单片机实训流水灯霹雳灯.docx
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单片机实训流水灯霹雳灯
单片机实训
--霹雳灯
学生姓名:
陈文锋
学院:
信息工程学院
班级:
12应用电子技术
学号:
2012011846
指导教师:
王颖
日期:
2014年5月
目录
第一章、任务书.........................................................................................
第二章、总体方案设计及选择.................................................................
(1)实验原理.........................................................................................
第三章、电路设计.....................................................................................
(1)硬件设计........................................................................................
(2)软件设计.........................................................................................(3)电路板制作及联机调试..................................................................
第四章、程序清单...................................................................................第五章、设计心得....................................................................................
第六章、参考资料....................................................................................
第七章、附件(实物图)........................................................................
第一章:
任务书
南昌工程学院
应用电子技术专业
《单片机应用实训》指导书
主撰人:
王颖 主审人:
莫钊
2014 年 5月
本指导书是根据应用电子技术专业《单片机应用实训》教学大纲编写的。
一、 实训的性质与目的
单片机应用实训是《单片机原理及应用》课程的综合应用实践教学环节,以培养学生的实践动手能力为主要目标。
通过本次实训希望达到以下目标:
1、提高对课程内容的认识和理解。
能够将课程知识系统的联系起来,根据设计任务要求,科学合理地选择相应理论知识,培养学生应用课程知识解决实际问题的能力。
2、使学生掌握用单片机进行实际产品开发的基本过程,加强模块化设计思路的培养,养成良好的软硬件设计习惯。
3、培养学生实际分析问题、解决问题、全局考虑问题、综合应用专业知识的能力。
4、提高学生对本专业的兴趣,培养学生实际操作和编程技能,并为以后的工作和学习打下良好的基础。
二、 实训时间分配
序号
实践内容
实践要求
时间(天)
备注
1
查阅资料,理解系统
提出初步设计方案
1天
2
系统原理电路设计
完成硬件电路的设计
2天
3
系统电路仿真及绘制印刷电路板图
对设计的硬件电路进行仿真调试及印制板图的绘制
3天
4
系统软件设计
完成软件框图的设计并编写完整的程序
2天
5
产品制作及联机调试
完成硬件电路板的制作,调试硬件电路的功能及各项指标,软硬件统调
4天
6
撰写实训报告
完成实训报告
3天
四、 实训地点选择
校内电子信息楼
五、 实训内容安排与要求
1、实训内容:
可控霹雳灯的设计与制作
采用开关或按钮控制LED灯的亮灭。
两种控制方案为:
(1)一个开关控制一个灯,即当一个开关拨下去时,其对应的一只LED灯亮,当开关拨上去时,其对应的一只LED灯灭。
(2)一个开关控制一种花样,即三个开关控制三种花样。
2、操作过程:
(1)查找资料,分析任务要求;
(2)设计硬件电路;
(3)用Protues软件进行仿真;
(4)绘制印刷电路板图;
(5)软件系统设计(编写程序)并仿真调试,并将程序烧录到AT89C51CPU中;
(6)产品制作及调试:
制作电路板,焊接元器件,进行软硬件调试;
(7)撰写实训报告。
3、基本要求:
(1)能按照设计要求设计出输入电路原理图;
