单片机控制的花样流水灯设计_毕业论文1

1、目录引言31. 绪论42 相关元件及电路设计42.1 AT89C52芯片功能特性及应用42.2 AT89C5252单片机52.2.1 AT89C52单片机的硬件结构5主要性能参数62.2.3 AT89C52管脚说明72.2.4 外部总线构成112.3 单片机时钟电路及时钟时序单位12单片机的复位132.4.1 复位状态132.4.2 复位电路143.Keil C51开发系统基本知识Keil C51开发系统基本知识154 电路及程序设计164.1 电路原理图设计16总结17参考文献18附录19引言单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。随着电子技术和微机计算机的迅速发展，单片机的档次不断提高，其应用领域也在不断的扩大，已在工业控制、尖端科学、智能仪器仪表、日用家电、汽车电子系统、办公自动化设备、个人信息终端及通信产品中得到了广泛的应用，成为现代电子系统中最重要的智能化的核心部件。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只

2、需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。单片机经过1、2、3、3代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。目前，一个学习与应用单片机的高潮正在工厂、学校及企事业单位大规模地兴起。学习单片机的最有效方法就是理论与实践并重，本文笔者用AT89C52单片机自制了一款简易的流水灯，重点介绍了其软件编程方法，以期给单片机初学者以启发更快地成为单片机领域的优秀人才。1. 绪论当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。目前，一个学习与应用单片机的高潮正在工厂、学校及企事业单位大规模地兴起。本设计用AT89C51单片机自制了一款简

3、易的花样流水灯，介绍了其硬件电路及软件编程方法，在实践中体验单片机的自动控制功能。该设计具有实际意义，可以在广告业、媒体宣传、装饰业等领域得到广泛应用。学习单片机的最有效方法就是理论与实践并重，现在我把单片机流水灯设计作为一个课程设计，需要更深的去了解单片机的很多功能，努力的去查找资料。本课题将以发光二极管作为发光器件，用单片机自动控制，实现一个简易的花样流水灯设计。2 相关元件及电路设计 AT89C52芯片功能特性及应用单片机在我们的日常生活和工作中无处不在、无处不有：家用电器中的电子表、洗衣机、电饭褒、豆浆机、电子秤；住宅小区的监控系统、电梯智能化控制系统；汽车电子设备中的ABS、GPS、ESP、TPMS；医用设备中的呼吸机，各种分析仪，监护仪，病床呼叫系统；公交汽车、地铁站的IC卡读卡机、滚动显示车次和时间的LED点阵显示屏；电脑的外设，如键盘、鼠标、光驱、打印机、复印件、 机、调制解调器；计算机网络的通讯设备；智能化仪表中的万用表，示波器，逻辑分析仪；工厂流水线的智能化管理系统，成套设备中关键工作点的分布式监控系统；导弹的导航装置，飞机上的各种仪表等等。有资料表明：2007年全

4、球单片机的产值达到151亿美元，我国单片机的销售额达到400亿元人民币，我国每年单片机的需求量达50至60亿片，是全球单片机的最大市场。可以说单片机已经渗透到了我们生活的各个领域。AT89C52是美国Atmel公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含8KB的可反复檫写的程序存储器和12B的随机存取数据存储器（RAM），器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内配置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可灵活应用于各种控制领域。AT89C52单片机属于AT89C51单片机的增强型，与Intel公司的80C52在引脚排列、硬件组成、工作特点和指令系统等方面兼容。其主要工作特性是：（1）片内程序存储器内含8KB的Flash程序存储器，可擦写寿命为1000次；（2）片内数据存储器内含256字节的RAM；（3）具有32根可编程I/O口线；（4）具有3个可编程定时器；（5）中断系统是具有8个中断源、6个中断矢量、2个级优先权的中断结构；（6）串行口是具有一个全双工的可编程串行通信口；（7）具有一个数

