《单片机原理与应用》课程设计报告范本155811.docx

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《单片机原理与应用》课程设计报告范本155811

江西理工大学应用科学学院信息工程系

单片机原理与应用课程设计报告

设计题目：

跑马灯实验

专业：

电子信息工程

班级：

学号：

08

参与人员：

指导老师：

王苏敏

完成日期：

2015/1/20

指导老师评语：

得分：

指导教师签名：

目录

1设计任务和性能指标1

1.1设计任务1

1.2性能指标1

2设计方案2

2.1需求分析2

2.2方案论证2

3系统硬件设计3

3.1AT89C513

3.2灯控制电路设计3

3.3时钟电路控制4

3.4PROTEUS仿真软件的使用4

4系统软件设计5

4.1JNB伪指令5

4.2MOV伪指令5

4.3DELAY6

4.4keil软件的使用6

5调试步骤7

5.1调试步骤7

5.2性能分析7

6设计总结8

参考文献9

附录1系统硬件电路图10

附录2程序清单11

1设计任务和性能指标

1.1设计任务

选择采样AT89C51，发光二极管，晶振，排阻，光柱，开关等器件，使用汇编语言实现三种跑马灯闪烁方式，实现跑马灯动态显示效果设计。

实现八个LED灯的从上往下闪烁，从下往上闪烁，每两个闪烁一次，可结合跑马灯的排布以及程序设计实现各种跑马灯动态显示效果。

（1）设计硬件电路，画出电路原理图。

（2）画出程序流程图。

（3）写出汇编语言代码。

通过本课程设计单片机系统设计思路和基本步骤，熟练用proteus和keil软件。

1.2性能指标

本实验需要完成的任务有：

（1）使八路LED轮流点亮。

（2）跑马灯有两种以上点亮形式。

（3）设计按键选择跑马灯的电路形式。

（4）创新功能：

可以控制跑马灯的亮灭时间，闪烁频率。

2设计方案

2.1需求分析

本次实验需要用AT89C51芯片的P1口来控制八个跑马灯的亮灭，用“0”和“1”对P1口赋值，“1”为亮，“0”为灭。

由于还需要控制跑马灯的闪烁方式和闪烁频率，用DELY函数来改变闪烁频率。

所以本实验中用P2.0，P2.2，P2.4外接三个开关按钮来控制跑马灯的闪烁方式。

用P0.0，P0.1，P0.2外接三个开关按钮来控制跑马灯的闪烁频率。

2.2方案论证

在日常生活中，我们总能看到花样百出的流水灯光，但随着电子技术的飞速发展，人们对灯的花样要求也越来越高，如交错、全亮、全灭显示等，因此跑马灯得到广泛的应用。

用开关按键控制八个跑马灯的闪烁方式和亮灭时间，闪烁频率。

程序流程图：

3系统硬件设计

3.1AT89C51

AT89C51引脚图

AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。

AT89C51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。

主要特性：

1·与MCS-51兼容,

2·4K字节可编程FLASH存储器

·3寿命：

1000写/擦循环

4·数据保留时间：

10年

5·全静态工作：

0Hz-24MHz

·6三级程序存储器锁定

7128×8位内部RAM

·832可编程I/O线

·9两个16位定时器/计数器

10·5个中断源

11·可编程串行通道

·12低功耗的闲置和掉电模式

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。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。

在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。

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。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，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口作为低八位地址接收。

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，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。

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。

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，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：

