触控极光单片机设计报告twbin.docx
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触控极光单片机设计报告twbin.docx
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触控极光单片机设计报告twbin
摘要
利用C语言编程方法,结合在《单片机原理及接口技术》课程中学到的知识。
论文从项目开发的硬件到设计思路到程序设计做了一个完整的论述。
单片机自问世以来,以其极高的性能价格比,受到人们的重视和关注,应用很广、发展很快。
而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。
本设计以STC15W413AS芯片为核心,辅以必要的外围电路,制作了一个简易的极光,它由5V直流电源供电。
在硬件方面,除了CPU外,使用28个三色LED灯来进行显示,通过显示不同的颜色以及不同颜色的混合来展现不同的形态。
一个简单的触摸按键实现对显示效果的切换。
软件方面使用KeiluVision4软件进行C语言编程。
最终让整个极光系统能完成各色变换,流水灯等功能。
在此次设计中,严格的按照先熟悉硬件架构,在再制定程序流程图,最后才编写程序的方式,这样大大的避免了不必要的麻烦。
通过这次设计让我们更深入了解单片机基本电路、如何控制和定时器和中断编程的基本方法,从而锻炼了我们学习、设计和开发软、硬件的能力。
关键词:
单片机,LED
Abstract
ThecombinationuseofClanguageprogrammingmethod,thesinglechipmicrocomputerprincipleandinterfacetechnology"coursetolearnknowledge.Papersfromthedesignofhardwaretotheprojectdevelopmenttoexpoundacompleteprogramdesign.
SincetheadventofMCU,withitsextremelyhighcostperformance,ispeople'sattentionandconcern,applicationisverywide,developingveryquickly.And51single-chipmicrocomputeristhemosttypicalinthesinglechipmicrocomputerandoneofthemostrepresentative.ThisdesignSTC15W413ASchipasthecore,supplementedbynecessaryperipheralcircuit,madeasimpleaurora,itconsistsof5vdcpowersupply.Intermsofhardware,inadditiontotheCPU,using28threecolorLEDlightstoshow,byshowingdifferentcolorsanddifferentcolorsofmixedindifferentformstoshow.Thetouchofasimplebuttontodisplaytheswitch.SoftwareusingKeiluVision4softwarewithClanguageprogramming.Finallylettheaurorasystemcanaccomplishvarioustransformation,waterlights,andotherfunctions.
Inthisdesign,strictlyinaccordancewiththefirsttobefamiliarwiththehardwarearchitecture,inmakingtheprogramflowdiagram,thelasttowriteprograms,thisgreatlyavoidtheunnecessarytrouble.
ThroughthisdesignmakeusmoreinsightintothebasiccircuitofSCC,andhowthebasicmethodsoftimercontrolandinterruptionprogramming,soastoexerciseourlearningandtheabilityofthehardwareandsoftwaredesignanddevelopment.
目录
摘要I
AbstractI
目录1
1单片机课程设计的目的和意义1
2设计任务与总体设计思路1
2.1设计要求1
3硬件电路设计2
3.1STC15W413AS简介2
3.2模块设计3
3.3硬件电路图4
4软件设计4
4.1设计思路与流程图4
4.2关键程序5
5问题分析与解决方法5
6收获与展望5
参考文献6
附录A:
关键程序6
附录B:
极光花样显示运行图112
附录C:
极光花样显示运行图213
1、单片机课程设计的目的和意义
大学期间的课程设计是在专业知识结构、技能培养、综合应用等各方面培养锻炼学生的一项十分重要的工作。
根据通信广电专业的特点和培养目标,希望学生在学习单片机课程后,能将理论知识与实际开发应用相结合,通过在校内实训基地对给定设计题目的分析与思考,能相对独立的设计出电路并进行程序设计,最终制作出的设计能实现各项功能,从而将理论、实践紧密结合,为学生今后从事专业技术工作奠定坚实的基础。
