基于单片机的跑马灯系统的设计与实现

《单片机及控制系统设计》

课程设计报告

题目：基于单片机的跑马灯系统的设计与实现院（系）：机电与自动化学院

专业班级：电气自动化技术0901

学生姓名：***

学号：***********

指导教师：**

2011年12月26日至2012年1月10日

华中科技大学武昌分校

目录

1设计题目及要求 (1)

1.1设计题目 (1)

1.2设计目的 (1)

1.3控制要求 (1)

2硬件设计 (2)

2.1单片机简介 (2)

2.1.1 单片机的引脚 (2)

2.1.2单片机的内部结构 (3)

2.2电源电路 (4)

2.3时钟电路 (4)

2.4复位电路 (5)

2.5 EA/VPP（31脚）的功能和接法 (6)

2.6 P0 口外接上拉电阻 (6)

2.7 发光二级管 (7)

2.8 显示电路部分 (8)

2.9 AT89C51单片机最小系统 (9)

3 软件设计 (10)

3.1源程序与注释 (10)

3.2软件编译、调试与烧入 (11)

总结 (16)

附录实物图 (17)

参考文献 (18)

1.设计题目及要求

1.1设计题目

单片机小系统版控制LED灯

1.2设计目的

1.单片机最小应用系统的硬件设计技能训练；

2.ASM语言或C51语言软件编程与调试技能训练；

3.“下载及烧录（固化）程序”开发技能训练；

4.Protell软件应用技能训练；

1.3控制要求

按键及外部中断控制二级管灯（自右向左）

1.按键控制8个LED灯循环自右向左依次点亮

2.间隔时间可以自行设计

3.单号灯亮双号灯灭

7→ 5→ 3→ 1→ 7→ 5→ 3→ 1……

1.外部中断控制8个LED灯循环自右向左依次点亮

2.间隔时间可以自行设计

3.双号灯亮单号灯灭

8→ 6→ 4→ 2→ 8→ 6→ 4→ 2……

2.硬件设计

2.1单片机简介

2.1.1单片机的引脚

（1）电源：40号引脚VCC是芯片电源，接+5V。20号引脚VSS为电源接地端。（2）时钟引脚：XTAL2（18号脚）采用内部时钟电路时，外接晶体振荡器；采用外部时钟电路时，此引脚接地。XTAL1（19号脚）采用内部时钟电路时，外接晶体振荡器；采用外部时钟电路时，此引脚接外部时钟源。

（3）控制引脚：ALE/为地址锁存允许信号，用来把低8位地址锁存到外部地址锁存器。ALE引脚以不变的1/6振荡频率周期性地发出正脉冲信号，可用做对外输出的时钟信号。

（4）I/O口线：P0口（32～39号脚）为双向输入/输出端口。

P1口（1～8号脚）为准双向输入/输出端口。

P2口（21～28号脚）为准双向输入/输出端口。

P3口（10～17号脚）为准双向输入/输出端口。

2.1.2单片机的内部结构

51系列单片机主要包括CPU、程序存储器、数据存储器以及接口电路等各组成部分。

单片机内部结构框图

单片机的内部结构:

① 1个8位的CPU。

②时钟电路。

③程序存储器。

④数据存储器。

⑤定时器/计数器。

⑥ 4个并行口。

⑦ 1个全双工串行口。

⑧ 5个中断源。

2.2电源电路

电源模块通过7805稳压之后稳定的输出5v电压，以供整个系统工作。

7805 系列为三端正稳压电路,TO-220 封装，能提供多种固定的输出电压，应用范围广。内含过流、过热和过载保护电路。带散热片时，输出电流可达 1A。虽然是固定稳压电路，但使用外接元件，可获得不同的电压和电流。主要特点：输出电流可达 1A，输出电压有：5V，过热保护，短路保护，输出晶体管 SOA 保护。

2.3时钟电路

在设计时钟电路之前，让我们先了解下51 单片机上的时钟管脚：

XTAL1（19 脚）：芯片内部振荡电路输入端。

XTAL2（18 脚）：芯片内部振荡电路输出端。

XTAL1 和XTAL2 是独立的输入和输出反相放大器，它们可以被配置为使用石英晶振的片内振荡器，或者是器件直接由外部时钟驱动。图中采用的是内时钟模式，即采用利用芯片内部的振荡电路，在XTAL1、XTAL2 的引脚上外接定时元件（一个石英晶体和两个电容），内部振荡器便能产生自激振荡。一般来说晶振可以在1.2 ～ 12MHz 之间任选，甚至可以达到24MHz 或者更高，但是频率越高功耗也就越大。在本实验套件中采用的11.0592M 的石英晶振。和晶振并联的两个电容的大小对振荡频率有微小影响，可以起到频率微调作用。当采用石英晶振时，电容可以在20 ～ 40pF 之间选择（本实验套件使用30pF）；当采用陶瓷谐振器件时，电容要适当地增大一些，在30 ～ 50pF 之间。通常选取33pF 的陶瓷电容就可以了。

2.4复位电路

在单片机系统中，复位电路是非常关键的，当程序跑飞（运行不正常）或死机（停止运行）时，就需要进行复位。

MCS-5l 系列单片机的复位引脚RST（第9 管脚）出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。如果RST 持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。

复位操作通常有两种基本形式：上电自动复位和开关复位。图中所示的复位电路就包括了这两种复位方式。上电瞬间，电容两端电压不能突变，此时电容的负极和RESET 相连，电压全部加在了电阻上，RESET 的输入为高，芯片被复位。