片机继承了MCS51的原有功能，内部含有大容量的Flash存储器，又增加了新的功能，如看门狗定时器WDT、ISP 及SPI串行接口技术等，因此在电子产品开发及智能化仪器仪表中有着广泛的应用，是目前取代MCS51系列单片机的主流芯片之一。

单片机原理及应用概述1、INTEL、Motorala、Zilog、NEC等都生产单片机系列。

其中，INTEL的单片机由于问世早，产品系列齐，兼容性强，在世界各地得到最为广泛的应用。

故本节将介绍INTEL公司出品的MCS-51单片机。

2、MCS-51系列单片机包含有3个产品：8051、8751、8031。

这3个产品的指令系统和引脚完全MCS-51单片机具有如下一些特点：a、集成度高b、系统结构简单c、可靠性高d、处理功能强，速度高e、容易产品化3、8051、8751和8031的应用特性a、8051：1个8位的处理器128B的RAM21个特殊功能寄存器4KB ROM4个8位并行口1个全双工串行口2个16位定时器计数器单片8051相当于1片Z-80CPU，2片Z-80PIO、Z-80CTC、Z-80SIO，1片RAM和1片2732，硬件功能高于TP801单板机，是一个完整的微型计算机。

b、8751：是以4KB EPROM代替4KB ROM的8051。

c、 8031：是内部无ROM的8051。

单片8031不构成完整的计算机，必须外接EPROM作为程序存储器。

单片机的选择单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。

单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。

通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。

因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。

单片机经过1、2、3、3代的发展，正朝着多功能、高性能、低电压、低功耗、低价格、大存储容量、强I/O功能及较好的结构兼容性方向发展。

其发展趋势不外乎以下几个方面：1、多功能单片机中尽可能地把所需要的存储器和I/O口都集成在一块芯片上，使得单片机可以实现更多的功能。

比如A/D、PWM、PCA（可编程计数器阵列）、WDT（监视定时器---看家狗）、高速I/O口及计数器的捕获/比较逻辑等。

有的单片机针对某一个应用领域，集成了相关的控制设备，以减少应用系统的芯片数量。

例如，有的芯片以51内核为核心，集成了USB控制器、SMART CARD 接口、MP3解码器、CAN或者I*I*C总线控制器等，LED、LCD或VFD显示驱动器也开始集成在8位单片机中。

2、高效率和高性能为了提高执行速度和执行效率，单片机开始使用RISC、流水线和DSP的设计技术，使单片机的性能有了明显的提高，表现为：单片机的时钟频率得到提高；同样频率的单片机运行效率也有了很大的提升；由于集成度的提高，单片机的寻址能力、片内ROM（FLASH）和RAM的容量都突破了以往的数量和限制。

由于系统资源和系统复杂程度的增加，开始使用高级语言（如C语言）来开发单片机的程序。

使用高级语言可以降低开发难度，缩短开发周期，增强软件的可读性和可移植性，便于改进和扩充功能。

3、低电压和低功耗单片机的嵌入式应用决定了低电压和低功耗的特性十分重要。

由于CMOS等工艺的大量采用，很多单片机可以在更低的电压下工作（1.2V或0.9V），功耗已经降低到uA级。

这些特性使得单片机系统可以在更小电源的支持下工作更长的时间。

4、低价格单片机应用面广，使用数量大，带来的直接好处就是成本的降低。

目前世界各大公司为了提高竞争力，在提高单片机性能的同时，十分注意降低其产品的价格。

下面大致介绍一下单片机的主要应用领域和特点。

（1）家用电器领域（2）办公自动化领域单片机作为嵌入式系统广泛应用于现代办公设备，如计算机的键盘、磁盘驱动、打印机、复印机、电话机和传真机等。

系统设计（题目要求和设计思路）1.题目要求：利用8951定时器和实验单片机最小应用系统，设计一个彩灯交替闪亮，其八个彩灯循环闪亮。

2.设计思路：用单片机控制一块8个led的硬件电路，列共16个引脚，采用单片机的P1口控制八条列线。

硬件设计（硬件设计方法和实验电路、实验照片）1.接口电路：用单片机的最小应用系统，流水灯的总体框架图如下图所示，其工作过程是：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74LS161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移位计数器。

进而红灯在脉冲的作用下依次点亮，并实现循环，完成实验要求。

2功能启动图………开启电路555占空比可调振荡器74LS161计数器74LS194移位计数器红灯实现循环3.实验电路：硬件接线图仿真图XTAL218XTAL119ALE 30EA31PSEN 29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR 16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51X1CRYSTALC130pFC230pFR110kC31uFD1LED-YELLOW D2LED-YELLOW D3LED-YELLOW D4LED-YELLOW D5LED-YELLOW D6LED-YELLOW D7LED-YELLOW D8LED-YELLOW软件设计（流程图及源程序）1.源程序：//程序：流水灯.c//功能：采用循环结构实现的流水灯控制程序#include "reg52.h"#define uchar unsigned char#define uint unsigned intvoid delay(uint t); //延时声明void main(void) //主函数{uint a,i;uchar temp;while(1){temp=0x01; //流水灯显示初值为01Hfor(i=0;i<8;i++){P1=~temp; //显示字取反后，送P1口delay(100); //延时temp<<=1; //显示字左移一位 }temp=0x7f;for(i=0;i<8;i++){ //右到左依次点亮P1=temp;delay(100); //延时temp>>=1;}temp=0x7f;for(i=0;i<8;i++){ //右到左依次熄灭P1=~temp;delay(100); //延时temp>>=1;}for(a=0;a<3;a++){P1=0xaa;delay(200);P1=0x55;delay(200);}temp=0x80; //流水灯显示初值为80H for(i=0;i<8;i++){P1=~temp; //显示字取反后，送P1口delay(100); //延时temp>>=1; //显示字右移一位}temp=0xfe;for(i=0;i<8;i++){ //左到右依次点亮P1=temp;delay(100); //延时temp<<=1;}temp=0xfe;for(i=0;i<8;i++){ //左到右依次熄灭P1=~temp;delay(100); //延时temp<<=1;}for(a=0;a<2;a++){P1=0x81;delay(200);P1=0x42;delay(200);P1=0x24;delay(200);P1=0x18;delay(200);P1=0x24;delay(200);P1=0x42;delay(200);}for(a=0;a<5;a++){temp=0x88;for(i=0;i<8;i++){P1=temp; //显示字取反后，送P1口delay(100); //延时temp=temp<<1|temp>>7;}}}}void delay(uint t) //延时函数{register uint bt;for(;t;t--)for(bt=0;bt<255;bt++);}设计心得这次实训对我来讲具有很大的帮助,首先对自己一学期来学的知识的一次非常好的总结和巩固,单片机是我们大三上学期开的专业课,通过这次设计的实际应用,认识到了它的重要性和使用的广泛性,同时在实训的过程中用到了很多相关的知识,使我所学习的知识得到复习和巩固。