触控极光单片机设计报告twbin.docx

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触控极光单片机设计报告twbin

摘要

利用C语言编程方法，结合在《单片机原理及接口技术》课程中学到的知识。

论文从项目开发的硬件到设计思路到程序设计做了一个完整的论述。

单片机自问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。

而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。

 本设计以STC15W413AS芯片为核心，辅以必要的外围电路，制作了一个简易的极光，它由5V直流电源供电。

在硬件方面，除了CPU外，使用28个三色LED灯来进行显示，通过显示不同的颜色以及不同颜色的混合来展现不同的形态。

一个简单的触摸按键实现对显示效果的切换。

软件方面使用KeiluVision4软件进行C语言编程。

最终让整个极光系统能完成各色变换，流水灯等功能。

在此次设计中，严格的按照先熟悉硬件架构，在再制定程序流程图，最后才编写程序的方式，这样大大的避免了不必要的麻烦。

通过这次设计让我们更深入了解单片机基本电路、如何控制和定时器和中断编程的基本方法，从而锻炼了我们学习、设计和开发软、硬件的能力。

关键词：

单片机，LED

Abstract

ThecombinationuseofClanguageprogrammingmethod,thesinglechipmicrocomputerprincipleandinterfacetechnology"coursetolearnknowledge.Papersfromthedesignofhardwaretotheprojectdevelopmenttoexpoundacompleteprogramdesign.

SincetheadventofMCU,withitsextremelyhighcostperformance,ispeople'sattentionandconcern,applicationisverywide,developingveryquickly.And51single-chipmicrocomputeristhemosttypicalinthesinglechipmicrocomputerandoneofthemostrepresentative.ThisdesignSTC15W413ASchipasthecore,supplementedbynecessaryperipheralcircuit,madeasimpleaurora,itconsistsof5vdcpowersupply.Intermsofhardware,inadditiontotheCPU,using28threecolorLEDlightstoshow,byshowingdifferentcolorsanddifferentcolorsofmixedindifferentformstoshow.Thetouchofasimplebuttontodisplaytheswitch.SoftwareusingKeiluVision4softwarewithClanguageprogramming.Finallylettheaurorasystemcanaccomplishvarioustransformation,waterlights,andotherfunctions.

Inthisdesign,strictlyinaccordancewiththefirsttobefamiliarwiththehardwarearchitecture,inmakingtheprogramflowdiagram,thelasttowriteprograms,thisgreatlyavoidtheunnecessarytrouble.

ThroughthisdesignmakeusmoreinsightintothebasiccircuitofSCC,andhowthebasicmethodsoftimercontrolandinterruptionprogramming,soastoexerciseourlearningandtheabilityofthehardwareandsoftwaredesignanddevelopment.

目录

摘要I

AbstractI

目录1

1单片机课程设计的目的和意义1

2设计任务与总体设计思路1

2.1设计要求1

3硬件电路设计2

3.1STC15W413AS简介2

3.2模块设计3

3.3硬件电路图4

4软件设计4

4.1设计思路与流程图4

4.2关键程序5

5问题分析与解决方法5

6收获与展望5

参考文献6

附录A：

关键程序6

附录B：

极光花样显示运行图112

附录C：

极光花样显示运行图213

1、单片机课程设计的目的和意义

大学期间的课程设计是在专业知识结构、技能培养、综合应用等各方面培养锻炼学生的一项十分重要的工作。

根据通信广电专业的特点和培养目标，希望学生在学习单片机课程后，能将理论知识与实际开发应用相结合，通过在校内实训基地对给定设计题目的分析与思考，能相对独立的设计出电路并进行程序设计，最终制作出的设计能实现各项功能，从而将理论、实践紧密结合，为学生今后从事专业技术工作奠定坚实的基础。

掌握单片机及应用系统开发，是电子类工程师必须具备的重要技能，是重要信息科学研究的平台，是就业和深造的必须技能，也是后续开发应用ARM、DSP等高级设计的基础，是怀化学院推行“三位一体”人才培养模式的具体举措，是贯彻执行“国家教育部”和“国家财政部”2007年2号文件，加强本科教育、重实践、重基础的很好举措。