(2)能编写按键的防抖动程序;
(3)能设计程序控制霹雳灯按要求亮灭
(4)能选择单片机主板的输出口与输入电路的连接;
(5)能设计PCB图,并进行实物制作;
(6)能联机调试,最终实现霹雳灯电子产品的制作。
扩展要求:
自己设计制作并实现其他创新方案。
五、 注意事项
1、学生需独立完成实训任务;
2、严格按照产品制作规程操作;
3、软硬件联调成功后再进行产品的制作。
六、 上交成果和成绩评定
(一) 上交成果
1、制作好的霹雳灯电子产品
2、实训报告
(二) 成绩评定
本实训具体考核项目及分值如下:
1、平时表现(工作纪律、工具整理、现场清扫等)(10分)
2、PROTUES仿真原理图(10分)
3、绘制PCB图(10分)
4、电路板制作(20分)
5、程序设计流程及程序(20分)
6、上电测试,调试(每实现一个方案10分,小计20分)
7、实训报告(10分)
七、其他
1、元器件清单:
AT89C51及外围器件若干
发光二极管8只
电阻若干
开关若干
2、实训报告格式要求
、封面
、目录
、设计任务书
、总体方案论证及选择
、硬件设计:
电路原理图及各部分模块功能介绍、问题及解决方案
、软件设计:
设计方案、模块功能、流程图、变量定义、问题及解决方案
、电路板制作及联机调试:
制作电路板过程,软硬件联合调试过程,出现的问题及解决方案
、程序清单
、设计心得
、参考资料
第二章:
总体方案设计及选择
1、可控霹雳灯的设计与制作。
采用开关或按钮控制LED灯的亮灭。
两种控制方案为:
(1)一个开关控制一个灯,即当一个开关拨下去时,与其对应的一只LED灯亮,当开关拨上去时,其对应的一只LED灯灭。
(2)一个开关控制一种花样,即三个开关控制三种花样。
2、单片机实际上是微型计算机的一种,自从它问世以来,人们对它不断地改进,以应用于现代化社会的各方各面。
单片机体积小,价格低廉,开发较为容易,可根据需要制作成各种智能控制器以代替人工的操作,实现自动化。
在我国,由于ASIC(专用集成电路)的生产还跟不上,单片机的作用更加地重要,在智能仪器仪表、工业设备过程控制、家用电器中,都可以见到它的踪迹。
单片机应用的意义不仅在于它的广阔范围及所带来的经济效益。
更重要的意义在于,单片机的应用从根本上改变了控制系统传统的设计思想和设计方法。
以前采用硬件电路实现的大部分控制功能,正在用单片机通过软件方法来实现。
以前自动控制中的PID调节,现在可以用单片机实现具有智能化的数字计算控制、模糊控制和自适应控制。
这种以软件取代硬件并能提高系统性能的控制技术称为微控技术。
单片微型计算机就是将CPU、RAM、ROM、时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。
(引脚图例如图1.1)按用途可分为通用型和专用型两大类根据单片机能够一次处理的数据的宽度,单片机可分为1位机,4位机,8位机,16位机,32位机。
(内部逻辑如图1-1)
图1-1
本系统采用单片机STC89C52为LED显示屏的控制核心,制造一种简单的霹雳灯,霹雳灯可以通过按键选择不同的花样(要求有三种以上)。
本系统具有硬件少,结构简单,容易实现,性能稳定可靠,成本低等特点。
按下按键,改变单片机I/O口的电平,再由单片机对I/O口进行识别。
通过判断,分别进入不同的子程序。
如此便可实现不同按键控制不同LED花样。
整体思路如图1-1:
晶振
LM2940STC89C51LED灯
按键
图1-1
第三章:
电路设计
1、硬件设计
按照单片机系统扩展与系统配置状况,单片机应用系统可分为最小系统、最小功耗系统及典型系统等。
AT89C51单片机是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机,具有丰富的内部资源:
4kB闪存、128BRAM、32根I/O口线、2个16位定时/计数器、5个向量两级中断结构、2个全双工的串行口,具有4.25~5.50V的电压工作范围和0~24MHz工作频率,使用AT89C51单片机时无须外扩存储器。
因此,本流水灯实际上就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统,即为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。
2.1电源电路
电源由LM2940稳压芯片稳定提供+5V电压。
如图2-1。
图2-1
IN:
输入
GND:
接地
OUT:
输出
2.2晶振电路
由12M晶振和2个30pF电容构成。
目的是给单片机提供工作频率。
唯一
要注意的是,晶振靠近单片机,工作更加稳定。
2.3LED显示电路。
如图,2-3
2.2流水灯硬件原理图及PCB图
利用isis软件设计它最大的好处就是简单、方便,容易使用,不需要使用任何电路,也没有特殊的要求;甚至可以在硬件电路制作好之前就将串口部分的程序编写、调试完毕。
2、软件设计
2.1设计思路
