广告灯设计

单片机原

理及应用

课程设计

题目：流水广告灯设计

学生姓名：谢文文

院（系、部）：机电工程学院

指导教师：杨英

2015 年11 月21 日至2015 年11 月27 日Hebei Normal University of Science & Technology

前言

随着电子技术的日益进步，微型计算机取得了突飞猛进的发展。作为微型计算机的一个重要分支，单片机以其体积小、功能齐全、价格低廉、可靠性高等特殊优点，在工业测控、智能仪表器、机电一体化产品、家电等领域取得了快速的发展。

单片机这门课程对于我们大多数人而言都是比较难学且比较枯燥的一门学科，所以要学好单片机必须与实际操作联系起来，这样才会达到学习的效果，在这本书里面，我们重点讲了AT89C51，它是一个有着四十引脚的多功能集成块，我们可以利用它完成一些最小的单片机系统及功能。

课程设计是单片机课程教学的最后一个环节，是对我进行全面的系统的训练。进行课程设计可以让我们把学过的比较零碎的知识系统化，真正的能够把学过的知识落到实处，能够开发简单的系统，也进一步激发了学生再深一步学习的热情，因此课程设计是必不少的，是非常必要的。

但是，在多年的教学实践中，学生掌握的理论知识和实践知识有限；另一方面课程设计的时间有限，一般不多于两周。要想学生在规定时间内，运用自己有限的知识去独立完成一个单片机应用系统的全部设计、制作和调试是不现实的。在两周的时间内，学生用绝大部分时间编写程序，就象陷入深谷中，反而不知整个系统的全貌。实际上涉及编程的问题的不同，程序就不同，而一些通用程序如多字节算术运算、数制转换等均有参考资料可查。此外教研科认为具体程序的编写能力不是课程设计培养的重点，对于每一个学生，不需要他完成全部程序的编写。而应该让我们清楚地了解单片机应用系统的整个设计过程，培养我们设计单片机应用系统的初步能力。

基于以上认识，我们开始了为期一周的单片机课程设计，我们不能确切的认为学到了很多，但我们尽力完成了我们利用单片机所做出的实验，包裹仿真、编写程序、焊接、步线等一系列的实验设计程序。虽然是简单不过的单片机广告设计，但对于我们这些从未用过电烙铁的初学者实在不是一件很容易的事情。我们在选题时选了个比较简单一点的设计——广告灯设计，因为之前这个程序我们学过，改写起来也很方便，值得庆幸的是我们一次就焊接成功，没有复杂的检修过程，这为实验设计大大加进了信心。

此设计报告为我一周以来的学习和实践过程，对于我来说是一笔不小的财富，希望老师多提意见，我会好好认真改正，争取做到更好。

一、单片机的应用介绍

单片机的应用系统随着用途不同，它们的硬件和软件结构差别很大，但系统设计的方法和步骤基本上是相同的。一般包括总体设计、硬件设计、软件设计、仿真调试、固化程序、应用系统独立运行等步骤。

课程设计由于时间安排、学生水平、实验条件等诸方面的限制，仅要求学生完成仿真调试即可。

1.1、总体设计

1.1.1、明确任务

根据课题的要求确定系统的工作原理。如电脑时钟的工作原理为：每百分之一秒对计数一次，满100次秒加一，秒满60次分加一……；并在数码管上显示时、分秒当前值。

如果需要还要提出相应的技术指标。如电脑时钟要求显示的最小单位为秒，还是百分之一秒；温度测量系统要求测量多少路？测量精度是多少；收银机计算金额的范围多大，最小单位是否计分；交通灯控制系统测量车流量的最大频率是多少等。

1.1.2、硬件和软件功能的划分

系统的硬件配置和软件设计是紧密地联系在一起的，且硬件和软件具有一定的互换性。多用硬件完成一些功能，可以提高工作速度，但降低了系统的柔性。若用软件替代某些硬件功能，可增加系统的柔性，但降低系统的工作速度。因此，总体设计时，应综合考虑，合理划分硬件和软件的功能。在课程设计中，应充分利用仿真系统的硬件资源。如单个脉冲可以通过程序CPL P1.0得到，也可利用DVCC仿真系统的硬件资源获得。