口管脚备选功能

P3.0RXD（串行输入口）

P3.1TXD（串行输出口）

P3.2/INT0（外部中断0）

P3.3/INT1（外部中断1）

P3.4T0（计时器0外部输入）

P3.5T1（计时器1外部输入）

P3.6/WR（外部数据存储器写选通）

P3.7/RD（外部数据存储器读选通）

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

RST：

复位输入。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：

当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。

在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。

然而要注意的是：

每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。

此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。

另外，该引脚被略微拉高。

如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

/PSEN：

外部程序存储器的选通信号。

在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。

但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

/EA/VPP：

当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。

注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。

在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

XTAL1：

反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：

来自反向振荡器的输出。

用P1口引脚连接LED灯，P0.0，P0.1，P0.2引脚连接三个开关，分别控制LED闪烁灯的闪烁频率和亮灭时间。

P2.0，P2,.2，P2，4引脚连接三个开关，分别控制LED闪烁灯的闪烁方式。

XTAL1，XTAL2连接晶振，RST（复位引脚）外界一个电容。

P3.2引脚连到两个三与门。

3.2灯控制电路设计

如上图所示，用光柱替代八个LED灯，用AT89C51芯片的P1端口对八个LED灯进行控制，对P1口赋值，“0”为灭，“1”为亮，用过软件编程，可是八个LED等的闪烁方式为：

从上到下闪烁，从下往上闪烁，和每次两个连续LED灯闪烁。

3.3时钟电路设计

 如上图所示，采用内部时钟产生方式，在XTAL1 和XTAL2 两端跨 接晶体或陶瓷振荡器，与内部反相器构成稳定的自击震荡。

其发出的 时钟脉冲直接送入片内定时控制部件。

3.4PROTEUS仿真软件的使用

打开proteus软件，新建一个文本文件，单击P按钮打开pickdevices

在keywords中选择本实验中所要用到的元器件。

选好后在文本框中布线路图，画好线路图后，将keil中编译生成的hex文件加载到AT89C51芯片中。

然后进行调试，观察跑马灯的闪烁方式和闪烁频率。

4系统软件设计

4.1JNB伪指令

为零则跳转。

1，JNBP2.0,S1

JNBP2.2,S3

JNBP2.4,S5

当与P2.0相连的开关被按下时，则P2.0为零，此时跳转到程序S1，此时八个LED等闪烁方式为从上往下依次亮。

当与P2.2相连的开关被按下时，则P2.2为零，此时跳转到程序S3，此时八个LED等闪烁方式为从下往上依次亮。

当与P2.4相连的开关被按下时，则P2.4为零，此时跳转到程序S5，此时八个LED等闪烁方式为每次连续两个LED亮。

S1:

MOVA,#01H

LP1:

MOVP1,A

LCALLDELAY

JNBP2.2,S3

JNBP2.4,S5

RLA

LJMPLP1

中的JNB的作用是当八个LED灯从上往下闪烁时。

（1）如果与P2.2相连的开关被按下，则八个LED等的是很闪烁方式会变为从下往上闪烁。

（2）如果与P2.4相连的开关被按下，则八个LED等的是很闪烁方式会变为每次连续两个LED亮。

2，DELAY:

JNBP0.0,DELAY1

JNBP0.1,DELAY2

JNBP0.2,DELAY3

DELAY1:

MOVR0,#0FFH

D1:

MOVR1,#0FFH

D2:

NOP

NOP

L2:

DJNZR1,D2

DJNZR0,D1

RET

DELAY2:

MOVR2,#0AAH

D3:

MOVR3,#0AAH

D4:

NOP

NOP

L3:

DJNZR3,D4

DJNZR2,D3

RET

DELAY3:

MOVR4,#066H

D5:

MOVR5,#066H

D6:

NOP

NOP

L4:

DJNZR5,D6

DJNZR4,D5

RET

中的JNB的作用是选择延时程序，

（1）当与P0.0相连的开关被按下，则P0.0为零时，此时跳转到程序DELAY1，此时八个LED的闪烁频率为最慢。

（2）当与P0.1相连的开关被按下，则P0.1为零时，此时跳转到程序DELAY2，此时八个LED的闪烁频率速度一般。

（3）当与P0.2相连的开关被按下，则P0.2为零时，此时跳转到程序DELAY3，此时八个LED的闪烁频率为最快

4.2MOV伪指令

1:

MOVA,#01H

LP1:

MOVP1,A

LCALLDELAY

JNBP2.2,S3

JNBP2.4,S5

RLA

LJMPLP1

S3:

MOVA,#80H

LP2:

MOVP1,A

LCALLDELAY

JNBP2.0,S1

JNBP2.4,S5

RRA

LJMPLP2

S5:

MOVA,#03H

MOVP1,A

LCALLDELAY

JNBP2.0,S1

JNBP2.2,S3

MOVA,#0CH

MOVP1,A

LCALLDELAY

JNBP2.0,S1

JNBP2.2,S3

MOVA,#30H

MOVP1,A

LCALLDELAY

JNBP2.0,S1

JNBP2.2,S3

MOVA,#0C0H

MOVP1,A

LCALLDELAY

JNBP2.0,S1

JNBP2.2,S3

LJMPS5

用MOV伪指令对八个跑马灯赋值。

给P1.0-P1.7赋值，为“1”时，相应的LED灯会亮，当给P1.0-P1.7赋值为00000001时，则只有和P1.0引脚相连的LED灯（最上面的LED灯）会亮，再用延时函数DELAY后，再给P1.0-P1.7赋值为00000010，只有和P1.1引脚相连的LED灯（第二个LED灯）会亮，此时，第一个LED灯亮了之后第二个LED再亮。

（1）在程序S1中，依次给P1口赋值为00000001,00000010，00000100,00001000,00010000,00100000,01000000,10000000。

实现了八个跑马灯从上往下闪烁的方式。

（2）在程序S3中，依次给P1口赋值为10000000,01000000,00100000,00010000,00001000,00000100,00000010，00000001。

实现了八个跑马灯从下往上闪烁的方式。

（3）在程序S5中，依次给P1口赋值为00000011,00001100,00110000,11000000。

实现了八个跑马灯连续两个闪烁的方式。

4.3DELAY

延时函数

DELAY:

JNBP0.0,DELAY1

JNBP0.1,DELAY2

JNBP0.2,DELAY3

DELAY1:

MOVR0,#0FFH

D1:

MOVR1,#0FFH

D2:

NOP

NOP

L2:

DJNZR1,D2

DJNZR0,D1

RET

DELAY2:

MOVR2,#0AAH

D3:

MOVR3,#0AAH

D4:

NOP

NOP

L3:

DJNZR3,D4

DJNZR2,D3

RET

DELAY3:

MOVR4,#066H

D5:

MOVR5,#066H

D6:

NOP

NOP

L4:

DJNZR5,D6

DJNZR4,D5

RET

END

用延时函数控制跑马灯的闪烁频率和亮灭时间，DELAY1为频率最慢，DELAY2频率一般，DELAY3频率最快。

DELAY:

JNBP0.0,DELAY1

JNBP0.1,DELAY2

JNBP0.2,DELAY3

用JNB伪指令选择DELAY函数。

4.4keil软件的使用。

（1）打开keil软件，单击project/newvisionproject,在D盘下新建文件夹T4，然后新建一个空的文件，保存为T4.asm。

右击SourceGroup1/ADDfilestogroup/。

将T4.asm添加到group1中。

（2）在空文件中编写程序，然后编译文件，直到编译出现“0”错误时，单击targetoption/output把createHEXfiles前面的方框中勾上，生成的HEX文件将被加载到AT89C51芯片中。

5调试步骤与性能分析

5.1调试步骤

打开proteus仿真软件，单击全速运行。

（1）按下与P2.0相连的按键，则八路跑马灯从上往下依次点亮，按下与P0.0相连的按键，跑马灯的闪烁频率最慢，按下与P0.1相连的按键，跑马灯的闪烁频率一般，按下与P0.2相连的按键，跑马灯的闪烁频率最快。

（2）按下与P2.2相连的按键，则八路跑马灯从下往上依次点亮，按下与P0.0相连的按键，跑马灯的闪烁频率最慢，按下与P0.1相连的按键，跑马灯的闪烁频率一般，按下与P0.2相连的按键，跑马灯的闪烁频率最快。

（3）按下与P2.2相连的按键，则八路跑马灯每次连续两个点亮，按下与P0.0相连的按键，跑马灯的闪烁频率最慢，按下与P0.1相连的按键，跑马灯的闪烁频率一般，按下与P0.2相连的按键，跑马灯的闪烁频率最快。

5.2性能分析

本实验实现了八路跑马灯的三种不同闪烁方式，还有三种不同闪烁频率。

三种闪烁方式分别为：

从上往下闪烁，从下往上闪烁，每次连续两个闪烁。

三种闪烁频率为：

快，一般，慢。

6设计总结

通过这次课程设计,加强了我们动手、思考和解决问题的能力. 