从硬件原理图中可以看出,如果要让接在P1.0口的LED1亮起来,那么只要把P1.0口的电平变为低电平就可以了;相反,如果要接在P1.0口的LED1熄灭,就要把P1.0口的电平变为高电平;同理,接在P1.1~P1.7口的其他7个LED的点亮和熄灭的方法同LED1。
因此,要实现流水灯功能,我们只要将发光二极管LED1~LED8依次点亮、熄灭,8只LED灯便会一亮一暗的做流水灯了。
在此我们还应注意一点,由于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的时间很短,我们在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间,否则我们就看不到“流水”效果了。
2.2软件编程
单片机的应用系统由硬件和软件组成,上述硬件原理图搭建完成上电之后,我们还不能看到流水灯循环点亮的现象,我们还需要告诉单片机怎么来进行工作,即编写程序控制单片机管脚电平的高低变化,来实现发光二极管的一亮一灭。
软件编程是单片机应用系统中的一个重要的组成部分,是单片机学习的重点和难点。
下面我们以最简单的流水灯控制功能即实现8个LED灯的循环点亮,来介绍实现流水灯控制的几种软件编程方法。
2.3汇编语法要求、规则
这里需要说明的是,按汇编语法要求,所编制的程序(下称源程序)之格式和书写要求必须依下列原则:
1、源程序必须为纯文本格式文件,如用Windows“附件”中的“记事本”编写的文本文件编辑;
2、源程序的扩展名应是*.ASM;
3、一行只能写一条语句,以回车作为本句的结束,每一语句行长度应少于80个字符(即40个汉字)。
4、每行的格式应为:
标号:
命令参数;注释。
即一行由四部份组成,各部份的顺序不能搞错,依实际要求可以缺省其中的一部份或几部份,甚至全部省去,即空白行。
需要使用标号时标号后面必须有“:
”(冒号),而命令语句和参数之间必须用空格分开,如果命令有多个参数,则参数与参数之间必须用“,”(逗号)分开,需要注释时注释前必须用“;”(分号),“;”后面的语句可以写任何字符,包括汉字用于解释前面的汇编语句,它将不参与汇编,不生成代码。
由于汇编程序对我们还不直观,所以在编写源程序时,应当养成多写注释的习惯,这样有助于今后源程序的阅读和维护。
标号是标志程序中某一行的符号名,编译后标号的数值就是标号所在行代码的地址。
在宏汇编ASM51中标号的长度不受限制,但标号中不能包含‘:
'或其它的一些特殊符号,也不能用汉字,可以用数字作标号,但必须用字母开头。
当标号作参数用(如标号作转移地址),在命令后面出现时,必须舍去‘:
'(如上面程序中的AJMPSTART中的START是不能再有:
)。
每行只能有一个标号,一个标号只能用在一处,如果有两行用了同一个标号,则汇编时就会出错。
由于标号的长度没有限制,可以用有意义的英文或汉语拼音来说明行,使源程序读起来更方便。
在源程序中的字母不区分大小写,也就是说start和START是一样的,请不要用大小写方式去区分不同的标号。
接下来,我们将程序编译,并烧写到实验芯片中,放到实验板上可以看到程序的"流水"效果是一样的,但源程序看起来更加简洁,直观。
其实8051单片机有111条指令,有的指令常用,有的指令不常用,只要遵守语法规则,你可以用这些指令“组合”成你想象到的任何程序。
当然,有时一条指令可以替代很多条指令,这样会使程序简洁,程序代码减少,在编写较大程序时可以让程序存储器放得下你需要的代码。
3电路板制作及联机调试.
3.1.电路图应该先在电脑上用multisim仿真,这样可保证电路是正确的。
3.22.需要接高电平的输入引脚不能悬空处理,我测过输入端悬空的电压,当电源电压为5伏时(充电器的电压),悬空端电压为3伏多一点,这时如果有外界干扰,很容易造成电压小于判决门限,成为低电平。
同理,底电平的也一定要接,不能悬空。
3.3.输出端初始时刻处于一个高电平中,如果使用不合理,导致实验失败。
期并没有考虑到这一点,结果发现板子有时是正常的,有时就会出现混乱。
询问了老师后才明白过来,应该加一个初始化电路—给CD4017使它清零,这样就回到循环中了。
这个单脉冲可以又不同的实现方法。
3.4.检查电路时首先检查布线图是否正确,其次检查板子是否完全按布线图连线,再次检查是否有虚焊和短路。
3.5.数字显示电路实验将基本门实验,编码器、显示译码器、7段显示器实验,加法器实验和比较器实验综合为一个完整的设计型的综合实验。
通过本实验,要求熟悉各种常用MSI组合逻辑电路的功能和使用方法,学会组装和调试各种组合逻辑电路,掌握多片MSI、SSI组合逻辑电路的级联、功能扩展及综合技术,使学生具有数字系统外围电路、接口电路方面的综合设计能力。
第四章:
程序清单
1.控制程序
ORG0000H
LJMPSTART
START:
MOVP0,#0FFH
MOVA,#0FFH
MOVP1,A
LOOP:
MOVA,P1
CJNEA,#0FFH,LP0
