天津城建大学单片机课设.docx

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天津城建大学单片机课设

学号1222020222

天津城建大学

单片机原理及应用A课程设计

设计说明书

摇摇棒的设计

起止日期：

2015年1月19日至2015年1月23日

学生姓名

李天福

班级

智能化2班

成绩

指导教师（签字）

控制与机械工程学院

2015年01月23日

一.设计内容3

1.设计目的3

2.设计要求3

3.设计思路3

二.硬件系统设计3

1.基本原理图3

2.元件清单4

3.主要元件说明5

4.仿真电路图6

三.软件设计6

1.主程序流程图6

2.程序清单7

四.总结9

五.参考文献10

一.设计内容

1.1设计目的

本次设计制作的是一个显示棒，基本要求就是要小巧、轻便，所以要将单片机的系统板简化设计。

通过本次设计，加强学生对MCS-51单片机的深刻理解，提高学生的设计能力和动手能力。

1.2设计要求

设计一个16只高亮度LED发光二极管构成的摇摇棒，通过单片机编程配合手的左右摇晃就可呈现一幅完整的画面，可以显示字符、图片。

1.3设计思路

本系统要求设计一个LED显示棒且需要有按键进行内容切换，它主要是由中央控制部分，LED驱动部分，LED显示部分以及电源部分组成，如图图1.1所示

图1.1系统的组成

单片机将提取的字模进行存储，当接收到按键输入的指令时单片机就将相应的字模代码通过I/O口输出，使LED灯点亮，利用视觉暂留原理最终使图案完整的显示在摆动的显示屏中。

1.LED灯的选择：

传统LED发光二极管。

颜色多样，在可以同样显示图案的前提下使用它更为经济。

2.外部中断信号产生方式：

通过外部中断可以控制数据开始传输的时刻。

选择好外部中断来源是本次制作的难点及重点。

使用惯性开关。

通过摇晃使得惯性开关的摆杆与焊接的左右两个触点接触，利用这种接触产生的电平变化来触发中断，结合软件控制显示，制作简单，使用方便。

3.抗重影方案的选择：

使用外部中断控制数据传输时刻。

外部中断信号由惯性开关产生，触发方式为下降沿触发。

惯性开关左右两边的触点分别与单片机两个外部中断接口相连，默认为高电平，摇动的摆杆接地。

惯性开关处于不同位置进入不同的中断，从而决定何时送数据。

该方案简单易行，可以保证数据是单程传输的，避免了重影。

不摇动时把惯性开关处在左边就可以使LED棒熄灭，可以达到省电的效果。

二.硬件系统设计

2.1基本原理图

摇摇棒的电路如图2.1所示,就是在单片机最小系统的I/O端口连接有16只LED。

供电的稳压电路是一个典型的三端稳压电路

图2.1基本原理图

2.2元件清单

详细备料单如表2-1所示.

元器件

规格或型号

图中编号

数量

说明

单片机

AT89S52

三端稳压器

7805

二极管

1N4148

发光二极管

Φ5

选用高亮度或自己喜欢的颜色

Φ5

低颜色颜色与其他LED相区别

电解电容

47μF

C1C4

10μF

电容

0.1μF

C2C3

用贴片式封装

22pF

C6C5

容量值大小在30pF左右均可

排阻

330Ω

电阻

10kΩ

560Ω

指示用LED的限流电阻可自定阻值

晶振

12MHz

水银开关

表2-1元件清单

2.3主要元件说明

1.LED（发光二极管）

在实际制作中,除了关心LED的外型尺寸及发光颜色外,还有以下几点值得关注:

（1）LED的引脚极性:

LED只能在正向电流流过时才能发光,因而在安装在电路板上时需要注意识别引脚正负。

对直插式封装的LED,一般可根据其引脚长短和LED内部电极大小等外观来识别引脚的正负.但有时也会出现例外情况,其实,最简单可靠的方法还是直接用数字万用表的LED挡来进行测试,当LED发光时,接在红笔的引脚为正,接在黑笔的引脚为负。

（2）LED正常发光的工作电压及电流值:

即使在封装在一起的LED,因发光的颜色不同,它们正常发光的工作电压值是不同的。

在业余情况下,大多不知道手上的LED的性能参数,只能凭经验粗略估计,作为参考,一般来说:

