基于51单片机的LED流水灯设计Word文档格式.docx
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电气学院自动化专业
1、课程设计任务与要求
利用AT89C51单片机来制作一个流水灯。
2、单片机AT89C51芯片简介
MCS-51兼容4K字节，可编程闪烁存储器，寿命：
1000写/擦循环，数据保留时间：
10年。
全静态工作：
0Hz—24Hz，三级程序存储器锁定。
128*8位内部RAM，32可编程I/O线，两个16位定时器/计数器，5个中断源可编程串行通道，低功耗的闲置和掉电模式，片内震荡器和时钟电路。
图1AT89C51芯片
4、管脚说明：
（1）电源引脚
Vcc（40脚）：
典型值＋5V。
Vss（20脚）：
接低电平。
（2）外部晶振
XTAL1、XTAL2分别与晶振两端相连接。
（3）输入输出口引脚：
P0口：
I/O双向口。
作输入口时，应先软件置“1”。
是一个8位漏极开路输出型双向I/O端口。
作为输出端口时，每位能以吸收电流的方式驱动8个TTL输入，对端口写1时，又可作高阻抗输入端用。
在访问外部程序或数据存储器时，它是时分多路转换的地址（低8位）/数据总线，在访问期间将激活内部的上拉电阻。
（4）控制引脚：
RST、ALE/-PROG、-PSEN、-EA/Vpp组成了MSC-51的控制总线。
RST（9脚）：
复位信号输入端（高电平有效）。
ALE/-PROG（30脚）：
地址锁存信号输出端。
第一功能：
编程脉冲输入。
-PSEN（29脚）：
外部程序存储器读选通信号。
-EA/Vpp（31脚）：
外部程序存储器使能端。
第二功能：
编程电压输入端（+21V）。
四硬件电路
（1）晶振电路：
单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。
通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。
有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。
也就是说.晶振是给单片机提供工作信号脉冲的。
这个脉冲就是单片机的工作速度。
比如这里选用的是12MHZ的晶振.如果一个单片机选择了12MHZ晶振，它的时钟周期是1／12us，它的一个机器周期是12×
（1／12）us，也就是1us。
晶振与单片机XTAL0和XTAL1引脚构成的振荡电路中会产生偕波,这个波对电路的影响不大,但会降低电路的时钟振荡器的稳定性。
为了提高电路的稳定性,在晶振的两引脚处接入两个10pf-50pf的瓷片电容接地来削减偕波对电路的稳定性的影响。
晶振电路中两个电容的取值都是相同的，或者说相差不大，如果相差太大，容易造成谐振的不平衡，容易造成停振或者干脆不起振。
这里我们选用30pf的电容。
复位电路：
复位电路的原理是单片机RST引脚接收到2US以上的电平信号，只要保证电容的充放电时间大于2US，即可实现复位。
复位电路由电容串联电阻构成,结合"
电容电压不能突变"
的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的R、C值来决定。
在这个电路中，这里选用10K的电阻和1uf的电容。
（2）排阻的作用：
所谓排阻就是若干个参数完全相同的电阻，它们的一个引脚都连到一起，作为公共引脚。
其余引脚正常引出。
所以如果一个排阻是由n个电阻构成的，那么它就有n+1只引脚，一般来说，最左边的那个是公共引脚。
它在排阻上一般用一个色点标出来。
排阻一般应用在数字电路上，比如：
作为某个并行口的上拉或者下拉电阻用。
使用排阻比用若干只固定电阻更方便。
排阻有a型和b型的区别:
a型排阻的引脚总是奇数的。
它的左端有一个公共端（用白色的圆点表示），常见的排阻有4、7、8个电阻，所以引脚共有5或8或9个。
b型排阻的引脚总是偶数的。
它没有公共端，常见的排阻有4个电阻，所以引脚共有8个。
排阻的阻值读法如下：
“103”表示：
10kΩ，“510”表示：
51Ω。
以此类推。
常用于显示数码管。
（3）LED发光二极管：
是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。
LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。
半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。
但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。
当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED灯发光的原理。
而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。
（4）电路图
根据下表绘制电路图
表1所用元器件
单片机AT89C51
瓷片电容CAP22PF
晶振CRYSTAL
电解电容CAP-ELEC
电阻RES
排阻RESPACK
LED-GREEN
LED-YELLOW
按钮BUTTON
LED-RED
LED-BLUE
图2电路图
5、软件设计
（1）软件（Proteus+KeiluV4）
在PROTUES绘制好原理图后，再在keiluV2中输入程序代码并且进行编译。
然后就可以调入已编译好的目标代码文件：
*.HEX，利用这两个软件进行联合仿真。
这样可以在PROTUES的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。
PROTUES不仅可将许多单片机实例功能形象化，也可将许多单片机实例运行过程形象化。
前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果，后者则是实物演示实验难以达到的效果。
它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。
由于PROTUES提供了实验室无法相比的大量的元器件库，提供了修改电路设计的灵活性、提供了实验室在数量、质量上难以相比的虚拟仪器、仪表，因而也提供了培养学生实践精神、创造精神的平台。
它具有设计灵活，结果、过程的统一的特点。
可使设计时间大为缩短、耗资大为减少，也可降低工程制造的风险。
相信在单片机开发应用中PROTUES也能茯得愈来愈广泛的应用。
图3流水灯生成hex文件图
6、仿真结果与分析
（1）仿真结果
图5仿真图
附录
程序设计
#include<
reg52.h>
sbitL1=P0^0;
sbitL2=P0^1;
sbitL3=P0^2;
sbitL4=P0^3;
sbitL5=P0^4;
sbitL6=P0^5;
sbitL7=P0^6;
sbitL8=P0^7;
voiddelay（）;
voidmain（）
{
while
（1）
{
L1=0;
L2=0;
delay（）;
L1=1;
L2=1;
L3=0;
L4=0;
L3=1;
L4=1;
L5=0;
L6=0;
L5=1;
L6=1;
L7=0;
L8=0;
L7=1;
L8=1;
}
}
voiddelay（unsignedintc）
for（c=50000;
c>
0;
c--）;
参考文献
[1]康光华主编.电子技术基础[M].高等教育出版社，2009
[2]陈海宴主编.51单片机原理及应用KeilC与Proteu[M].北京航空航天大学出版社，2013
[3]林立主编.单片机原理及其应用--基于Proteus与keilC[M].电子工业出版社，2014
[4]陈忠平主编.基于proteus51系列单片机设计与仿真[M].电子工业出版社,2008
[5]何应浚.51单片机C语言编程一学就会[M].机械工业出版社，2014
[6]陈志旺主编.51单片机应用实例详解[M].机械工业出版社，2010
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