PROTEUS跑马灯单片机课程设计.docx
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PROTEUS跑马灯单片机课程设计
三、电路设计及功能说明,硬件原理框图及电路图(包括接口芯片简介);
本次设计采用AT89C52芯片驱动可编程接口芯片8255的扩展来实现LED灯的多种显示方式。
让AT89C52芯片的P0口与8255芯片的三态双向数据总线D0~D7连接,实现数据传送。
当CPU执行输入输出指令时,通过它实现8位数据的读/写操作,控制字和状态信息也通过数据总线传送。
8255的地址选择线A1、A0分别与AT89C52的P2.7和P2.6连接,通过定义不同的地址来定义8255芯片PA口和PB口的工作方式。
读写命令线分别与单片机的读写命令线相连,片选线直接接地,复位线RESET接单片机的P2.5。
同时PA口与8个LED灯顺序连接。
PB口与8个LED灯逆序连接,通过按键控制可以选择不同的运行模式,实现多种跑马灯的运行模式。
硬件原理框图
电路图
接口芯片简介
(1)AT89C52
AT89C52是51系列单片机的一个型号,它是ATMEL公司生产的。
AT89C52是一个低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes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,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。
AT89C52有40个引脚,32个外部双向输入/输出(I/O)端口,同时内含2个外中断口,3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,2个读写口线,AT89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。
其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起,特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式,以适应不同产品的需求。
主要功能特性:
·兼容MCS51指令系统·8k可反复擦写(>1000次)FlashROM
·32个双向I/O口·256x8bit内部RAM
·3个16位可编程定时/计数器中断·时钟频率0-24MHz
·2个串行中断·可编程UART串行通道
·2个外部中断源·共6个中断源
·2个读写中断口线·3级加密位
·低功耗空闲和掉电模式·软件设置睡眠和唤醒功能
(2)8255芯片
8255特性
(1)一个并行输入/输出的LSI芯片,多功能的I/O器件,可作为CPU总线与外围的接口.
(2)具有24个可编程设置的I/O口,即使3组8位的I/O口为PA口,PB口和PC口.它们又可分为两组12位的I/O口,A组包括A口及C口(高4位,PC4~PC7),B组包括B口及C口(低4位,PC0~PC3).A组可设置为基本的I/O口,闪控(STROBE)的I/O闪控式,双向I/O3种模式;B组只能设置为基本I/O或闪控式I/O两种模式,而这些操作模式完全由控制寄存器的控制字决定.
8255引脚功能
RESET:
复位输入线,当该输入端处于高电平时,所有内部寄存器(包括控制寄存器)均被清除,所有I/O口均被置成输入方式。
CS:
芯片选择信号线,当这个输入引脚为低电平时,即/CS=0时,表示芯片被选中,允许8255与CPU进行通讯;/CS=1时,8255无法与CPU做数据传输
RD:
读信号线,当这个输入引脚为低电平时,即/RD=0且/CS=0时,允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息,即CPU从8255读取信息或数据。
WR:
写入信号,当这个输入引脚为低电平时,即/WR=0且/CS=0时,允许CPU将数据或控制字写入8255。
D0~D7:
三态双向数据总线,8255与CPU数据传送的通道,当CPU执行输入输出指令时,通过它实现8位数据的读/写操作,控制字和状态信息也通过数据总线传送。
PA0~PA7:
端口A输入输出线,一个8位的数据输出锁存器/缓冲器,一个8位的数据输入锁存器。
PB0~PB7:
端口B输入输出线,一个8位的I/O锁存器,一个8位的输入输出缓冲器。
PC0~PC7:
端口C输入输出线,一个8位的数据输出锁存器/缓冲器,一个8位的数据输入缓冲器。
端口C可以通过工作方式设定而分成2个4位的端口,每个4位的端口包含一个4位的锁存器,分别与端口A和端口B配合使用,可作为控制信号输出或状态信号输入端口。
'
A0,A1:
地址选择线,用来选择8255的PA口,PB口,PC口和控制寄存器.
当A0=0,A1=0时,PA口被选择;
当A0=0,A1=1时,PB口被选择;
当A0=1,A1=0时,PC口被选择;
当A0=1.A1=1时,控制寄存器被选择.
