流水灯设计——精选推荐

流⽔灯设计
1 引⾔
近年来随着科技的飞速发展，单⽚机的应⽤正在不断地⾛向深⼊，同时带动传统控制检测⽇新⽉益更新。

在实时检测和⾃动控制的单⽚机应⽤系统中，单⽚机往往是作为⼀个核⼼部件来使⽤，仅单⽚机⽅⾯知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应⽤对象特点的软件结合，加以完善。

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。

⽬前，⼀个学习与应⽤单⽚机的⾼潮正在⼯⼚、学校及企事业单位⼤规模地兴起。

在本次课程设计中，本⼈使⽤单⽚机作为这次作业的核⼼。

课程设计通过使59C51单⽚机和共阴⼆位数码管，综合应⽤基础电⼦电路和单⽚机的知识，来实现该电路的制作。

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，通过完成⼀个包括电路设计和程序设计开发的完整过程，了解开发单⽚机应⽤系统的全过程，为今后从事相应⼯作打下基础。

2 流⽔灯⽅案设计与分析
2.1 设计⽬的
本设计包括确定控制任务、系统总体⽅案设计、硬件系统设计、软件程序的设计等，以便使学⽣掌握单⽚机系统设计的总体思路和⽅法。

2.2 设计内容及要求
单⽚机的P1.0－P1.7接⼋个发光⼆极管L1－L8， P3.0~P3.2⼝为闪烁⽅式控制开关K1，K2按键接⼝。

当K1闭合时，实现⼋个发光⼆极管从L1到L8轮流循环点亮，当K2闭合时；实现⼋个发光⼆极管从L8到L1轮流循环点亮；
当K1，K2同时闭合时，实现⼋个发光⼆极管从L1到L8再从L8到L1循环点亮。

每⼀个⼆极管点亮时间为200ms。

2.3 设计⽅案及原理
流⽔灯控制设计，⼤概的设计思路可概括为以下8个步骤：⑴通过累加器A 给P1⼝送⼆进制数，驱动⼋个发光⼆极管，低电平发光，⾼电平熄灭。

⑵编写延时⼀秒的⼦程序DELAY，可通过软件定时，也可通过与定时器中断配合来实现。

⑶调⽤DELAY 延时程序。

⑷送0FFH给P1⼝，使发光⼆极管熄灭，再调⽤DELAY延时程序。

使发光⼆极管点亮。

⑸送给寄存器R0,通过DJNZ指令，配合DELAY延时程序，实现发光⼆极管点亮，后结束。

⑹执⾏RR(循环右移)指令，指向下⼀个⼆极管，重复第5步。

⑺当P3.0为0，即按下K1时，8个发光⼆极管从左⾄右依次点亮，当P3.1为0，即按下K2时，使⼆极管从右⾄左⼀次循环点亮。

⑻当P3.0为0，P3.1为0时，即按下K1、K2时，8个发光⼆极管先从左⾄右依次点亮，再从右⾄左⼀次循环点亮。

单⽚机中的定时器有四种⼯作⽅式，由于⼯作⽅式0和⼯作⽅式1计数溢出后，计数器都全为0，因此，循环定时或循环计数应⽤时就存在反复设置计数初值的问题。

这不但影响精度，⽽且也给程序设计带来了不便。

于是，选择⼯作⽅式2，它具有⾃动更新重新加载功能，即⾃动加载计数初值。

在这种⽅式下，把16位计数器分为两部分，即TL作计数器，TH作预置寄存器，初始化时把初值分别装⼊TL 和TH中。

为了能够清晰的看见⼆极管闪烁，选择定时器定时500us,再通过配合DJNZ 指令来实现延时200ms的定时。

由于，DJNZ中操作数的范围不能达到400，所以选择两条DJNZ指令，⼀次置200，⼀次置2，依次循环就可达到要求。

3 硬件的设计
在做本次课程设计时，⽤到了8051单⽚机，由于其程序存储器是掩膜ROM，其编程是由半导体制造⼚家完成的，即在⽣产过程中进⾏编程，当掩膜ROM制造完成后，⽤户不能更改其内容。

因此，选择了型号为27256（32KB）的EPROM作为它的程序存储扩展。

同时EA引脚必须有效，⽅可访问外扩程序存储器。

在引脚的连接时，8051单⽚机的PSEN引脚须接EPROM的OE端，当PESN有效时，允许读出EPROM 中的指令码。

同时，ALE接74LS373译码器的G引脚，当CPU访问⽚外存储器时，ALE输出信号作为锁存低8位地址的控制信号，以实现低位地址和数据的隔离。

因
此，其程序存储器扩展图如图2所⽰。

单⽚机的复位操作有上电⾃动复位和按键⾃动复位两种⽅式。

上电复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。

电容C1选择10uf，电阻选择10K，这样，只要电源VCC的上升时间不超过1ms，就可实现上电复位，即接通电源就完成了系统的复位初始化。

3.1 硬件接线的设计
发光⼆极管有共阳和共阴接法，此次设计选择了共阳接法，所以可通过给P1⼝输送低电平就可驱动发光⼆极管发光，输送⾼电平就可使发光⼆极管熄灭。

因此，总体的设计图如图1所⽰。

图1 流⽔灯控制设计硬件接线图
3.2 程序存储扩展的设计
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A0~A7通过74LS373译码器连接P1⼝，⾼七位A8~A14连接
P2.0~P2.6。

