单片机课程设计花样流水灯

郑州工业应用设计学院

课程设计说明书

题目：花样流水灯设计

*名：**

院（系）：机电工程学院

专业班级：11级电气工程及其自动化四班

学号：**********

指导教师：杨坤漓宋东亚

成绩：

时间：2014 年12 月23 日至2014 年12 月29日

郑州工业应用设计学院

课程设计任务书

题目: 花样流水灯设计

专业、班级 12级电气工程及其自动化四班

学号 1202120420姓名李行

主要内容、基本要求、主要参考资料等：

主要内容：

利用单片机控制16个发光二极管模拟的彩灯按照一定的规律点亮、熄灭、闪烁。

基本要求：

1.实现发光二极管的多样化显示；

2.利用proteus软件完成设计电路和仿真；

3.掌握相关芯片和电子元件的使用方法；

4.通过此次设计将单片机软硬件结合起来对程序进行编辑、校验，锻炼实践能力和理论联系实际的能力。

主要参考资料：

[1]李全利，单片机原理及接口技术[M]，高等教育出版社

[2]王文杰，单片机应用技术[M]，冶金工业出版社

[3]朱清慧，PROTEUS教程——电子线路设计、制版与仿真[M]，清华大学出

版社

[4]单片机实验指导书，天煌教仪

[5]彭伟，单片机C语言程序设计实训100例[M]，电子工业出版社

完成期限：2014.12.23-2014.12.29

指导教师签名：

课程负责人签名：

年月日

目录

绪论 (1)

1 课程设计的目的和要求 (2)

1.1 设计目的 (2)

1.2 设计要求 (2)

2 总体设计 (3)

2.1 硬件总体设计 (3)

2.1.1 设计思想 (3)

2.1.2 原件清单 (3)

2.1.3 模块分析 (3)

2.2软件总体设计 (4)

3 硬件设计 (5)

3.1 AT89C51单片机的硬件结构 (5)

3.1.1主要特性 (5)

3.1.2主要引脚功能 (6)

3.1.3外部总线结构 (7)

3.1.4振荡器特性 (8)

3.1.5芯片擦除 (8)

3.2硬件电路设计 (8)

3.2.1震荡电路 (8)

3.2.2LED电路显示 (10)

3.2.3复位电路 (10)

4软件设计 (12)

4.1主程序设计 (12)

4.2子程序设计 (13)

4.3流水灯控制码程序设计 (13)

4.4程序流程图 (14)

5使用proteus软件调试仿真说明 (15)

5.1 Proteus的介绍 (15)

5.2 Proteus的特点 (15)

5.3 Proteus的使用方法 (15)

5.4电路原理图的设计方法 (16)

5.5仿真过程 (17)

6测试数据 (19)

7附录 (20)

7.1花样流水灯程序 (20)

7.2花样流水灯总线路图 (21)

结束语 (23)

参考文献 (24)

I

绪论

随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯不断变化闪烁。LED灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但目前市场上各式样的LED 灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一旦制作成品只能按照固定的模式闪亮，不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。这种彩灯控制器结构往往有芯片过多、电路复杂、功率损耗大等缺点。此外从功能效果上看，亮灯模式少而且样式单调，缺乏用户可操作性，影响亮灯效果。因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。

流水灯是一串按一定的规律像流水一样连续闪亮。流水灯控制是可编程控制器的一个应用，其控制思想在工业控制技术领域也同样适用。流水灯控制可用多种方法实现，但对现代可编程控制器而言，利用移位寄存器实现最为便利。通常用左移寄存器实现灯的单方向移动；用双向移位寄存器实现灯的双向移动。本案例利用价格低廉的AT89C51系列单片机控制基色LED灯泡从而实现丰富的变化。

关键词：AT89C51，LED灯，单片机，花样流水灯

1 课程设计的目的和要求

1.1 设计目的

近年来随着科技的发展，单片机的应用正在不断走向深入，同时带动传统控制检测日新月异更新，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，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点的软件结合，加以完善。流水灯，可以更简单、方便的使用。通过本课程设计使学生进一步巩固单片机原理及应用的基本概念、基本理论，分析问题的基本方法，增强系统地运用已学的理论知识解决实际问题的能力和查阅资料的能力。培养一定的自学能力和独立分析问题、解决问题的能力，能通过独立思考、查阅工具书、参考文献，寻找解决方案。

1.2 设计要求

设计流水灯的基本要求：设计一个流水灯，应用AT89C51试验系统，电路开启后红、绿两种颜色的灯在时钟信号作用下按一定规律转换状态。

2 总体设计

2.1 硬件总体设计

2.1.1 设计思想

整个系统工作由软件程序控制运行，根据需要，可以上电后系统经过初始化，入用户设定模式状态。基于AT89C51单片机的彩灯控制方案，实现对LED彩灯的控制。本方案以AT89C51单片机作为主控核心，与驱动等模块组成核心主控制模块。在主控模块上设有晶振电路和16个LED显示二极管，根据需要编写若干种亮灯模式，根据各种亮灯时间的不同需要，在不同时刻输出灯亮或灯灭的控制信号。

2.1.2 原件清单

2.1.3 模块分析

（1）核心部件

89C51单片机是整个彩灯循环系统的核心是控制彩灯循环闪烁等等一切功能的部件；其中内部有ROM、有RAM、有并行I/O口等，在51单片机内部有一个CPU用来运算、控制，有四个并行I/O口，分别是P0、P1、P2、P3，有ROM，用来存放程序，有RAM，用来存放中间结果，此外还有定时/计数器，串行I/O口，中断系统，以及一个内部的时钟电路。

（2）复位系统

电路中C1、R2……组成复位电路，它的作用是将单片机内部特殊功能寄存器和端口寄存器恢复到初始状态，从内部FLASH存储器的初始状态开始执行

（3）震荡系统

单片机本身如同一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作，电路应在唯一的时