《单片机原理》 课程设计报告
设计题目: 8路彩灯控制电路设计
二00八年 十二 月十八日
目 录
1 引 言…………………………………………………………………（3） 2 系统主要硬件电路设计……………………………………………（5） 3 系统软件设计………………………………………………………（10） 4 结束语………………………………………………………………（14） 参考文献 附录
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8路彩灯控制电路设计
1. 引 言
经过对单片机一个学期的学习，对单片机有一些初步的了解。单片机技术包括硬件和软件两个方面。硬件是以单片机为核心再加以其他元器件组成的 电子电路。它包括单片机技术有包括模拟，数字等电子电路的综合应用。软件系统是为了完成一定的任务所编一系列指令的集合。
这次实训设计一种基于STC89C51单片机控制八路彩灯电路，它STC89C51单片机为核心。因为它的外围电路比较简单，所以主要是考擦学生对单片机基础知识的考察，设计电路既能提高学生模拟、数字等电子电路的综合运用能力，学生自己编写单片机程序，能够进一步熟悉指令，巩固所学知识。更重要的是使学生知道如何建立单片机与PC机之间的通信，以及怎样使用软件将程序写入单片机，以便于以后自行设计一些单片机电路时可以进行验证或调试。 实训涉及单片机简单外围电路的焊接和程序的编写，既是对学生单片机知识的一个考擦也帮助我们总结所学的相关知识，进一步的了解KEILC51软件的使用和ISP下载技术。以便今后更好的学习单片机技术。
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1.1 本设计任务和主要内容
实训要求设计八路彩灯控制电路，使用ST89C51这块单片机芯片焊接一个最小系统的外围电路，最小系统包括复位电路、时钟电路。编写一个满足课题要求的程序，实训涉及到单片机的硬件电路和编写较简单的程序。通过实训考察学生对单片机基础知识的掌握情况。同时也要求同学对单片机硬件和软件的结合有所了解并掌握单片机与PC机之间的串口通信方式，知道如何使用PC机和相关软件来检测单片机并将程序写入单片机。
实训要求学生完成单片机外围电路的排版与焊接。焊接一个由八个发光二极组成的LED电路，焊接成共阳极电路。用来体会所编写程序的功能，使得更形象的表现出所编写得程序功能。编写相应程序并通过PC机和相关软件将其写入单片机中。对电路通电验证，单独完成电路的调试和程序的调试。
1.2 基于80C51单片机系统实验板概述
本次课设所使用的单片机最小系统板包括以下器件：电源端子(DC +5V)，可以USB供电，也可独立电源供电。通用异步串口,采用MAX232做电平转换。STC89C51单片机。各种颜色的LED发光二极管共9个，其中8个接于P1口做LED显示，还有一个做电源灯显示。利用STC51系列特有的ISP在线编程，方便我们初学者的二次开发，省去大量芯片烧写时间。USB电源线供电和外接供电并存，方便学生在寝室使用.板上提供ISP 接口并将单片机的全部I/O 引脚引出。51开发板使用ISP 在线下载技术, 直接把程序写到单片机中，使用当前最流行的KEILC51 软件，用户无需再购买任何仿真器或编程器等开发工具，只要有一台计算机，就可以实践学习单片机方面的知识；同时引出的单片机的32个I/O口可全部用于扩展，用户可把自己设计的电路通过这32 个I/O口与单片机连接，方便用户开发自己的产品，最大限度的为用户节约学习成本和加快学习速度。
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2. 系统主要硬件电路设计
STC89C51单片机简介：
STC89C51可以代替AT89C51，功能更强，速度更快，寿命更长，价格更低。 它是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压高性能CMOSE8位单片机由于它将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，使它成为一种高效微处理器。STC89C51可以完成ISP在线编程功能。
STC推出的系列51单片机芯片是全面兼容其它51单片机的，而51单片机是主流大军，每一个高等院校、普通学校、网站、业余单片机培训都是以51单片机为入门教材的，所以，教材最多，例子最多。
STC89C51内部有EEPROM，可以在程序中修改，断电不丢失。还增加了两级中断优先级，等等。
外型：40个引脚，双列直插DIP-40。
图2.1 最小系统结构图
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2．2电源转换芯片MAX232
电路中单片机与PC机的串行通信总线标准为RS-232C标准。选用DB-9串口作为下载接口。 RS-232C标准对电气特性、逻辑电平和各种信号线功能都做了规定。 ① 在TXD和RXD上： 逻辑1=-3V--15V 逻辑0=3V—15V
② 在RTS、CTS、DSR、DTR、和DCD等控制线上： 信号有效=3V—15 信号无效=-3V—15V
以上规定说明了RS-323C标准对逻辑电平的定义。对于数据（信息码）：逻辑“1”（传号）的电平低于-3V，逻辑“0”（空号）的电平告语 3V；对于控制信号；接通状态（ON）即信号有效的电平高于 3V，断开状态(OFF)即信号无效的电平低于-3V，也就是当传输电平的绝对值大于3V时，电路可以有效地检查出来，介于-3～ 3V之间的电压无意义，低于-15V或高于 15V的电压也认为无意义，因此，实际工作时，应保证电平在±(3～15)V之间。EIA-RS-232C是用正负电压来表示逻辑状态，与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同。因此，为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在EIA-RS-232C与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。 MAX232可以完成EIA与TTL的相互转换。 Max232简介：
主要特点
1、单5V电源工作
2、 LinBiCMOSTM工艺技术 3、 两个驱动器及两个接收器 4、 ±30V输入电平
