武 汉 纺 织 大 学                                 

                

单片机课程设计报告

  设计课题：跑马灯

指导教师：刘丰

      

                                     姓名：颜珊   曹坤

                                     班级：应电092    

       

一、设计任务

     利用单片机制作让LED灯依次闪烁时间间隔为0.5S二次后时间加快为0.2S并循环闪烁的跑马灯.

二、设计要求

（1）采用单片机STC89C52来控制，下载器由芯片MAX232来对程序的下载。

（2）LED灯的闪烁间隔时间为0.5S-0.25S-1S,每循环两圈更改闪烁速度。

（3）供电采用USB方口的方式。

三、方案设计与论证

  跑马灯电路的组成方框图为：

四，主要元件介绍

（1）单片机STC89C52引脚介绍 

stc89c52的内核和AT51系列单片机一样，故引脚也相同：

1~8：I/OP1口（P1.0~P1.7）；

9：复位脚（RST/Vpd）；

10~17：I/OP3口（P3.0=RXD，P3.1=TXD，P3.2=-INT0，P3.3=-INT1，P3.4=T0，P3.5=T1，P3.6=-WR，P3.7=-RD）主要是此引脚；

18、19：晶振（18=XTAL2，19=XTAL1）；

20:地（Vss）；

21~28：I/OP2口（P2.0~P2.7)；

29：-PSEN；

30：ALE/-PROG；

31：-EA/Vpp

32~39：I/OP0口（P0.7~P0.0）；

40：+5V电源。

注：引脚功能前加“-”，说明其是低电平有效。如P3.2=-INT0。

（2）MAX232介绍

MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的接口电路,使用+5v单电源供电。

　　内部结构基本可分三个部分：

　　第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。

　　第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。

　　其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道

　　8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。

　　TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。

　　第三部分是供电。15脚GND、16脚VCC（+5v）。

五、设计原理及电路图1、本电路，是利用单片机的中断定时来实现LED灯的闪烁。控制器STC89C52与我们所学的ATML的单片机AT89C52的内部结构和资源是一样的，内部有8位的CPU处理器包含（运算部件和控制部件），片内有256B的数据存储器和8KB的程序存储器，3个定时器/计数器；六个中断源（两个外部中断源INTO和INT1，两个定时/计数器T0和T1，一个串行口中断）。四个输出口P0口、P1口、P2口、P3口，LED的八个灯的控制口由P0口来控制，而采用P3口第二功能且可以在线下载程序，硬件复位端9脚在高电平是单片机复位。由于本次设计未用到其他内部资源所以就不过多的去分析。（下附STC89C52单片机引脚图）

 

3、Max232产品是由德州仪器公司（TI）推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件包含2驱动器、2接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。

该器件符合TIA/EIA-232-F标准，每一个接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成5-V TTL/CMOS电平。每一个发送器将TTL/CMOS电平转换成A-232-F电平TIA/EI。

内部结构基本可分三个部分：

    第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。

    第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。

    其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。

    8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。

    TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DP9插头；DP9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。

    第三部分是供电。15脚GND、16脚VCC（+5v）。

六、程序分析：

       此设计主要是采用控制系统的定时中断来完成的，应为设计要求8LED灯循环点亮，而且第一圈的速度是0.5S走两圈后速度改成0.25S，继续两圈然后又改成1S走两圈后就回到开始状态。依据这种思路就由定时器T0工作在方式1中并定时10ms。然后由寄存器R2对10ms计数50次则P1口数据左移移位，再用一个寄存器对P1口的移位进行计数16次就是两圈，后面只要改变R2的值，就可以达到不同的速度了。具体程序如下：

# include  <reg51.h>   //包含特殊功能寄存器库

unsigned char  i,x,k,n,y,m,r,date;

void  main( )

{

TMOD=0x01;

TH0=0xD8;TL0=0xF0;

EA=1;ET0=1;

i=0;date=0xfe;x=0x64;k=0x0;n=0;y=0;m=0x11;r=0x23;

P1=date;

TR0=1;

while(1);

}

void  time0_int(void)  interrupt 1  //中断服务程序

{

P1=date;

TH0=0xD8;TL0=0xF0;

i++;

if (i==x)

{

if(date==0xff)

{date=date<<1;P1=date;i=0;

}

else

{date=(date<<1)+1;

P1=date;i=0;

}

++k;

if(k==m)

{x=0x32;m=0x13;k=0;}

++n;

if(n==r)

{x=0x96;n=0;r=0x12;m=0x14;k=0;

++y;

if(y==2)

{x=0x64;m==0x11;n=0;k=0;r=0x23;}}

}

}

八、硬件制作与调试

组装时，因为不是PCB板焊接而是用导线布局，在焊接之前布局是关键，布局好看而且并不影响电路焊接是最为关键的，在布局之前还要确定的是六脚的电源开关和四脚按钮的引脚防止焊接后电源短路或断路。因为是用导线焊接的在焊接的时候导线与原件的焊接是采用两孔相连的方法，所以焊接时防止虚焊或漏焊。先焊接电阻和底座然后焊接其他原件，先每个原件焊接一个引脚以便查看布局和后面的导线布线。焊接的时候一定要对着电路原理图仔细看好，防止焊错或漏焊，最后就是焊接电源。焊接好后就是调试了，焊接完后应该用万用表电阻档测一下电源两端的电阻若不为零而为一个很小的值则表明电路没短路，否则电路有短路应该排除后再通电，接通电源后先看指示灯LED是否亮的，这时就先看单片机是否在工作具体就是用示波器观察控制器的控制线ALE端输出波形，若有正旋波输出则表示为单片机正常工作否则没运行就要检查电路是否连接正常。焊接并通电成功后就要开始进行在线下载了，首先要安装好STC下载软件并连接好串口线，完成后就可以开始下载了。如果下载不通先检查软件和串口线，若前面都可通过那就要看线路的焊接也就要检测硬件的问题。