  此次为期两周的课程设计，我加深了对单片机以及汇编语言的认识和理解，使各部分的知识得到了进一步的巩固。

将平时学的理论知识真正应用到实际中，实现了学与用相结合，应用单片机这一开发环境，软硬件结合来达到设计一实物的目的。

同时还了解了两个专业软件：

KEIL C和PROTEUS仿真软件，现在基本熟悉了他们的应用与相关知识。

此次课程设计，关键的是整个课设过程，这中间有着我们的辛勤劳动和认真的思考，过程有些枯燥，但却十分有意义。

仿真和程序的编写都会遇到很多问题，但我们保持耐心，认真对待，问题终会解决。

整个过程认真坚持下来，你会收获很多，体会很多，不管是对以后的学习，还是对我们的自身本事的锻炼，这些都是我们非常宝贵的财富。

课设过程中遇到的苦难，通过对设计的认真分析以及与同学们的讨论，找到了其中的出错点，将其改正，每个问题都这样一一改正，整个课设完成的十分成功。

此次课设还锻炼了我们的动手能力，开阔了我们的思维境界，使我们的知识更丰富，不仅加深了我们对所学专业的认识，更增加了我们对所学专业的兴趣！

参考文献

《单片机原理及应用》中国铁道出版社江世明黄同成编著

《PROTEUS入门实用教程》 机械工业出版社周润景编著

附录1系统硬件电路图

附录2程序清单

ORG0000H

LJMPSTART

ORG0003H

LJMPINTER0

ORG0040H

START:

MOVA,#00H

SETBIT0

SETBEX0

SETBEA

SETBIT1

SETBEX1

LOOP:

MOVP1,A

LCALLDELAY

RLA

LJMPLOOP

INTER0:

JNBP2.0,S1

JNBP2.2,S3

JNBP2.4,S5

SJMPEXIT

S1:

MOVA,#01H

LP1:

MOVP1,A

LCALLDELAY

JNBP2.2,S3

JNBP2.4,S5

RLA

LJMPLP1

S3:

MOVA,#80H

LP2:

MOVP1,A

LCALLDELAY

JNBP2.0,S1

JNBP2.4,S5

RRA

LJMPLP2

S5:

MOVA,#03H

MOVP1,A

LCALLDELAY

JNBP2.0,S1

JNBP2.2,S3

MOVA,#0CH

MOVP1,A

LCALLDELAY

JNBP2.0,S1

JNBP2.2,S3

MOVA,#30H

MOVP1,A

LCALLDELAY

JNBP2.0,S1

JNBP2.2,S3

MOVA,#0C0H

MOVP1,A

LCALLDELAY

JNBP2.0,S1

JNBP2.2,S3

LJMPS5

EXIT:

RETI

DELAY:

JNBP0.0,DELAY1

JNBP0.1,DELAY2

JNBP0.2,DELAY3

DELAY1:

MOVR0,#0FFH

D1:

MOVR1,#0FFH

D2:

NOP

NOP

L2:

DJNZR1,D2

DJNZR0,D1

RET

DELAY2:

MOVR2,#0AAH

D3:

MOVR3,#0AAH

D4:

NOP

NOP

L3:

DJNZR3,D4

DJNZR2,D3

RET

DELAY3:

MOVR4,#066H

D5:

MOVR5,#066H

D6:

NOP

NOP

L4:

DJNZR5,D6

DJNZR4,D5

RET

END