单片机基于AT89C51的节日彩灯课程设计1 2修改版.docx
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单片机基于AT89C51的节日彩灯课程设计1 2修改版.docx
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单片机基于AT89C51的节日彩灯课程设计12修改版
单片机课程设计
设计说明书
设计题目:
基于AT89C51的节日彩灯设计
机械工程学院
机械维修及检测技术教育专业
机XXX
设计者:
XXXXXXXXXX
指导教师:
2014年06月17日
目录
一、课程设计总体硬件部分说明1
1.1单片机概述1
1.2AT89C51芯片概述1
1.2.1AT89C51芯片主要性能2
1.2.2管脚说明2
二、设计节日彩灯3
2.1节日彩灯硬件设计原理图:
3
2.2软件设计4
2.2.1程序框图4
2.2.2定时/计数器初值计算5
2.3程序编译:
5
2.4软件调试7
系统调试工具keilc517
三、心得体会与致谢7
四、参考文献7
一、课程设计总体硬件部分说明
1.1单片机概述
单片机因将其主要组成部分集成在一个芯片上而得名,具体说就是把中央处理器CPU(Centralprocessingunit)。
随机存储器RAM(Randomaccessmemory)。
只读存储器ROM(Readonlymemory)。
中断系统、定时器/计数器以及I\O(Input/output)接口电路等主要微型机部件集成在一个芯片上。
虽然单片机只是一个芯片,但从组成和功能上看它已具有了计算机系统的属性。
为此,称它为单片微型计算机SCMC(Singlechipmicrocomputer),简称单片机。
单片机主要应用与控制领域,用以实现各种测试和控制功能,为了强调起控制属性,也可以把单片机称为微控制器MCU(Microcontrollerunit)。
在国际上,“微控制器”的叫法似乎更通用一些,而在我国则比较习惯与“单片机”这一名称。
单片机在应用时,通常是处于控制系统的核心地位并融入其中,即以嵌入的方式进行使用,为了强调其"嵌入"的特点,也常常将单片机称为嵌入式微控制器EMCU(Embeddedmicrocontrollerunit)。
在单片机的电路和结构中,有许多嵌入式应用的特点。
1.2AT89C51芯片概述
AT89C51是一个低功耗,高性能CMOS8位单片机,片内含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
其工作电压在4.5-5V,一般我们选用+5V电压。
外形及引脚排列如图二所示
1.2.1AT89C51芯片主要性能
·与MCS-51兼容
·4K字节可编程闪烁存储器
·寿命:
1000写/擦循环
·数据保留时间:
10年
·全静态工作:
0Hz-24MHz
·三级程序存储器锁定
·128×8位内部RAM
·32可编程I/O线
·两个16位定时器/计数器
·5个中断源
·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式
·片内振荡器和时钟电路
1.2.2管脚说明
一、电源及时钟引脚(4个)
Vcc:
电源接入引脚
Vss:
接地引脚
XTAL1:
晶振震荡器接入的一个引脚(采用外部振荡器时,此引脚接地);
XTAL2:
晶体振荡器的另一个引脚(采用外部振荡器时,此引脚作为外部振荡器信号的输入端)。
二、控制线引脚(4个)
RST/Vpd:
复位信号输入引脚/备用电源输入引脚;
ALE:
地址锁存允许信号输出引脚/编程脉冲输入引脚:
EA:
内外存储器选择引脚/片外EPROM编程电压输入引脚;
PSEN:
外部程序存储器选通信号输出引脚。
3并行I/O引脚
P0.0-P0.7:
一般I/O口引脚或数据/低位地址总线复用引脚;
P1.0-P1.7:
一般I/O口引脚;
P2.0-P2.7:
一般I/O口引脚或高位地址总线引脚;
P3.0-P3.7:
一般I/O口引脚或第二功能引脚
三、单片机设计过程中用到的管脚说明:
1、VCC(40):
供电电压。
2、GND(20):
接地。
3、P1端口(P1.0-P1.7):
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后,被内部上拉为高电平,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。
4、P2端口(P2.0-P2.7):
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。
并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
5、P3端口(P3.0-P3.7):
P3口管脚是一个带有内部上拉电阻的8位的双向I/O端口,可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。
作为输入端时,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,其中P3.3可作为外部中断1输入。
6、XTAL1(19):
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
7、
XTAL2(18):
来自反向振荡器的输出。
8、EA(31):