①红色电压1.8~2.2V,绿色电压2.0~3.9V,蓝色及白色电压2.8~4.2V;

②3mmLED的额定电流1~10mA;

③5mmLED的额定电流5~25mA;

④10mmLED的额定电流25~100mA。

（3）LED限流电阻的计算:

为保证LED工作在安全状态,简单而常见的方法是给LED串接一只限流电阻。

限流电阻值的计算公式为

限流电阻阻值（R）=（电源电压（VCC）-LED正向电压（VF））/LED正向电流（IF）

限流电阻功率=限流电阻阻值×LED正向电流

根据计算的结果取数值最接近的电阻值。

2.排阻

我们看到,在LEDPOV的制作电路中都会有许多LED,这样,在电路中也自然就有相对应的限流电阻,它们功率和阻值大多相同,且一般都有一个接电源或地的公共端。

为节省元件数量,简化电路,可采取用一只排阻替代若干只电阻的办法。

排阻的阻值一般用3位数字表示,前2位为有效数字,后面的一位表示的是10的次方。

比如:

104表示100000Ω即100kΩ,331表示330Ω。

3.水银开关

在有两个电极的小容器里注入一小滴水银,因为重力的关系,水银珠会向容器中较低的地方流去,当同时接触到小容器中的两个电极时,两电极将被接通。

在摇摇棒的制作中,水银开关按如图2.2所示的姿态安装在摇摇棒上的,只有当摇摇棒从向右运动快速转为向左运动时,水银开关内的水银由于惯性将会向上移动,接通电极。

注意:

在使用水银开关时,须特别小心,不要弄破外壳,以免水银中毒或破坏环境

图2.2水银开关

2.4仿真电路图

仿真原理图如图2.3所示

图2.3仿真电路

三.软件设计

3.1主程序流程图

通过软件设计思路分析，得到该系统的主程序流程图3.1所示：

图3.1主流程图

3.2程序清单

程序清单如下：

//程序名:

16位LED摇摇棒程序———祝你成功

//说明:

单片机89S52,晶振12M

//------------------------------------------------

//**嵌入文件**

//------------------------------------------------

#include//51单片机硬件资源参数说明

//------------------------------------------------

//**变量说明**

//------------------------------------------------

unsignedcharBZ;

unsignedcharcodeGB_16[]=//汉字字模

{

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,//（空）

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,//（空）

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x08,0x06,0x89,0x01,0xEF,0xFF,//祝

0x7A,0xFF,0x9C,0x01,0x88,0x83,0x00,0x41,

0x7F,0x30,0xFE,0x1F,0xA2,0x0F,0x22,0x00,

0xA2,0x7F,0x3E,0xFF,0x7F,0xC0,0x02,0x70,

0x00,0x00,0x80,0x00,0x60,0x00,0xF8,0xFF,//你

0xEF,0x7F,0x06,0x10,0x40,0x08,0x20,0x0E,

0xB8,0x47,0x1E,0x43,0xF7,0xFF,0xD2,0x7F,

0x10,0x01,0x70,0x06,0x38,0x1C,0x10,0x08,

0x00,0x00,0x00,0x80,0x00,0x70,0xFC,0x3F,//成

0xF8,0x0F,0x88,0x10,0x88,0x30,0x88,0x1F,

0xC8,0x8F,0xBF,0x40,0xFE,0x67,0xC9,0x3F,

0x0A,0x3C,0x8E,0x77,0xEA,0xC1,0x48,0xF0,

0x00,0x00,0x08,0x20,0x08,0x60,0xF8,0x3F,//功

0xF8,0x3F,0x0C,0x10,0x08,0x90,0x10,0x68,

0x10,0x38,0xFF,0x1F,0xFE,0x07,0x10,0x20,

0x10,0x40,0xF0,0xFF,0xF8,0x7F,0x10,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,//（空）

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,//（空）

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

};

//**延时子程序**

//------------------------------------------------

voidDelayUs（unsignedintN）

{

unsignedintx;

for（x=0;x<=N;x++）;

}

//------------------------------------------------

//**外部中断0服务程序**

//------------------------------------------------

voidintersvr0（void）interrupt0using1

{

BZ=1;//标志置1,主程序将进入显示

}//程序状态

//**主程序**

//------------------------------------------------

voidmain（void）

{

inti;/

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