九、设计总结

在设计此电路时首先遇到的是程序的问题，由于是刚学习单片机，先确定的是硬件通过查资料，绘制了电路原理图，然后就是软件而在编程的时候很困难而且对单片机了解不是很多通过查书和请教老师，慢慢的摸索相互合作最终还是把程序编译出来，然后就是电路的焊接而焊接是最重要的，而且也相对困难因为是用通用板线路都是用导线相互连接的布局就困难了，也加大了线路的焊接质量，如果那儿没有焊好就对后面的调试很有影响。最后就是调试了，因为电路有软件和硬件使得在调试时排除错误很麻烦不低于前期的设计和编程。总之需要理能加实践才能完成。

第二篇：PROTEUS 跑马灯 单片机课程设计

微型计算机技术课程设计报告

专    业：    通信工程 

班    级：   xxxxxxxxx

姓    名：      XXX 

学    号：     xxxxxxx

指导教师：      XX  

时    间：      xxx

通信与电子信息工程学院

                                

8255扩展

一、课设目的、内容；

1.目的：为了进一步巩固学习的理论知识，增强学生对所学知识的实际应用能力和运用所学的知识解决实际问题的能力，开始为期两周的课程设计。通过设计使学生在巩固所学知识的基础之上具有初步的单片机系统设计与应用能力。

(1).通过本设计，使学生综合运用《微型计算机技术》、《C语言程序设计》以及《数字电路》、《模拟电路》等课程的内容，为以后从事电子产品设计、软件编程、系统控制等工作奠定一定的基础。

(2).学会使用KEIL C和PROTEUS等软件，用C语言或汇编语言编写一个较完整的实用程序，并仿真运行，保证设计的正确性。

(3).了解单片机接口应用开发的全过程：分析需求、设计原理图、选用元器件、布线、编程、调试、撰写报告等。

2.内容：8155或8255扩展用8155或8255扩展IO实现16个LED的跑马灯，提供多种跑马灯运行模式

二、问题分析、方案的提出、设计思路及原因；

本次课程设计的题目是8255的扩展，利用AT89C52驱动扩展8255数据输出口来实现16个LED跑马灯的显示。但是在80C52系列单片机中，有四个8位I/O端口，但真正能够提供给用户使用的只有P1口，因为P0口和P2口通常需要用来传送外部存储器的地址和数据，P3口也需要使用它的第二功能。因此，单片机提供给用户的I/O接口线并不多，对于复杂的一些的应用系统都应该进行I/O口的扩展。8255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.而8255又有多种运行模式,而这些操作模式完全由控制寄存器的控制字决定。利用8255的控制字模式来定义8255输出口的个数，驱动所需的LED灯的个数，实现课题目的。

在仿真实验中，两个按键分别控制跑马灯的顺序显示、跳跃显示两种运行方式，顺序显示分别是一个、两个、四个、八个LED灯依次亮。跳跃显示分别是一个、两个、四个LED灯跳跃显示

    

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CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes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）Flash ROM

　　· 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void display( )函数和void delay( )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void display( )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void display( )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void delay( )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<reg52.h>

#include<intrins.h>

#include<absacc.h>

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

#define PA XBYTE[0x3fff]

#define PB XBYTE[0x7fff]

#define CTL XBYTE[0xffff]

sbit reset=P2^5;

void delay(uint t)//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;

}

void display(uint k,uint n,uint t,uchar y1,uchar y2)//循环显示函数

{

 uint i;

 for(i=0;i<n;i++)

{

  PA=y1;

  delay(t);

  y1=_crol_(y1,k);//左循环

 }

  PA=0xff;

 for(i=0;i<n;i++)

 {

   PB=y2;

   delay(t);

   y2=_cror_(y2,k);//右循环

 }

  PB=0xff;

}

void main()

{

 uchar y1,y2;

 uint m,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)

   {

    case 1:m=8;y1=0xfe;y2=0x7f;display(k1,m,t,y1,y2);break; //依次亮一盏LED

    case 2:m=4;y1=0xfc;y2=0x3f;display(k1,m,t,y1,y2);break; //依次亮两盏LED

    case 4:m=2;y1=0xf0;y2=0x0f;display(k1,m,t,y1,y2);break; //依次亮四盏LED

    case 8: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;

   else   k1=k1*2;

  }

  if(P1!=0xfb) k2=2;

  if(P1==0xfb)    //跳跃显示

  {

    t=500;

   switch(k2)

   {

     case 2:m=4;y1=0xfe;y2=0x7f;display(k2,m,t,y1,y2);break; //隔一盏，亮一盏

     case 4:m=2;y1=0xfc;y2=0x3f;display(k2,m,t,y1,y2);break; //隔两盏，亮两盏

     case 8: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;

   else   k2=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：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！

九、参考文献

1    C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