通过完成课程设计题目硬件与软件开发的完整过程，使学生牢固掌握单片机系统的开发和应用。

切实加强动手能力，提升对理论知识的认识，两者结合，提高理论指导、解决实际问题的能力。

以电子技术基础理论与数字电路技术基础知识为指导，结合C语言、汇编语言进行程序设计，完成给定功能的硬件设计、调试。

包括以下几个方面：

（1）深入理解单片机的工作原理，掌握单片机程序设计的思路；

（2）熟悉常用电子仪器操作使用和测试方法；

（3）掌握计算机辅助设计，熟练使用KeilC软件进行程序编写、编译、调试；

（4）熟练单片机汇编语言或C语言程序设计；

（5）牢固掌握单片机系统的开发应用的过程；

（6）掌握单片机的接口技术及外围芯片的特性及应用；

（7）通过编程与调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术；

2、设计任务与总体设计思路

2.1设计要求

本设计要实现极光显示功能，STC单片机作为主控器，实现以下设计要求：

（1）焊接时需要先焊接LED，LED最长的引脚接电路板方孔焊盘，接错不亮。

背面C1为0805贴片电容，0805贴片电阻除R22为1M欧（印字：

105）外，其余均为120欧（印字：

121）。

单片机芯片注意缺口方向，焊接时注意引脚对齐，电路板上没有预留了4针下载接口，需要我们自己将芯片的P3.0、P3.1端口以及VCC、GND4条线引出供程序下载使用。

（2）根据电路图我们可以知道作者使用了4个引脚与4*7个引脚的配合实现了28个3色LED的彩色显示功能，编写程序时可以先测试哪个端口控制哪几个LED，以便于自己进行圆圈式的循环流动显示。

（3）编程实现全部灯泡的红色、绿色、蓝色三种状态显示。

（4）编程实现由内圈到外圈，依次按照由红色变绿色，再变蓝色的渐变点亮方式。

（5）编程实现不同的LED随机显示不同颜色。

（6）编程实现最外圈的循环流动显示，由红色，变红绿，变红蓝，变绿蓝，变红绿蓝的方式滚动显示。

3、硬件电路设计

3.1STC15W413AS简介

STC15W413AS系列单片机是STC生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是宽电压/高速/高可靠/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，采用STC第九代加密技术，无法解密，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。

内部集成高精度R/C时钟（

0.3%），

1%温漂（-40℃-+85℃），常温下温漂

0.6%（-20℃-+65℃），ISP编程时5MHz~35MHz宽范围可设置，可彻底省掉外部昂贵的晶振和外部复位电路（内部已集成高可靠复位电路，ISP编程时16级复位门槛电压可选）。

3路CCP/PWM/PCA，8路高速10A/D转换，1组超高速一部串行通信口，1组高速同步串行通信端口SPI，针对串行口通信/电机控制/强干扰场合。

内置比较器，功能更强大。

STC15W413AS是一种带13K字节FLASH存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的高速低功耗，超强抗干扰的单片微处理器，俗称单片机。

其指令代码完全兼容8051单片机，1T时钟周期。

外形及引脚排列如图2.1所示。

图2.1外形及引脚排列

STC15W413AS管脚说明：

VCC：

供电电压。

GND：

接地。

P0口：

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P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P1口：

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。

P2口：

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。

P3口：

P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

P3口也可作为STC15W413AS的一些特殊功能口，P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

P5.4口：

P5.4口管脚是个带内部上拉电阻的双向I/O口。

P5.5口：

P5.5口管脚是个带内部上拉电阻的双向I/O口。

3.2模块设计

根据设计的要求，将系统的功能分为以下三个模块：

1、显示模块

显示模块由28个RGB全彩LED灯来实现。

2、MCU模块

MCU模块由STC15W413AS实现。

3、按键模块

按键模块由触摸按键组成，其构成相当于一个电容触摸感应的按键。

具体电路见硬件电路图3.3

3.3硬件电路图

整个系统的硬件电路如图3.3所示。

图3.3硬件电路原理图

4、软件设计

附录1：

关键程序

附录2：

极光花样显示运行图