跑马灯课程设计报告

课程设计报告

课题名称基于AT89S51的跑马灯设计

系别机电系

专业

班级

学号

学生姓名

指导教师

完成日期2010年月

教务处制

基于AT89S51的跑马灯设计

一、设计任务与要求

1．设计任务

选择采用AT89S51、74LS245、ULN2803、LED等器件，使用汇编语言实现各种跑马灯动态显示效果设计。

2．设计要求

实现16个LED的全亮、全灭、交错显示、流水灯显示等。可结合灯的排布以及程序设计实现各种跑马灯动态显示效果。三个输入按键，按键S2时，LED 灯亮点依次流动；按键S3时，依次点亮LED灯；按键S4时，LED灯交错点亮。

3．设计目的

通过本课程设计掌握单片机系统设计思路和基本步骤；掌握LED驱动电路、延时程序和按键处理程序设计。能熟练使用Wave6000软件、编程器或下载线。熟悉Keil、PROTEUS、Protel99se等相关软件的使用。

二、方案设计与论证

在日常生活中，我们总是花样百出的流水灯光，随着电子技术的飞速发展，人们对灯的花样要求也就更多，如全亮、全灭、交错显示、流水灯显示等。因此，跑马灯得到了广泛的应用。

一个由单片机控制的较简单的数字钟由电源电路、控制电路、驱动电路、显示电路4部分组成。

1. 控制电路

控制电路时整个电路的核心，主要由单片机

来完成。AT89S51单片机的管脚图如图（1）所示。

单片机执行指令是在时钟脉冲控制下进行的，因

此，单片机必须外接振荡器构成时钟电路才能正

常工作。另外，还应该在单片机的RES端外接电

阻电容构成复位电路，当单片机运行错误时可以

给一个复位信号使其复位。

单片机的对接口电路的控制是由软件向单片

机的I/O口（即P0~P3口）来实现的。AT89S51

单片机内部由两个定时/计数器，可以用其中一个

定时/计数器来对时间进行计数，而另一个可以对

显示器的显示延时进行定时并通过中断把相应的

数据通过I/O 口送给显示器显示。同时，通过对图1 A T89S51管脚图

外部按键的状态判断来进行时间的调整。

2. 显示电路

作为显示电路，采用16个LED灯来进行显示，实现全亮、全灭、交错显示、流水灯显示等。

3. 驱动电路

由于单片机的I/O口输出电流比较弱，不够驱动一位LED数码管，因此，必须在I/O 口和LED数码管之间接一驱动器和限流电阻来驱动LED数码管。

4. 电源电路

由于外部的干扰如电压、电流的波动可能造成直流电源的不稳定，因此，可在电源两端接上滤波器来降低外部干扰对电源造成的影响。

三、单元电路设计

1．时钟电路

单片机执行指令是在时钟脉冲控制下进行的，因此时钟信号时单片机的基本工作条件。可以通过测量第30脚ALE是否有输出时钟脉冲的六分频信号来判断时钟信号是否正常。

时钟可以由内部和外部两种方式产生，本设计采用内部方式。如图（2）所示，在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件。定时元件通常采用振荡器和电容组成的并联谐振电路。X1为振荡器，C1、C2为电容。振荡器的振荡频率主要取决于晶体，电容对振荡频率由微调作用。外接晶体振荡器时，电容值可选在30pF左右。

图2 内部时钟电路图3 电源滤波电路2．电源电路

如图（3）所示，为了提高电源的稳定，由两个电容并联连接电源两极构成电源滤波电路。C4电容值比较大，用于滤低频；C5容值比较小，用于滤高频。

3．复位电路

一个时钟周期为振荡周期的2倍，6个时钟周期构成一个机器周期，即12个时钟周期构成一个机器周期。在RES引脚上输入一个超过两个机器周期的高电平信号，单片机就可以复位。如时钟频率为12MHz，则有效的复位信号至少应保持2μs以上。

复位电路可以有两种方式：上电复位电路和外部按键复位电路。图（4）所示为单片机的上电复位电路。在上电瞬间，因为电容两端的电压不能突变，RST引脚上电位与Vcc相同。随着电容器充电过程的进行，RST引脚上的电位逐渐下降。只要适当选择C和R的数值，即可顺利实现复位操作。

图（5）所示为单片机的外部按键复位电路。选择R1=1KΩ，R2=10KΩ，当按下按键时R1与R2分压，RST引脚上能得到一个高电平的输入信号，实现复位操作。

图4 上电复位电路图5 外部按键复位电路4．接口电路

P1、P2口上每个引脚分别接一发光二极管（LED）,通电后电路进入就绪状态，等待用户输入，当用户点击S2，各LED轮流点亮。当用户点击S3，各LED依次点亮。当用户点击S4，P1.0至P2.7依次交错点亮。当用户点击S1后，不论LED工作在那种状态，各LED 熄灭。

图6 接口电路

四、总原理图及元器件清单

1．总原理图

图7 电子钟总原理图

2．元件清单

1. 先排好电路格局，再按照电路格局把电路焊接好。

2. 焊好电路后，先不接通电源，用万用表测试一下电路有没有短接或断开，并做相应的修整。

3. 检测好后，通上电源，检测芯片插座电源两端的电压会不会正常。

4. 断开电源，插上芯片，再接通电源，用万用表检查一下输出电压是否正常。

5. 检测完全没问题后，用仿真器代替单片机，检测程序是否正确，并进行相应的调整。完全没问题后，就可以将程序烧入单片机，并将单片机芯片插入电路，就可以了。

六、软件设计与调试

程序开始先使P1口为低电平，熄灭各LED,随后系统进入键盘检测循环，当检测到某个键被按下，则转到该键对应的程序处执行。按键处理程序循环执行各自的功能后，每循环一次后检测S1是否按下，如果按下，各LED熄灭，重新进入键盘检测循环，否则继续循环。程序流程图如图8。

图8 跑马灯程序流程图

跑马灯程序设计清单如下：

;************;

;中断入口程序;