1.2、硬件设计

根据总体设计要求，确定系统扩展与功能接口，设计出系统的电路原理图。

1.2.1、系统扩展

DVCC仿真系统的CPU是8031，因此，必须首先组成最小系统，即由8031、地址锁存器和程序存储器组成。根据课题要求，在此基础上进行扩展。包括程序存储器扩展、数据存储器扩展、I/O口扩展（8155、8255、74LS164）、定时器/计数器扩展（8253）和中断控制器扩展（8259）等。如交通灯控制系统中要求控制四个方向的红、绿、黄灯共12个，因此，需扩展I/O口，可选用8255，也可利用串入并出移位寄存器74LS164扩展2个8位输出口的接口电路。

1.2.2、功能接口

所谓接口是CPU与外界的连接部件，以实现CPU与外部设备的最佳耦合和匹配。包括键盘、显示、A/D转换、D/A转换和打印机等。根据课题要求，选用外设，并选用合适的外围接口芯片。

1.2.3、系统的组成及统一编址

I/O端口是CPU与I/O设备直接通信的地址。单片机系统对I/O端口是采用端口地址与存储器地址统一编址的方式，即存储器映射方式。而编址技术又分线选法和译码法。由于DVCC仿真系统的地址总线没有开放，如8155、8255、0809、0832等芯片地址均已定义，但学生在设计硬件时，仍应自行编址。

1.3、软件设计

一个优秀的的系统的软件应具有下列特点：

①软件结构清晰、简捷、流程合理。

②各功能程序实现模块化、子程序化。这样，既便于调试、链接，又方便移植、修改。

③程序存储区、数据存储区分配合理。

④运行状态实现标志化管理。各个功能程序运行状态、运行结果以及运行要求都设置状态标志（一般用位寻址区的位）以便查询，程序的转移、运行、控制都可以通过状态标志条

件来控制。

⑤实现全面软件抗干扰设计。（由于条件有限，课程设计中不考虑。）

软件设计一般步骤如下：

1.3.1、系统定义

系统定义是在软件设计前，把软件承担的任务明确出来。各种数据类型的定义。是定点数还是浮点数；是有符号数还是无符号数；是十六进制数还是BCD 码。

如果一个参数的变化范围有限，就可以用定点数来表示，以简化程序设计和加快运行速度。当参数的变化范围太宽时，只好采用浮点数来表示，如智能电桥中被测对象的变化范围达10个数量级（l～l0 000μF），定点数是无法胜任的。

若要求数据的正负之分，则考虑定义有符号数。

对于自然数列，为显示方便，可以采用BCD码，如电脑时钟的时、分、秒。

1.3.2、合理定义和分配存储空间、定义标志位。

资源分配的主要工作是RAM资源的分配。片外RAM的容量要比片内RAM 大，通常用来存放批量大的数据，如采样数据系列。主要考虑片内RAM的分配。系统上电复位时，自动定义0区为工作寄存器，1区为堆栈，并向2区、3区延伸。如果系统前台程序要用1区、2区作为工作寄存器，就应将堆栈空间重新规划，常将堆栈安放在片内RAM的高端，如60H~7FH。

在工作寄存器的8个单元中，R0和R1具有指针功能，是编程的重要角色，应充分发挥其作用，尽量避免用来做其他事情。

20H～2FH这16个字节具有位寻址功能，用来存放各种软件标志、逻辑变量、位输入信息、位输出信息副本、状态变量、逻辑运算的中间结果等。当这些项目全部安排好后，保留一两个字节备用，剩下的单元才可改作其他用途。

30H~7FH为一般通用寄存器，只能存入整字节信息。通常用来存放各种参数、指针、中间结果，或用作数据缓冲区。

RAM资源规划好后，应列出一张RAM资源的详细分配清单，作为编程依据。为了增加可读性，便于修改，一般对分配的存储单元取名。如保存当前时间的时、分、秒取HOUR、MINI、SEC，编程时用变量名，编译时只需在前面加HOUR EQU 24H即可（20H为分配给小时的存储单元的地址）。