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基于单片机和晶闸管驱动器的灯控系统硬件设计

【摘要】本系统采用以AT89C51单片机为核心控制单元，利用MOC3063光电耦合器，输入端为砷化镓红外发光二极管（LED），输出端为双向晶闸管，实现多路灯光控制，显示多种灯光花样。

【关键词】单片机；MOC3063；驱动器

0 前言

本设计基于单片机和晶闸管驱动器的灯控系统，以AT89C51为控制核心，采用MOC3063光电耦合器实现强弱电的光电隔离并在交流电压过零时触发功率双向晶闸管导通。一方面，可通过软件编程，显示多种灯光花样，尤其在不改变硬件电路，只改变软件程序的情况下，就很容易变换灯光花样；另一方面，采用晶闸管过零触发，同步检测电路简单，且在晶闸管导通瞬间不会产生高次谐波干扰，因此不会造成电网电压波形畸变，也就不会对电网造成污染，所以不会发出机械噪声。该系统成本低，显示效果好，特别适合城市的亮化。

1 设计方案的确定

本设计采用单片机AT89C51为核心，利用MOC3063光电耦合器实现强弱电的光电隔离并在交流电压过零时触发功率双向晶闸管，控制灯的亮与灭，实现各种灯光花样。

该系统硬件电路主要由AT89C51单片机、8个相同的过零触发驱动电路、键盘控制器、直流稳压源等组成。利用高性能低价格AT89C51单片机，输出驱动负载的能力较强（可提供20mA的灌电流），因此可直接驱动发光二极管，不用再配置发光二极管驱动电路，从而简化了电路结构。过零触发驱动电路主要由MOC3063和大功率双向晶闸管VT组成。使MOC3063触发功率双向晶闸管，不仅可消除或大大减小功率双向晶闸管导通时对电网的影响，而且可以用低电压、小电流控制高电压、大电流，特别是由于采用了光电隔离且可用TTL电平驱动，故很容易与微处理器接口，进行各种自动控制设备的实时控制。

2 硬件电路的设计

硬件电路主要由AT89C51单片机（扩展一片程序存储器2764）、8个相同的过零触发驱动电路、键盘控制器、直流稳压源等组成。

2.1 AT89C51芯片及其程序存储器的扩展

本设计选择AT89C51单片机作为核心控制单元，利用它的P1口八根I/O口线控制八路灯。由于程序较多，所以扩展一片程序存储器2764，利用锁存器74LS575锁存信号。

花样流水灯实验报告

黄淮学院信息工程学院单片机原理及应用课程设计性实验报告

五、硬件电路设计根据设计任务，首先进行系统硬件的设计。其硬件原理图由LED显示电路和单片机最小系统组成，如图所示，其中包括时钟电路采用部时钟方式，复位电路采用上电自动复位。由于单片机的I/O口的高电平驱动能力只有微安级，而灌电流可以达到3毫安以上，因此采用低电平驱动。P1、P2、P3分别控制8个led灯。六、软件程序设计 1、软件设计思路如果通过上图所示电路图完成实验要求，通过数组，分别同时控P0、P1、P2分别控制8个led灯，从而协调控制24个灯实现花样流水灯效果。开始编写数组主循环逐个点亮 24灯同时闪烁逐个熄灭

P3=table1[i]; delayms(500); } shan();//全部闪烁 for(i=0;i<8;i++)//逐个熄灭{ P3=table2[i]; delayms(500); } for(i=0;i<8;i++) { P1=table3[i]; delayms(500); } for(i=0;i<8;i++) { P0=table2[i]; delayms(500); } } } void delayms (uintt) { uint x,y; for(x=t; x>0;x--) for(y=50;y>0;y--); } 七、软硬件仿真调试分析 1、仿真调试结果