LJMPLOOP
LP0:
ACALLDELAY1
MOVA,P1
CJNEA,#0FFH,LP1
LJMPLOOP
LP1:
JNBP1.0,A1
JNBP1.1,A2
JNBP1.2,A3
LJMPSTART
A1:
MOVR0,#8
MOVA,#0FEH
LOOP1:
MOVP0,A
ACALLDELAY
RLA
DJNZR0,LOOP1
LJMPSTART
A2:
MOVR0,#6
MOVA,#0F0H
LOOP2:
MOVP0,A
ACALLDELAY
CPLA
MOVP0,A
DJNZR0,LOOP2
LJMPSTART
A3:
MOVDPTR,#TABLE
LOOP3:
CLRA
MOVCA,@A+DPTR
CJNEA,#01H,LOOP4
JMPSTART
LOOP4:
MOVP0,A
ACALLDELAY
INCDPTR
JMPLOOP3
TABLE:
DB0E7H,0DBH,0BDH,7EH,0BDH,0DBH,0E7H
DB01H
DELAY1:
MOVR3,#25
D1:
MOVR4,#100
DJNZR4,$
DJNZR3,D1
RET
DELAY:
MOVR5,#25
DLY1:
MOVR6,#100
DLY2:
MOVR7,#100
DJNZR7,$
DJNZR6,DLY2
DJNZR5,DLY1
RET
END
2.元器件清单
AT89C51
1片
发光二极管
8只
LM2940
1只
电阻(220)
若干
开关
若干
12cm晶振
1个
极性电容22uF
1只
瓷片电容30pF
2只
3.色环电阻识别
银
金
黑
棕
红
橙
黄
绿
蓝
紫
灰
白
无
有效数字
—
—
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
—
数量级
10^-2
10^-1
10^0
10^1
10^2
10^3
10^4
10^5
10^6
10^7
10^8
10^9
—
允许偏差(℅)±10±5—±1±2——±0.5±0.25±0.1±0.05—±20
另外还有中间只有一道黑色色环的电阻其阻值为零
第五章:
设计心得
单片机作为一种最简单的软件,与我们的日常生活息息相关,了解一些单片机程序的简单录入是费城必要的。
如:
LED显示器、键盘和显示器的应用和原理。
在被刺实训中我们每个人通过一个八位流水灯的制作,使我们深深地体会到了单片机在现实生活中的小小应用,既增强了我们的好奇心,又巩固了我们的理论知识。
更让我们体会到了单片机手动的开始平台的完善与成熟。
只要你有想法,单片机就有可能让他成为现实。
这里我学习完protues软件后的第一感觉是,虽然这软件工作不稳定,但是会有相当不错的效果出来。
这对我以后的工作一定会有帮助的。
在这次试训中不仅只对单片机编程有了新的认识,还对整个单片机的开发平台都有了一厅的了解,这是一笔不错的收获。
通过这几天的试训,使我的感触很深,真实“条条大路通罗马”,要达到目的,不同的人就有不同的方法。
只要你的方法不错!
五花八门都可以,而且是各有特色。
走出来的结果都有各自的独到之处。
在编程中“简”字贯穿于整个程序设计中,越简单越好,毕竟单片机留给用户的资源是有限的,所以我们要充分利用这些资源,达到更好的效果,这些是我们在以后的学习生活中应值得注意的地方。
在试训中有苦有甜,当我们为一个很难攻破的程序找出路时,心情烦躁,感觉自己很不可理喻,当程序一点一点编好后,自己从心底感觉到一点小小的安慰,看着自己的成果。
感觉很欣慰,有一丝丝的甜意,几天的实训使自己的思维逻辑也有了小小的进步。
不管怎么样,先感谢学校给我的这么多机会.真正的学到了东西.为期一周的单片机课程设计让我们受益匪浅.此次课程设计软件与硬件相结合,考察了我们的焊接水平与编程能力。
我们到图书馆里查阅资料由汇编转化成C语言得来的.本来还以为编程会很简单的,等到实际操作起来才知道它的复杂性,没有想像中的那么得心应手,理解流程是有思维的前提.,.不过经过我们一步步的努力,花费的时间与精力终于没有白费,效果渐渐地出现了.其实本身程序的思维是正确的,只是步骤中有点小错误,所以导致整个程序的结果很乱,在仔细修改程序之后,终于一步步地达到效果。
第六章:
参考资料
[1]徐煜明,韩雁.单片机原理及接口技术[M].北京:
电子工业出版社,2005.1
[2]万光毅,严义,邢春香.单片机实验与实践教程[M].北京:
北京航空航天大学出版社,2006.4
[3]侯玉宝.基于Proteus的51系列单片机设计与仿真[M].北京:
电子工业出版社,2004.1
[4]杨欣,王玉凤,刘湘黔.51单片机应用从零开始[M].北京:
清华大学出版社,2006.5
[5]戴佳.51单片机应用系统开发典型实例[M].北京:
中国电力出版社,2003.3
[6].部分文献资料来自XX文库
第七章:
附录
1.作品:
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 单片机 流水 霹雳