四、软件部分的程序流程图,算法和使用的编程技巧;
1.程序流程图
2.算法
编译两个函数,分别是voiddisplay()函数和voiddelay()函数,前者是LED显示函数,后者是延时函数。
程序的开始,先定义各个参数、各口的地址以及各个位。
主函数中,定义y1、y2分别为PA口PB口的相应地址,控制各个LED灯的亮灭;m为显示函数voiddisplay()中for循环的个数,控制LED灯亮灭循环;k1、k2分别为PA口PB口地址转移的个数,控制PA口PB口地址转移的方式;t为延迟的参数,顺、跳两模式定义不同的k值和m值。
然后定义CPU的各个状态,使其正常工作。
在顺序显示中,先进入while
(1)循环,循环中两判断条件if(P1==0xfd),令k1=1,实现顺显示,和if(P1==0xfb),令k2=2实现跳显示。
根据条件进入相应模式,各有一个LED灯亮、两个LED灯亮、四个LED灯亮、八个LED灯亮,和一个LED灯、两个LED灯、四个LED灯间隔亮
显示函数voiddisplay()中,两个for循环分别控制PA口PB口LED灯的循环模式,其中n为for循环的次数。
先定义PA口PB口的首地址outdata1、outdata2进入循环,函数_cror_和_crol_控制他们地址不同的转移方式,k为其中的转移的个数。
t为延迟函数的参数,控制亮灭延迟的时间。
延迟函数voiddelay()中,t为延迟的参数,控制程序中所需的延迟时间。
程序中各个参数之间都一一对应,根据要求相互呼应。
通过控制这些参数的量值来实现硬件仿真中多种跑马灯的运行模式。
3.编程技巧
设计中,我将与PA相连的LED灯顺序排列,与PB相连的逆序排列,要注意两组初始值并不相同,明确参数间的关系,多个参数组合使用,实现跑马灯的多种运行方式。
五、源程序清单,对关键的语句(段)要给出简洁的注释;
#include
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#definePAXBYTE[0x3fff]
#definePBXBYTE[0x7fff]
#defineCTLXBYTE[0xffff]
sbitreset=P2^5;
voiddelay(uintt)//延时函数
{
for(;t>0;t--)
{
TH0=(65536-1000)/256;
TL0=(65536-1000)%256;
TR0=1;
while(TF0==0);
TF0=0;
}
TR0=0;
}
voiddisplay(uintk,uintn,uintt,uchary1,uchary2)//循环显示函数
{
uinti;
for(i=0;i { PA=y1; delay(t); y1=_crol_(y1,k);//左循环 } PA=0xff; for(i=0;i { PB=y2; delay(t); y2=_cror_(y2,k);//右循环 } PB=0xff; } voidmain() { uchary1,y2; uintm,k1=1,k2=1,t; EA=1; ET0=1; TMOD=0x01; reset=1; _nop_(); reset=0; CTL=0x80;//写8255控制字,设置PA,PB,为输出口 PA=0xff; PB=0xff; while (1) { if(P1! =0xfd)k1=1; if(P1==0xfd)//依次显示 { t=300; switch(k1) { case1: m=8;y1=0xfe;y2=0x7f;display(k1,m,t,y1,y2);break;//依次亮一盏LED case2: m=4;y1=0xfc;y2=0x3f;display(k1,m,t,y1,y2);break;//依次亮两盏LED case4: m=2;y1=0xf0;y2=0x0f;display(k1,m,t,y1,y2);break;//依次亮四盏LED case8: m=1;y1=0x00;y2=0x00;display(k1,m,t,y1,y2);break;//依次亮八盏LED default: break; } if(k1==8)k1=1; elsek1=k1*2; } if(P1! =0xfb)k2=2; if(P1==0xfb)//跳跃显示 { t=500; switch(k2) { case2: m=4;y1=0xfe;y2=0x7f;display(k2,m,t,y1,y2);break;//隔一盏,亮一盏 case4: m=2;y1=0xfc;y2=0x3f;display(k2,m,t,y1,y2);break;//隔两盏,亮两盏 case8: m=1;y1=0xf0;y2=0x0f;display(k2,m,t,y1,y2);break;//隔四盏,亮四盏 default: break; } if(k2==8)k2=2; elsek2=k2*2; } } } 六、仿真过程综述; 仿真开始。 打开仿真开关,进入运行状态,闭合图中“顺”开关,16个LED灯就会遵循一个LED灯亮、两个LED灯亮、四个LED灯亮、八个LED灯亮四种模式运行,直至开关“顺”断开;断开“顺”按键后,按下“跳”按键,16个LED灯就会遵循每隔一个LED灯亮一个LED等,再每隔两个LED灯亮两个LED等、每隔四个LED灯亮四个LED灯多种模式运行,直至“跳”按键断开。 若两键均按下,16个LED灯只运行当前LED灯亮模式,循环一圈后处于灭的状态,直至断开其中的一个按键。 七、调试过程中的主要难点(自己遇到的)及解决思路和办法; 设计中与PA口连接的LED灯是顺序依次亮,与PB口连接的LED灯是逆序依次亮,要注意PA初始状态分别是fe、fc、f0、00,PB初始状态分别是7f、3f、0f、00。 其次PB口跳跃亮,所以k2初始值为2。 八、课设结果及分析、收获、体会和建议; 通过此次为期两周的课程设计,我加深了对单片机以及C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: KEILC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! 九、参考文献 1C语言程序设计教程张敏霞,孙丽凤主编北京: 电子工业出版社,2007.3 2单片机原理及接口技术胡汉才主编北京: 清华大学出版社,2010.5 教师评语: 教师: 日期: 设计过程30﹪ 课设报告40﹪ 答辩30﹪ 总成绩
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