提供全套毕业论文，各专业都有郑州工业应用设计学院课程设计说明书题目： 花样流水灯设计姓 名： 院 （系）：机电工程学院 专业班级：11级电气工程及其自动化四班学 号：1202120420 指导教师： 成 绩： 时间： 2014 年 12 月 23 日至 2014 年 12 月 29日郑州工业应用设计学院课程设计任务书题 目: 花样流水灯设计 专业、班级 12级电气工程及其自动化四班学号 1202120420姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容：利用单片机控制16个发光二极管模拟的彩灯按照一定的规律点亮、熄灭、闪烁。基本要求：1.实现发光二极管的多样化显示；2.利用proteus软件完成设计电路和仿真；3.掌握相关芯片和电子元件的使用方法；4.通过此次设计将单片机软硬件结合起来对程序进行编辑、校验，锻炼实践能力和理论联系实际的能力。主要参考资料：1李全利，单片机原理及接口技术M，高等教育出版社2王文杰，单片机应用技术M，冶金工业出版社3朱清慧，PROTEUS教程电子线路设计、制版与仿真M，清华大学出版社4单片机实验指导书，天煌教仪5彭伟，单片机C语言程序设计实训100例M，电子工业出版社完 成 期 限： 2014.12.23-2014.12.29 指导教师签名： 课程负责人签名： 年 月 日目录绪论11 课程设计的目的和要求21.1 设计目的21.2 设计要求22 总体设计32.1 硬件总体设计32.1.1 设计思想32.1.2 原件清单32.1.3 模块分析32.2软件总体设计43 硬件设计53.1 AT89C51单片机的硬件结构53.1.1主要特性63.1.2主要引脚功能63.1.3外部总线结构73.1.4振荡器特性83.1.5芯片擦除83.2硬件电路设计83.2.1震荡电路83.2.2LED电路显示103.2.3复位电路114软件设计134.1主程序设计134.2子程序设计144.3流水灯控制码程序设计144.4程序流程图155使用proteus软件调试仿真说明165.1 Proteus的介绍165.2 Proteus的特点165.3 Proteus的使用方法165.4电路原理图的设计方法175.5仿真过程186测试数据207附录217.1花样流水灯程序217.2花样流水灯总线路图22结束语24参考文献25I绪论随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯不断变化闪烁。LED灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但目前市场上各式样的LED灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一旦制作成品只能按照固定的模式闪亮，不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。这种彩灯控制器结构往往有芯片过多、电路复杂、功率损耗大等缺点。此外从功能效果上看，亮灯模式少而且样式单调，缺乏用户可操作性，影响亮灯效果。因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。流水灯是一串按一定的规律像流水一样连续闪亮。流水灯控制是可编程控制器的一个应用，其控制思想在工业控制技术领域也同样适用。流水灯控制可用多种方法实现，但对现代可编程控制器而言，利用移位寄存器实现最为便利。通常用左移寄存器实现灯的单方向移动；用双向移位寄存器实现灯的双向移动。本案例利用价格低廉的AT89C51系列单片机控制基色LED灯泡从而实现丰富的变化。关键词：AT89C51，LED灯，单片机，花样流水灯11 课程设计的目的和要求1.1 设计目的近年来随着科技的发展，单片机的应用正在不断走向深入，同时带动传统控制检测日新月异更新，在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象点的软件结合，加以完善。流水灯，可以更简单、方便的使用。通过本课程设计使学生进一步巩固单片机原理及应用的基本概念、基本理论，分析问题的基本方法，增强系统地运用已学的理论知识解决实际问题的能力和查阅资料的能力。培养一定的自学能力和独立分析问题、解决问题的能力，能通过独立思考、查阅工具书、参考文献，寻找解决方案。1.2 设计要求设计流水灯的基本要求：设计一个流水灯，应用AT89C51试验系统，电路开启后红、绿两种颜色的灯在时钟信号作用下按一定规律转换状态。 2 总体设计2.1 硬件总体设计2.1.1 设计思想整个系统工作由软件程序控制运行，根据需要，可以上电后系统经过初始化，入用户设定模式状态。基于AT89C51单片机的彩灯控制方案，实现对LED彩灯的控制。本方案以AT89C51单片机作为主控核心，与驱动等模块组成核心主控制模块。