外部程序存储器访问允许控制端。
打开PROTEUS的ISIS编辑环境,从PROTEUS中选取该电路所需要的元器件,放置元器件、放置电源和地、连线得到下图所示的电路原理图,再点菜单栏工具下拉的电气规则检查,当规则检查出现:
“NETLISTGENERATEDOKNOERCERRORDFOUND”,表示通过检查。
电路设计完成。
二、设计节日彩灯
2.1节日彩灯硬件设计原理图:
2.2软件设计
2.2.1程序框图
如图:
2.2.2定时/计数器初值计算
1、本电路应用定时器1中断,按方式1工作,将LED灯循坏点亮。
2、定时器/计数器的输入脉冲周期与机器周期一样,为振荡器频率的1/12本设计中时钟频率为12MHz,现在要采用中断方法来实现1s延时,要在定时器1中设置一个时间常数,使其每间隔0.02s产生一次中断,CPU响应中断后R0中计数值减一,令(R0)=50,即可实现1s的延时。
时间常数可按以下方法确定:
机器周期=12/晶振频率=12/12=0.001ms
定时器需设初值为X,则(2^16-X)*0.001=20ms
求出X=45998
转化为十六进制:
X=0B1DFH,故初始值为:
TH1=0B1H,TL1=0DFH
2.3程序编译:
ORG0000H
LJMPSTART
ORG001BH
LJMPINT
ORG4100H
START:
MOVA,#01H
MOVR1,#03H
MOVR0,#50
MOVTMOD,#10H
MOVTL1,#0DFH
MOVTH1,#0B1H
ORLIE,#88H
SETBTR1
LOOP1:
CJNER0,#00,DISP
MOVR0,#50
INCR1
CJNER1,#26H,LOOP2
MOVR1,#03H
LOOP2:
MOVA,R1
MOVCA,@A+PC
JMPDISP
DB01H,03H,07H,0FH,1FH,3FH,7FH,0FFH,0FEH,0FCH
DB0F8H,0F0H,0E0H,0C0H,80H,00H,0FFH,00H,0FEH
DB0FDH,0FBH,0F7H,0EFH,0DFH,0BFH,07FH,0BFH,0DFH
DB0EFH,0F7H,0FBH,0FDH,0FEH,00H,0FFH,00H
DISP:
MOVP1,A
JMPLOOP1
INT:
CLRTR1
DECR0
MOVTL1,#0DFH
MOVTH1,#0B1H
SETBTR1
RETI
END
2.4软件调试
系统调试工具keilc51
KeilC51仿真器是一款利用KEILC51的IDE集成开发环境作为仿真环境的廉价仿真器,是利用SST公司具有IAP功能的单片机SST89C58制作而成,主要是利用了SST89C58的IAP功能,所谓IAP功能是Inapplicationprogram的英文缩写,是在应用编程的意思,通俗一点讲就是:
它可以通过串口将用户的程序下载到单片机中,可以通过串口对单片机进行编程。
它之所以具有这种功能,实际上它有两块程序flash区,其中一块flash中运行的程序可以更改另外的一块程序flash区中的程序,正是利用这一特性才用它作成了仿真器,们把仿真器的监控程序事先烧入SST89C58,监控程序通过SST89C58的串口和PC通讯,用KEILC51的IDE环境仿真时,用户的程序通过串口被监控程序写入flash程序区中,当用设置断点等操作仿真程序时,flash程序中的用户程序也在相应的更改,从而实现了仿真功能。
调试的主要方法:
1.启动Keilc51
2.新建一个工程。
Project菜单——〉Newproject,选择好我们要保存的文件夹后,键入Frist保存。
接着弹出CPU类型选择框,我们选择最常用的AT89C51,按确定。
3.在工程中加入文件。
新建一个文件,文件菜单File——〉New,我们再选择:
文件菜单File——〉SaveAs?
(另存为)弹出对话框后,我们文件名框中键入First.c(注意文件后缀名是.c)保存。
C文件建好啦。
现在我们把文件加入到工程中去。
点击Target1前面的+号,右键单击SourceGroup1——〉选择AddFilestoGroup,SourceGroup1,选择添加Add。
编译运行,检查程序是否有错误。
三、心得体会与致谢
通过这次课程设计,使我收获颇多。
其中主要的是让我明白了由单片机构成的电路原理,以及单片机汇编语言和单片机C语言的编译过程,还有软硬件调试的过程和原理。
在这其中不仅让我深化了所学的知识,更重要的是让我整合了所学知识点,实现了知识的融合,调动了我的思维,真正让我增长了一次发现问题、分析问题、解决问题的经历。
我以后也肯定会把这次收获的经历应用到生活中。
同时,还要谢谢指导老师陈老师的指导与讲解,老师那认真细致的态度真正令我受益匪浅。
在这里我要郑重地感谢您,李彬老师!
四、参考文献
[1]李全利.单片机原理与应用技术[M].北京:
高等教育出版社,2008
[2]石从刚.MCS-51单片机原理与应用实验实训教程[M].北京:
北京航空航天大学出版
社,2007
[3]张毅刚彭喜元.单片机原理与应用设计[M].北京:
电子工业出版社,2008
[4]沈克永罗中华.单片机原理与应用[M].北京:
人民邮电出版社,2007
[5]陶春鸣.单片机实用技术[M].北京:
人民邮电出版社,2008
[6]倪志莲.单片机应用技术[M].北京:
北京理工大学出版社,2008
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