5、据指针DPTR；（8）低功耗工作模式有空闲模式和掉电模式；（9）具有可编程的3级程序锁定位；（10）AT89C52工作电源电压为5（1+0.2）V，且典型值为5V；在AT89C52芯片内部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。反相放大器的输入端为引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2，在芯片的外部通过这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容C1、C2形成反馈电路，可构成稳定的自激振荡器，振荡频率通常是24MHz。若晶体振荡器频率高，则系统的时钟频率也高，单片机的运行速度也就快2.2 AT89C5252单片机 AT89C52单片机的硬件结构AT8952系列单片机内部采用模块式结构，其结构组成框图如图1所示。图1 AT8952系列单片机组成框图由图1可见，MCS-52系列单片机主要由以下部件通过片内总线连接而成：中央处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM）、并行输入/输出口（P0口P3口）、串行口、定时器/计数器、中断控制、总线控制及时钟电路。主要性能参数 8K字节可重擦写Flash闪速存储器 1000次可擦写周期 全静态操作：0Hz-24MHz 三级加密程序存储器 256

6、8字节内部RAM 32个可编程I/O口线 3个16位定时/计数器 8个中断源 可编程串行UART通道 低功耗空闲和掉电模式图 2 AT89C52外部引脚图 AT89C52管脚说明VCC：电源GND：接地P0口：P0口是一个8位漏级开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0口端口写“1”时，引脚作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接受指令字节：在程序效验时，输出指令字节。程序效验时，需要外部上拉电阻。 P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位是双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑电平。对P1口写“1”时，内部上拉电阻的原因，将输出电流ILL。此外，与AT89C51不同之处是，P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和输出（P1.1/T2EX），具体如下表所示。引脚号功能特性T2（定时/计数器2外部计数脉冲输入），时钟输出T2EX定时/计数2捕获/重装载触发和方向控制在Flash编程和

7、校验时，P1口接收低8位地址字节。 P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲级可驱动吸收或输出电流4个TTL逻辑电平。对P2口写“1”时，通过内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流ILL。 在访问外部好曾许存储器或用16位地址读取外部数据存储器时，P2口送出高8位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在Flash编程和校验时，P2口接收低8位地址字节和一些控制信号。P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑电平。对P3口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入端口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流ILL。P3口除了作为一般、的I/O口线外，更重要的是它的第二功能，如下表所示。表 2 P3口引脚第二功能引脚号第二功能RXD（串行输入）TXD（串行输出）INT0（外部中断0）INT1（外部中断1）T0（定

8、时器0外部输入）T1（定时器1外部输入）WR（外部数据存储器写选通）RD（外部数据存储器读选通）在Flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。 RST：复位输入。晶振工作时，RST脚持续2个机器周期以高电平将使用单片机复位。 ALE/：地址锁存器控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。在Flash编程时，此引脚（）也使用作编程输入脉冲。 在一般情况下，ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。 如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作无效。这一位置“1”，ALE仅在执行MOVX或MOVC指令时有效。否则，ALE将被微弱拉高。这个ALE使能标志位的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。 ：外部程序储存器选通信号（）是外部程序存储器选通信号。当AT89C52从外部程序存储器执行外部代码时，在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据储存器时，将不被激活。 ：访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000HFFFFH的外部程序存储器读取指令，端必

9、须保持低电平（接地）。为了执行内部程序指令，应该接VCC。 在flash编程期间，也接受12伏VPP电压。 XTA L1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。 XTA L2：振荡器反相放大器的输出端。MCS-52系列单片机的引脚封装主要有： PDIP40、PLCC44和PQFP/TQFP44。不同封装的芯片其引脚的排列位置有所不同，但他们的功能和特性都相同。方形封装（PLCC44和POFP/TQFP44）有44引脚，其中4个NC为空引脚。采用40引脚PDIP封装的80C52单片机的引脚排列及逻辑符号如图2所示。由于工艺及标准化等原因，芯片的引脚数量是有限的，但单片机为实现控制所需要的信号数目却远远超过其引脚数目。为解决这一矛盾，单片机的某些信号引脚被赋以双重功能。1）电源及电源复位引脚：（1）VCC（40脚）：正常操作时接+5V直流电源。（2）VSS (20脚)：接地端。图3 40引脚PDIP封装的80C52单片机的引脚排列及逻辑符号图（3）RST/VPD（9脚）：复位信号输入端。在该引脚上输入一定时间（约两个机器周期）的高电平将使单片机复位。该引脚的第二功能是VPD，即备用电源输入端。当主电源发生故障，降低到低电平规定值时，可将+5V备用电源自动接入VPD端，以保护片内RAM中的信息不丢失，使复电后能继续正常运行。（4）/VPP（31脚）：访问程序存储器控制信号/编程电源输入。当保持高电平时，访问

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