单片机课程设计--键控彩灯.doc

单片机课程设计报告 组号： 04 组员： 袁德 45号 汤跃 31号 曾玉珍 10号 邱根 03号 曹琦 43号 班级： 09机电（4）班 相关说明 （一）设计目的 1. 熟悉51系列单片机的使用。 2. 熟悉汇编语言编程。 3. 掌握单片机应用系统的设计方法过程及实现。 （二）设计任务描述、要求 键控彩灯系统： 1. 键盘控制其运行及其停止。 2. 键盘控制其流水作业及流动方向。 3. 键盘控制其点亮方式 a.全亮全灭 b.交叉点亮 成员分工情况： 袁德：04组长。总设计，将任务说明、框图、功能模块图及相关说明分给成员，协助程 序编辑和错误处理，查找资料心得体会。 汤跃：担任软件设计，根据功能模块图细分出流程图编辑相应程序与功能相关说明，查 找资料。 曾玉珍：担任硬件设计，根据总框图在DXP软件中画出原理图、PCB板，查找资料。 邱根：进行WORD排版，与协助汤跃的软件设计和查找资料。 曹琦：对进行编辑完的程序在仿真软件上进行仿真训练和错误处理。 目录 第1章 硬件设计 1 1.1总体框图 1 1.2 原理图与PCB板图 2 1.3 80C51相关说明： 4 第2章 软件设计 6 2.1 功能模块图 6 2.2主控流程图 7 2.3键盘检测流程图 9 2.4功能键处理流程图 13 ２.５显示彩灯流程图 15 2.６代码实现 19 第3章 仿真与调试 28 3.1调试步骤 28 3.2错误处理 30 3.3仿真结果 31 第4章 设计体会 32 参考文献 34 第1章 硬件设计 1.1总体框图 功能说明： 电源：80C51单片机使用5V电源，其中正极接40引脚，负极接20引脚。 振荡电路：在80C51单片机内部集成了一个高增益方向放大器，用于构成放大器，只要接 上晶振和电容即可构成完整的振荡电器。晶振跨接于18 （XTAL2出）和19（ XTAL1入）引脚之间，18和19引脚对地并联两只小电容，其中晶振可以使用12MHz的小卧 式晶振，电容可在18~47pF之间取值，一般可以使用27pF的小磁片电容。 复位电路：单片机上的9引脚（RST）是复位引脚，采用的是手动复位，其中其中电容用 10uF，而接到RST与地之间的电阻用10kΩ/Vpp引脚：31引脚为/Vpp，该引脚接 地。 键盘电路：单片机P3.2~P3.5引脚作为输入使用，在软件中将其置 1.但按键没有按下时，单片机引脚上为高电平：而当按键按下去后，引脚接地，单片机 引脚上为低电平。通过编程软件（采用不断查询的方法）即可获知是否有按键按下，按 下是哪一个按键。 彩灯显示: LED的阴极与单片机P1.0~P1.7引脚相连，阳极与+5V电源相连。当P1口引脚接高电平时L ED灯不亮，当P1口引脚接低电平时LED灯亮。 1.2 原理图与PCB板图 功能说明： 8个发光二管接8*470电阻，接在P0口，将复位电路接在RST端，复位电路用到了手动 复位，该电路的电阻值为1K，电容为C=10uF. P3.2~P3.5接四个弹性按键，在按键前接上四个上拉电阻（4*1K），该单片机采用的晶振 频率为6HZ 该电路用的两个电容C=（5~30pF）EA接地采取片外ROM方式 PCB板图 功能描述： 同DXP软件将图二和图三画出来，在通过这些可以将其在电路板上进行制做，实现硬件 电路的安装制作，进行调试 元件清单： " " " " " " " "序号 "品名 "型号/规格 "数量 "配件图号 " " "1 "单片机芯片 "AT89C51 "1 " " " "2 "碳膜电阻 "470 "8 "R1~R8 " " "3 "碳膜电阻 "10K "1 "R9 " " "4 "碳膜电阻 "1K "4 "R10~R13 " " "5 "轻触开关 "LSH "4 "S1~S4 " " "6 "无极性电容 "27pF "2 "C1~C2 " " "7 "无极性电容 "10uF "1 "C3 " " "8 "卧式晶振 "12MHZ "1 "CY " " " " " " " " " " " " " " " " 1.3 80C51相关说明： 80C51引脚说明：、主电源引脚Vcc和GND Vcc（40脚）：主电源接＋5V Vss（20脚）：接地 2、时钟电路引脚XTAL1 和XTAL2 XTAL2（18脚）：接外部晶体振荡器的一端。片内是一个振荡电路反相放大器的输出端。 XTAL1（19脚）：接外部晶体振荡器的另一端。片内是一个振荡电路反相放大器的输入端 。 3、控制信号RST/Vpd、ALE/(/PROG) 、/ PSEN和 (/EA)/Vpp RST/Vpd（9脚）：复位端。高电平有效，宽度在24个时钟周期宽度以上，使单片机复位 。该引脚有复用功能，Vpd为备用电源输入端，防止主电源掉电。 ALE/（/PROG 【单片机基础】 单片机是一种微型计算机，它集成了一整套计算机的基本功能，如CPU、内存、定时器/计数器等，通常用于嵌入式系统中。51系列单片机是最早、最广泛使用的微控制器之一，其中80C51是51系列的一个典型代表。本次课程设计主要围绕80C51进行，目的是让学生熟悉其使用、汇编语言编程，并掌握单片机应用系统的设计方法。 【硬件设计】 硬件设计主要包括以下几个部分： 1. **电源**：80C51工作电压为5V，40脚为正极，20脚为负极，提供稳定电源。 2. **振荡电路**：使用晶振和电容产生时钟信号。18（XTAL2）和19（XTAL1）引脚连接晶振，电容选择27pF，用于设定工作频率，例如12MHz。 3. **复位电路**：9脚（RST）为复位端，使用10uF电容和10kΩ电阻实现手动复位。 4. **键盘电路**：P3.2~P3.5引脚作为键盘输入，上拉电阻用于保持高电平状态，按键按下时形成低电平，通过软件检测按键状态。 5. **彩灯显示**：LED的阴极连接到P1.0~P1.7引脚，阳极连接+5V电源，通过控制P1口电平改变LED亮灭状态。 【软件设计】 软件设计包括功能模块图、流程图以及代码实现： 1. **功能模块图**：将整个系统划分为不同的功能模块，如键盘处理、彩灯控制等。 2. **主控流程图**：描述系统整体运行的逻辑顺序。 3. **键盘检测流程图**：详细说明如何检测按键输入。 4. **功能键处理流程图**：定义按键功能，如启动/停止、流水灯方向、点亮模式等。 5. **显示彩灯流程图**：阐述如何控制LED灯的点亮模式，如全亮、全灭、交叉点亮等。 6. **代码实现**：使用汇编语言编写程序，实现各个功能模块的逻辑操作。 【仿真与调试】 在完成软件设计后，使用仿真软件进行测试和调试，包括步骤描述、错误处理和仿真结果分析，确保程序正确无误。 【设计体会】 团队成员通过分工协作，分别负责硬件设计、软件设计、文档排版、程序仿真和调试，深化了对单片机系统设计的理解，提高了问题解决能力。 【总结】 本次单片机课程设计以键控彩灯系统为实践平台，涵盖了硬件搭建、软件编程、系统调试等多个环节，旨在培养学生的动手能力和理论应用能力。通过这个项目，参与者不仅掌握了51系列单片机的基础知识，还熟悉了汇编语言编程和系统集成，为今后的嵌入式系统开发奠定了基础。