图片 1 逐个点亮图片 2 24灯闪烁图片 3 逐个熄灭 2、性能测试及结果分析通过仿真结果发现通过上述系统可以实现实验要求，24个灯逐个点亮，24个灯全亮后，24个灯一起闪烁，闪烁5次后，然后24个灯逐个熄灭。由此证明系统满足实验要求。八、项目总结在本次花样流水灯试验中，使用循环程序、数组语句实现了实验要求，设计过程中遇到了很多的问题，但经过努力，最终设计出了合理的解决方案。通过此次实验，对多个led灯的控制能力进一步得到提升。九、项目设计报告成绩实验报告成绩：指导教师签字：年月日

单片机课程设计报告--心形流水灯

井冈山大学机电工程学院单片机课程设计报告课程名称：单片机设计题目：心形流水灯姓名：玉红专业：生物医学工程班级：11级医工本一班学号：110615017 指导教师:王佑湖 2013年11月27日

目录 1引言 (2) 1.1设计任务 (2) 1.2设计要求……………………………………………… ..2 2 课题综述 (2) 2.1课题的来源 (2) 2.2面对的问题 (2) 3 系统分析 (2) 3.1 STC89C52单片机引脚图及引脚功能介绍 (2) 4 系统设计 (4) 4.1硬件设计 (4) 4.1.1硬件框图 (4) 4.1.2硬件详细设计 (5) 4.2 软件设计 (5) 4.3 硬件原理图 (6) 4.4 元件清单 (6) 4.5 硬件焊接

图 (6) 4.6 代码编写 (7) 5心得体会 (7) 6致 (8) 参考文献 (8) 1 引言单片机课程设计主要是为了让我们增进对STC89C51单片机电路的感性认识，加深对理论方面的理解。了解软硬件的有关知识，并掌握软硬件设计过程、方法及实现，为以后设计和实现应用系统打下良好基础。另外，通过简单课题的设计练习，使我们了解必须提交的各项工程文件，达到巩固、充实和综合运用所学知识解决实际问题的目的。 1.1设计任务设计一个单片机控制的流水灯系统 1.2设计要求 (1)32个LED灯; (2)可实现多种的亮灯(如左循环，右循环，间隔闪,90度交叉闪等)。 2 课题综述

2.1 课题的来源当今社会，这种由单片机芯片控制各种硬件工作的技术也日益成熟，并普及在交通、化工、机械等各个领域。而流水灯这项技术在生活中的应用更是广泛，较为贴近生活。而流水灯控制的设计所需要的知识也正好吻合了我们本学期对于单片机这门课程的学习，所以设计流水灯控制的这个课题让我们对知识的学习和巩固都有了进一步的加深。 2.2 面对的问题这次课程设计是通过STC89C52位单片机实现。但面对的问题却是两方面的：一个是软件的设计，也就是实现流水灯控制功能的程序编辑；另一个是硬件的设计，需要我们自己连接、焊接电路板。而更为严峻的就是设计的最后还要将软硬件相结合。 3 系统分析 3.1 STC 89C52单片机引脚图及引脚功能介绍本次设计的目的在于加深STC89C52单片机的理解，首先来简单认识一下，它的引脚如图3-1所示：图3.1 STC89C52

《单片机系统设计》实验报告

短学期实验报告（单片机系统设计）题目：专业：指导教师：学生姓名：学号：完成时间：成绩：

基于单片机的交流电压表设计目录 1系统的设计要求 (2) 2系统的硬件要求 (2) 2.1真有效值转换电路的分析 (2) 2.2放大电路的设计 (3) 2.3A/D转换电路的设计 (3) 2.4单片机电路的分析 (4) 2.5显示电路 (4) 3 软件设计 (5) 3.1 软件的总流程图 (5) 3.2 初始化定义与定时器初始化流程图 (5) 3.3 A/D转换流程图 (6) 3.4 数据处理流程图 (6) 3.5 数据显示流程图 (7) 4 调试 (7) 4.1 调试准备 (7) 4.2 关键点调试 (7) 4.3 测试结果 (8) 4.4 误差分析 (8) 5结束语 (8) 5.1 总结 (9) 5.2 展望 (9) 附录1 总原理图 (10) 附录2 程序 (10) 附录3 实物图 (14)

