中北大学信息商务学院单片机课程设计第 1 页 共 10 页1引言随着计算机、微电子、信息技术的快速进步，智能化技术的开发速度越来越快 ,智能度越来越高 ,应用范围也得到了极大的扩展。在海洋开发、宇宙探测、工农业生产、军事、社会服务、娱乐等各个领域。在娱乐方面，场地的装饰离不开彩灯。在建筑方面也采用彩灯来装饰高楼大厦。彩灯又灵活多变的点亮方式，装饰效果非常好，特别时晚上使得高楼大厦更加漂亮。是彩灯的应用才使得城市的夜景非常迷人。它集中地运用了单片机、LED、 ，自动控制等技术，是典型的基于单片机的电子产品。单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit） ，常用英文字母的缩写 MCU表示单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机（最小系统） ，和计算机相比，单片机缺少了外围设备等。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。本文以 AT89C51单片机为控制核心，采用模块化的设计方案，运用 LED彩灯、按键等组成电路，实现彩灯在开启时满足不一样的闪亮方法。按键可以在彩灯使用的时候选择不同的亮法，使彩灯变化多样，键一可以使彩灯依次循环点亮，健二可以使彩灯从左到又从右到左循环点亮，三号键使两端灭，中间亮，再对半交替亮，然后再奇偶亮。通过按键能方便使用者选择不同样的亮法。2.设计任务与要求2.1 设计要求单片机为核心，设计一个节日彩灯控制器：P1.2开始，按此键则灯开始流动（由上而下） 。P1.3停止，按此键则停止流动，所有灯为暗。P1.4上，按此键则灯由上向下流动。P1.5下，按此键则灯由下向上流动。1.2 设计思路由按键控制功能的流水灯，LED工作的方式通过键盘的扫描实现。其中的LED采取共阳极接法，通过依次向连接LED的/口送出低电平，可实现题目要求的功能。根据设计任务要求介绍的彩灯控制电路的基本组成，可以确定彩灯控制器应由振荡电路、计数/时序分配电路、移位位寄存器和彩灯显示五部分组成。其框图如图1-1所示。中北大学信息商务学院单片机课程设计第 2 页 共 10 页振荡电路控制电路译码器LED 显示电路计数器图 1彩灯循环控制器硬件框图1.3 电路设计（Proteus 仿真通过）本节日彩灯控制器电路原理图，如下图所示，各按键功能与实验设计要求相同：2.代码设计:代码使用 keil uvision4 软件编辑，并编译为 HEX 文件。中北大学信息商务学院单片机课程设计第 3 页 共 10 页ORG 0000HAJMP STARTORG 0030HSTART: MOV P0,#0FFHMOV A,#0FEHJNB P1.2,LOOPJNB P1.3,LOOP1JNB P1.4,LOOP2JNB P1.5,LOOP3AJMP STARTLOOP: MOV P0,ALCALL DELJNB P1.3,LOOP1RL A AJMP LOOPLOOP1: MOV P0,#0FFHJNB P1.4,LOOP2JNB P1.5,LOOP3AJMP LOOP1LOOP2: JNB P1.2,LOOPJNB P1.3,LOOP1JNB P1.5,LOOP3MOV P0,ALCALL DELRL AAJMP LOOP2中北大学信息商务学院单片机课程设计第 4 页 共 10 页LOOP3: JNB P1.2,LOOPJNB P1.3,LOOP1JNB P1.4,LOOP2MOV P0,ALCALL DELRR AAJMP LOOP3DEL: MOV R5,#02HDEL1: MOV R6,#0F0HDEL2: MOV R7,#0F0HDEL3: DJNZ R7, DEL3DJNZ R6, DEL2DJNZ R5, DEL1RETEND3 AT89C51 单片机结构AT89C51是一种低功耗/低电压、高性能的八位 CMOS单片机，片内有一个 4KB的FLASH可编程可擦除只读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory） ，它采用了 CMOS工艺和 ATMEL公司的高密度非易失性存储器技术，而且其输出引脚和指令系统都与 MSC51兼容。片内置通用 8位中央处理器（CPU）和FLASH存储单元，片内的存储器允许在系统内改编程序或用常规的非易失性存储器编程。因此，AT89C51 是一种功能强、灵活性高且价格合理的单片机，可方便的应用于各种控制领域。3.1 主要特性(1)与 MCS-51产品指令系统兼容 (2)4K字节可编程闪烁存储器 (3)寿命：1000 写/擦循环(4)数据保留时间：10 年(5)全静态工作：0Hz-24Hz(6)三级程序存储器锁定中北大学信息商务学院单片机课程设计第 5 页 共 10 页(7)128*8位内部 RAM(8)32可编程 I/O线(9)两个 16位定时器/计数器(10)6个中断源 (11)可编程串行通道(12)低功耗的闲置和掉电模式另外，AT89C51 是用静态逻辑来设计的，其工作频率可下降到零并提供两种软件的省电方式-空闲方式和掉电方式。在空闲方式中，CPU 停止工作。在掉电方式中，片内振荡器停止工作，由于时钟被“冻结”，使一切功能都暂停，只保存片内 RAM中的内容，直到下次硬件复位为止。3.2 管脚说明VCC（40）：供电电压，其工作电压为 5V。GND（20）：接地。