掌握单片机及应用系统开发,是电子类工程师必须具备的重要技能,是重要信息科学研究的平台,是就业和深造的必须技能,也是后续开发应用ARM、DSP等高级设计的基础,是怀化学院推行“三位一体”人才培养模式的具体举措,是贯彻执行“国家教育部”和“国家财政部”2007年2号文件,加强本科教育、重实践、重基础的很好举措。
通过完成课程设计题目硬件与软件开发的完整过程,使学生牢固掌握单片机系统的开发和应用。
切实加强动手能力,提升对理论知识的认识,两者结合,提高理论指导、解决实际问题的能力。
以电子技术基础理论与数字电路技术基础知识为指导,结合C语言、汇编语言进行程序设计,完成给定功能的硬件设计、调试。
包括以下几个方面:
(1)深入理解单片机的工作原理,掌握单片机程序设计的思路;
(2)熟悉常用电子仪器操作使用和测试方法;
(3)掌握计算机辅助设计,熟练使用KeilC软件进行程序编写、编译、调试;
(4)熟练单片机汇编语言或C语言程序设计;
(5)牢固掌握单片机系统的开发应用的过程;
(6)掌握单片机的接口技术及外围芯片的特性及应用;
(7)通过编程与调试,逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术;
2、设计任务与总体设计思路
2.1设计要求
本设计要实现极光显示功能,STC单片机作为主控器,实现以下设计要求:
(1)焊接时需要先焊接LED,LED最长的引脚接电路板方孔焊盘,接错不亮。
背面C1为0805贴片电容,0805贴片电阻除R22为1M欧(印字:
105)外,其余均为120欧(印字:
121)。
单片机芯片注意缺口方向,焊接时注意引脚对齐,电路板上没有预留了4针下载接口,需要我们自己将芯片的P3.0、P3.1端口以及VCC、GND4条线引出供程序下载使用。
(2)根据电路图我们可以知道作者使用了4个引脚与4*7个引脚的配合实现了28个3色LED的彩色显示功能,编写程序时可以先测试哪个端口控制哪几个LED,以便于自己进行圆圈式的循环流动显示。
(3)编程实现全部灯泡的红色、绿色、蓝色三种状态显示。
(4)编程实现由内圈到外圈,依次按照由红色变绿色,再变蓝色的渐变点亮方式。
(5)编程实现不同的LED随机显示不同颜色。
(6)编程实现最外圈的循环流动显示,由红色,变红绿,变红蓝,变绿蓝,变红绿蓝的方式滚动显示。
3、硬件电路设计
3.1STC15W413AS简介
STC15W413AS系列单片机是STC生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机,是宽电压/高速/高可靠/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机,采用STC第九代加密技术,无法解密,指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。
内部集成高精度R/C时钟(
0.3%),
1%温漂(-40℃-+85℃),常温下温漂
0.6%(-20℃-+65℃),ISP编程时5MHz~35MHz宽范围可设置,可彻底省掉外部昂贵的晶振和外部复位电路(内部已集成高可靠复位电路,ISP编程时16级复位门槛电压可选)。
3路CCP/PWM/PCA,8路高速10A/D转换,1组超高速一部串行通信口,1组高速同步串行通信端口SPI,针对串行口通信/电机控制/强干扰场合。
内置比较器,功能更强大。
STC15W413AS是一种带13K字节FLASH存储器(FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的高速低功耗,超强抗干扰的单片微处理器,俗称单片机。
其指令代码完全兼容8051单片机,1T时钟周期。
外形及引脚排列如图2.1所示。
图2.1外形及引脚排列
STC15W413AS管脚说明:
VCC:
供电电压。
GND:
接地。
P0口:
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。
当P0口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。
P1口:
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。
P2口:
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。
P3口:
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。
P3口也可作为STC15W413AS的一些特殊功能口,P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
P5.4口:
P5.4口管脚是个带内部上拉电阻的双向I/O口。
P5.5口:
P5.5口管脚是个带内部上拉电阻的双向I/O口。
3.2模块设计
根据设计的要求,将系统的功能分为以下三个模块:
1、显示模块
显示模块由28个RGB全彩LED灯来实现。
2、MCU模块
MCU模块由STC15W413AS实现。
3、按键模块
按键模块由触摸按键组成,其构成相当于一个电容触摸感应的按键。
具体电路见硬件电路图3.3
3.3硬件电路图
整个系统的硬件电路如图3.3所示。
图3.3硬件电路原理图
4、软件设计
附录1:
关键程序
附录2:
极光花样显示运行图
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