在主控模块上设有晶振电路和16个LED显示二极管，根据需要编写若干种亮灯模式，根据各种亮灯时间的不同需要，在不同时刻输出灯亮或灯灭的控制信号。2.1.2 原件清单2.1.3 模块分析（1）核心部件89C51单片机是整个彩灯循环系统的核心是控制彩灯循环闪烁等等一切功能的部件；其中内部有ROM、有RAM、有并行I/O口等，在51单片机内部有一个CPU用来运算、控制，有四个并行I/O口，分别是P0、P1、P2、P3，有ROM，用来存放程序，有RAM，用来存放中间结果，此外还有定时/计数器，串行I/O口，中断系统，以及一个内部的时钟电路。（2）复位系统 电路中C1、R2组成复位电路，它的作用是将单片机内部特殊功能寄存器和端口寄存器恢复到初始状态，从内部FLASH存储器的初始状态开始执行（3）震荡系统 单片机本身如同一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作，电路应在唯一的时钟信号控制下，严格地按规定时序工作。而时钟电路就用于产生单片机工作所需要的时钟信号。（4）闪烁系统利用单片机的P口控制LED的发光闪烁，再利用编程实现流水灯的电路，用软件来实现对LED的控制，每个LED接一个限流电阻，来控制流入LED发光管的电流。复位电路AT89C51核心部件闪烁系统震荡系统图2-1 硬件系统方框图2.2软件总体设计用查表的方法控制点亮流水灯 DB 0FFH,7FH,3FH,0FH,7H,1H,0H,0H,1H,7H,0FH,3FH,7H,0FFH DB 7FH,3FH,0FH,7H,1H,0H,0H,1H,7H,0FH,3FH,7H DB 7FH,3FH,0FH,7H,1H,0H,0H,1H,7H,0FH,3FH,7H DB 0FFH,7FH,3FH,0FH,7H,1H,0H,0H,1H,7H,0FH,3FH,7H,0FFH 3 硬件设计3.1 AT89C51单片机的硬件结构由图3-1可以看出，单片机内部主要包含下列几个部件：u 一个8位CPU； u 一个时钟电路； u 4Kbyte程序存储器； u 128byte数据存储器； u 两个16位定时/计数器； u 64Kbyte扩展总线控制电路； u 四个8-bit并行I/O端口； u 一个可编程串行接口； u 五个中断源，其中包括两个优先级嵌套中断。 图3-1 AT89C51硬件结构框图3.1.1主要特性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。3.1.2主要引脚功能1.电源引脚Vcc和Vss Vcc：电源端，接5V。 Vss：接地端。 通常在Vcc和Vss引脚之间接0.1高频滤波电容。 2.时钟电路引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1：接外部晶振和微调电容的一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输入，若使用外部TTL时钟时，该引脚必须接地。 XTAL2：接外部晶振和微调电容的另一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输出，若使用外部TTL时钟时，该引脚为外部时钟的输入端。 3.地址锁存允许ALE 在系统扩展时，ALE用于控制地址锁存器锁存P0口输出的低8位地址，从而实现数据与低位地址的复用。当单片机上电正常工作后，ALE端就周期性地以时钟频率的1/6的固定频率向外输出正脉冲信号，ALE的负载能力为8个LSTTL器件。 4.外部程序存储器读选通信号 是读外部程序存储器的选通信号，低电平有效。CPU从外部存储器取指令时，它在每个机器周期中两次有效。 5.程序存储器地址允许输入端 /VPP 当 为高电平时，CPU执行片内程序存储器指令，但当PC中的值超过0FFFH时，将自动转向执行片外程序存储器指令。当 为低电平时，CPU只执行片外程序存储器指令。对于8031，由于其无片内ROM，故 必须接低电平。 6.复位信号RST 该信号高电平有效，在输入端保持两个机器周期的高电平后，就可以完成复位操作。此外，该引脚还有掉电保护功能，若在该端接5V备用电源，在使用中若Vcc掉电，可保护片内RAM中信息不丢失。 7.输入/输出口引脚P0、P1、P2和P3 P0口（P0.0P0.7）：该端口为漏极开路的8位准双向口，负载能力位8高LSTTL负载，它为8位地址线和8位数据线的复用端口。 P1口（P1.0P1.7）：它是一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O口，P1口的驱动能力为4个LSTTL负载。 P2口（P2.0P2.7）：它为一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O口，P2口的