因此其地址范围位0000H~7FFFH。

4 软件设计
4.1 流程图的设计
流⽔灯控制设计的流程图如图2所⽰。

图2 流⽔灯控制流程图
4.2 程序代码的设计
ORG 0000H ；程序存放的起始地址
MAIN: MOV A,#0FEH ；A装⼊LED1等亮的数据
MOV R2,#8 ；将灯的数量送给R2
SETB C ；位置1
LOOP3: JNB P3.0,LOOP4 ；看K1是否按下，若按下则转到LOOP4 SJMP LOOP5 执⾏，若没有则转到LOOP5执⾏
LOOP4: JNB P3.1,LOOP2 ；看K2是否按下，若按下则转到LOOP2 SJMP LOOP 执⾏，若没有则转到LOOP执⾏
LOOP5: JNB P3.1,LOOP1 ；看K2是否按下，若按下则转到LOOP1 SJMP MAIN 执⾏，若没有则转到主程序
LOOP: RL A ；将A中的数据左移⼀位
MOV P1,A ；将A移动过的数据送P1⼝显⽰
LCALL DELAY ；调⽤延时⼦程序
DJNZ R2,LOOP ；没有移动够8次，则继续移动
SJMP MAIN ；移动够8次后，跳到主程序，重来，以达到循环
LOOP1: RR A ；将A中的数据右移⼀位
MOV P1,A ；将A移动过的数据送P1⼝显⽰
LCALL DELAY ；调⽤延时⼦程序
DJNZ R2,LOOP1 ；没有移动够8次，则继续移动
LJMP MAIN ；移动够8次后，跳到主程序，重来，以达到循
环
LOOP2: RL A ；将A中的数据左移⼀位
MOV P1,A ；将A移动过的数据送P1⼝显⽰
LCALL DELAY ；调⽤延时⼦程序
DJNZ R2,LOOP2 ；没有移动够8次，则继续移动
LJMP LOOP6 ；移动够8次后，跳到LOOP6执⾏
LOOP6: RR A ；将A中的数据右移⼀位
MOV P1,A ；将A移动过的数据送P1⼝显⽰
LCALL DELAY ；调⽤延时⼦程序
DJNZ R2,LOOP6 ；没有移动够8次，则继续移动
LJMP LOOP3 ；若移动够8次，则转到LOOP3执⾏，判断开关状态，以决定下⼀步动作
DELAY: MOV R0,#200 ；延时⼦程序
D1: MOV R4,#30
D2: MOV R5,#20
DJNZ R5,$
DJNZ R4,D2
DJNZ R3,D1
RET ；⼦程序返回
END ；程序结束
4.3 kei图
Keil C51 软件是众多单⽚机应⽤开发的优秀软件之⼀，它集编辑，编译，仿真于
⼀体，⽀持汇编,PLM 语⾔和 C 语⾔的程序设计，界⾯友好，易学易⽤。

Keil C51软件主要是对程序的编写要准确。

为了正确仿真串⼝，在软件仿真调试时，在⽤户的Keil⼯程⽂件的属性中，还需要设置实际使⽤的晶振频率。

这个参数⾮常重要，直接影响通信的波特率，可以按照实际使⽤的参数进⾏设置Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强⼤的集成开发调试⼯具，全Windows界⾯。

另外重要的⼀点，只要看⼀下编译后⽣成的汇编代码，就能体会到Keil C51⽣成的⽬标代码效率⾮常之⾼，多数语句⽣成的汇编代码很紧凑，容易理解。

在开发⼤型软件时更能体现⾼级语⾔的优势。

图3
4.4 proteus仿真图
图4
图5
图6
5 课程设计体会
通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关单⽚机⽅⾯的知识，在设计过程中虽然遇到了⼀些问题，但经过⼀次⼜⼀次的思考，⼀遍⼜⼀遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这⽅⾯的知识⽋缺和经验不⾜。

实践出真知，通过亲⾃动⼿制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。

其次，在这次课程设计中，我们运⽤到了以前所学的专业课知识，如：CAD 制图、汇编语⾔、模拟和数字电路知识等。

虽然过去从未独⽴应⽤过它们，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率很⾼，这是我做这次课程设计的⼜⼀收获。

在这次课程设计中，清晰的分析过程也起到很⼤的作⽤。

在设计程序之前，对所⽤单⽚机的内部结构有⼀个系统的了解，知道该单⽚机内有哪些资源；要有⼀个清晰的思路和⼀个完整的的软件流程图；在设计程序时，不能妄想⼀次就将整个程序设计好，反复修改、不断改进是程序设计的必经之路；要养成注释程序的好习惯，⼀个程序的完美与否不仅仅是实现功能，⽽应该让⼈⼀看就能明⽩你的思路，这样也为资料的保存和交流提供了⽅便；在设计课程过程中遇到问题是很正常德，但我们应
该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题的课程设计结束了，但是从中学到的知识会让我受益终⾝
在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。

最终的检测调试环节，本⾝就是在践⾏“过⽽能改，善莫⼤焉”的知⾏观。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在各种努⼒下，终于游逆⽽解。

在今后社会的发展和学习实践过程中，⼀定要不懈努⼒，不能遇到问题就想到要退缩，⼀定要不厌其烦的发现问题所在，然后⼀⼀进⾏解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，⽽不是知难⽽退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他⼈对你的认可。

参考⽂献
[1] 孙涵芳.MCS-51/96系列单⽚机原理及应⽤（修订版）.北京航空航天⼤学出版社.1994
[2] 李朝青.单⽚机原理及接⼝技术（第3版）.北京航空航天⼤学出版社.2005
[3] 蒋辉平.基于Proteus的单⽚机系统设计与仿真实例.机械⼯业出版社.2009。