5、低电源电流：典型值是8mA
6、符合甚至优于ANSI标准 EIA/TIA-232-E及ITU推荐标准V.28 7、ESD保护大于MIL-STD-883（方 法3015）标准的2000V
下图为MX232双串口的连接图，可以分别接单片机的串行通信口或者实验板的其它串行通信接口：
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图2.2 max232电平转换电路
上述电路为本次实训使用的电路，MAX232的11脚和12脚分别接单片机的11脚和10脚，12脚和13脚接串口，与PC机连接形成通信电路。
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2．3 USB电源供电
图 2.3 USB电源电路
电路完成需从电脑上下载程序，为取电方便，采用USB电源供电。
USB 1 脚为电源正极，4脚为负极，LED和电阻串连构成电源指示电路，电阻在电路中起限流的作用。
2.4 LED 灯电路
图 2.4 LED 电路
LED灯电路共阳极方式连接，阴极通过插口与单片机连接。电路中每个二极管应该串联一个限流电阻。
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实验系统软件设计
3.1.主程序
课题要求：八路彩灯以流水灯方式点亮，间隔1秒；彩灯闪烁三次后再全亮1秒并循环。
根据实训课题要求程序分为四个部分：第一部分控制彩灯按流水灯方式被点亮；第二部分控制彩灯闪烁3次；第三部分控制彩灯同时被点亮；第四部分为延时子程序，供以上程序调用。
程序中设P1口为输出端口，由LED电路的连接方式可知当P1.0输出高电平时，即P1.0=1时根据发光二极管单向导电性可知二极管L1不发光,当P1.0端口输出低电平即P1.0=0时，发光二极管发光，我们可以通过指令对P1端口输出电平进行控制进而控制LED的发光。
程序采用调用延时子程序延时的思路编写。首先对累加器A赋值为0FEH,R3赋值为8设置循环次数，将A的值传到P1口控制LED并调用延时程序。之后要让LED闪烁三次即使LED先亮一段时间再灭相同的时间。R3赋值为3,设置闪烁次数，P1口设值00H,延时后设P1口为FFH并延时，用R3控制循环次数。最后设P1口为00H将LED全部点亮并延时，主程序便完成了。
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3.1.1程序流程图
开 始 初始设置 P1=A,A左移 延时1秒 R2=R2-1 R2=0?
R3=#3 P1=00H
延时0.2秒 P1=FFH, R3=R3-1
延时0.2秒 R3=0
P1=00H 延时1秒
主程序流程图
开 始 设初值R5R6 R7设值 R7=R7-1 R7=0? R6=0? R5=0? 子程序流程图
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3.1.3主程序清单
ORG 0000H LJMP START ORG 0100H
START:MOV R2,#8； 设置循环次数
MOV A,0FEH
LOOP:LCALL LOOP1； 长调指令调用子程序延时
RL A
DJNZ R2,LOOP；MOV R3,#3； DELAY:MOV P1,#00H LCALL LOOP2 MOV P1,#0FFH LCALL LOOP2 DJNZ R3,DELAY MOV P1,#00H LCALL LOPP1 LJMP START END
3.1.4子程序清单 LOOP1:MOV R5,#50 D1:MOV R6,#50 D2:MOV R7,#248
DJNZ R7,$ DJNZ R6,D2 DJNZ R5,D1 RET
LOOP2:MOV R5,#20 A1:MOV R6,#20 A2:MOV R4,#248
DJNZ R4,$ DJNZ R6,A2 DJNZ R5 ,A1 RET
循环程序依次点亮LED 设置闪烁次数 11
结 束 语
实训用于培养学生的动手能力和对所学知识的应用能力。训练学生将理论知识用于实践。对提高学生有积极作用。
实训中我了解了简单的单片机与PC机间的简单串口通信技术，能够通过软件对单片机电路进行检测并将自己编写的程序下载到单片机中对电路和程序进行调试。实训涉及了单片机的硬件电路和程序的编写，使我对所学知识进行一次较好的整理和总结，这次做好的单片机最简系统电路也会用于以后的单片机学习。实训使我对单片机有了更全面的了解，知道了单片机在电路中实施控制和与PC机进行同信的简单方法，同时也了解到单片机在电路中应用非常的广泛。对以后继续学习单片机指明了方向也打下了一些基础。
但是，实训中的电路在此之前已经设计好了，自己只是做了焊接的工作，整个实训并不是自己单独完成的。
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参考文献
[1] 曹天汉，《单片机原理与接口技术》，电子工业出版社，2005
[2] 王幸之，钟爱琴，王雷，王闪. AT89系列单片机原理与接口技术.北京：北京航空航天大学出版社，2004
[3] 李广第，朱月秀，王秀山.单片机基础.北京：北京航空航天大学出版社，2001 [4]李勋，刘源，李新民.单片机实用教程.北京：北京航空航天大学出版社，2000 [5]李群芳，黄建.单片微型计算机与接口技术.北京：电子工业出版社，2001 [6]徐安，陈耀，李玲玲.单片机原理与应用.北京：北京希望电子出版社，2003
[7]石东海，扈啸，周旭升.单片机数据通信技术从入门到精通.西安：西安电子科技大学出版社，2002
[8]王港元.电子电工实践指导.江西：江西科学技术出版社，
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附录
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指导教师评语（包括工作态度，遵守纪律；基本理论、知识、技能；独立工作能力和分析解决问题的能力；完成任务情况及水平）：
学生成绩（五级分制）：
指导教师签名：
年 月 日
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