P0端口（P0.0-P0.7）：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 P1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/地址的第八位。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外部必须被拉高。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。 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。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（I LL）。P3口也可作为 AT89C51的一些特殊功能口，如下表 1所示。表 1 P3 端口引脚兼用功能表中北大学信息商务学院单片机课程设计第 6 页 共 10 页端口引脚P 3 . 0P 3 . 1P 3 . 2P 3 . 3P 3 . 4P 3 . 5P 3 . 6P 3 . 7第二功能R X D （ 串行输入口 ）T X D （ 串行输出口 ）( 外中断 0 ）T 1 ( 定时 / 计数 1 )( 外部数据存储器写选通 )( 外部数据存储器读选通 )( 外中断 1 ）T 0 （ 定时 / 计数 0 )_IN_WRDP3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。复位 RST(9)：复位输入。在振荡器运行时，有两个机器周期（24 个振荡周期）以上的高电平出现在此引脚时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，51 芯片便循环复位。复位后P3.0-P3.7 口均置 1，引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器 SFR 全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为 ROM 的 00H 处开始运行程序。复位操作不会对内部RAM 有所影响。ALE/ (30)：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地位PROG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。(29)：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指令期间，每个机器周PSEN期两次 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 信号将不出现。PSENEA/VPP(31)：当 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器 （0000H-_A_EAFFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时， 将内部锁定为 RESET；_A当 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(19)：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2(18)：来自反向振荡器的输出。其引脚图如图 3.1 所示。中北大学信息商务学院单片机课程设计第 7 页 共 10 页图 2.2 AT89C51 引脚图4 Proteus仿真加载目标代码文件 打开元器件单片机属性窗口，在“Program File”栏中添加上面编译好的目标代码文件“keil-1.hex”；在“Clock Frequency”栏中输入晶振频率为 12MHz。启动仿真如下页图所示:P1.2开始，按此键则灯开始流动（由上而下） 。中北大学信息商务学院单片机课程设计第 8 页 共 10 页P1.3停止，按此键则停止流动，所有灯为暗。P1.4上，按此键则灯由上向下流动。中北大学信息商务学院单片机课程设计第 9 页 共 10 页P1.5下，按此键则灯由下向上流动。5 结论经过几天的努力，终于完成了本学期的单片机课程设计，过程虽是辛苦的，但从中我学到了很多东西。首先巩固了课上学习的理论知识，对于计算机汇编语言的系统化整体化有了更深的认识。在编写程序的过程中遇到了很多困难经过反复修改不断修正最终才能得以执行。再次是经过搜集资料基本了解了 proteus 软件的使用。整个设计过程最大的收获就是意识到理论知识扎实的重要性，实践是建立在理论之上的。中北大学信息商务学院单片机课程设计第 10 页 共 10 页参考文献1何立民单片机与嵌入式系统应用J 基于 HCS12 的小车智能控制系统设计2007，(3) ：51-53,57 2滕志军今日电子J基于超声波检测的倒车雷达设计2006,(9):15-173刘湘涛, 江世明单片机原理与应用M 北京：电子工业出版社 ,2006：1-44何立民单片机初级教程M 北京: 北京航空航天大学出版社，1999：25-32 5 周航慈单片机程序设计基础M 北京: 北京航空航天大学出版社，2004：2606 张俊谟, 单片机中级教程原理与应用J 北京航空航天大学出版社 2007,45-12