基于单片机的交流电压表设计 ****学院 ****专业姓名指导老师：******* 1 设计要求（1）运用单片机实现真有效值的检测和显示。（2）数据采集使用中断方式，显示内容为有效值与峰值交替进行。 2 硬件设计本系统是完成一个真有效值的测量和显示，利用AD737将交流电转换成交流电压的有效值，用ADC0804实现模数转换，再通过单片机用数码管来显示。系统原理框图如图2-1所示。系统框图由真有效值转换电路、放大电路、A/D 转换电路、单片机电路、数码管显示电路五部分。图2-1 原理框图 2.1 真有效值转换电路真有效值转换电路主要是利用AD737芯片来实现真有效值直流变换的，即将输入的交流信号转换成直流信号的有效值，其原理图如图2-2所示。图2-2 真有效值转换电路由于AD737最大输入电压为200mV, 所以需要接两个二极管来限制输入电压，起到限幅的作用。如图中D1、D2，由IN4148构成，电容C6是耦合电容，电阻R1是限流电阻。 2.2 放大电路设计放大电路主要是利用运放uA741来进行放大，电路原理图如图2-3所示。 A/D 转换单片机电路显示电路转换电路交流信号放大电路

单片机红绿灯电路设计

四川现代职业学院《单片机原理及应用》课程设计红绿灯实训报告题目：红绿灯项目设计报告系别：电子信息技术系专业：电子信息工程技术组员：贺淼、纪鹏、邵文稳指导老师：陶薇薇 2014年7月12日

摘要交通在人们的日常生活中占有重要的地位，随着人们社会活动的日益频繁，这点更是体现的淋漓尽致。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。本系统采用STC89C52点单片机以及数码管为中心器件来设计交通灯控制器，实现了南北方向为主要干道，要求南北方向每次通行时间为30秒，东西方向每次通行时间为25秒。启动开关后，南北方向红灯亮25秒钟，而东西方向绿灯先亮20秒钟，然后闪烁3秒钟，转为黄灯亮2秒钟。接着，东西方向红灯亮30秒钟，而南北方向绿灯先亮25秒，然后闪烁3秒钟，转为黄灯亮2秒钟，如此周而复始。软件上采用C语言编程，主要编写了主程序，中断程序延时程序等。经过整机调试，实现了对十字路口交通灯的模拟。

目录（一）硬件部分--------------------------- 3 1.1 STC89C52芯片简介-----------------------3 1.2 主要功能特性---------------------------4 1.3 STC89C52芯片封装与引脚功能-------------5 1.4 基于STC89C52交通灯控制系统的硬件电路分析及设计-------------------------------------------10 （二）软件部分----------------------------14 2.1 交通灯的软件设计流程图-----------------14 2.2 控制器的软件设计-----------------------15 （三）电路原理图与PCB图的绘制-------------16 3.1 电路原理图的绘制（见附录二）----------16 3.2 PCB图的绘制（见附录三）---------------16 3.3 印刷电路板的注意事项------------------16 （四）调试及仿真---------------------------------------19 4.1 调试----------------------------------19 4.2 仿真结果------------------------------20 （五）实验总结及心得体会---------------------------21 5.1 实验总结-----------------------------------------------21 5.2 实验总结-----------------------------------------------22 附录程序清单---------------------------22

单片机硬件系统设计原则

单片机硬件系统设计原则 1

单片机硬件系统设计原则一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容:一是系统扩展,即单片机内部的功能单元,如ROM、RAM、I/O、定时器/计数器、中断系统等不能满足应用系统的要求时,必须在片外进行扩展,选择适当的芯片,设计相应的电路。二是系统的配置,即按照系统功能要求配置外围设备,如键盘、显示器、打印机、A/D、D/A转换器等,要设计合适的接口电路。系统的扩展和配置应遵循以下原则: 1、尽可能选择典型电路,并符合单片机常规用法。为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础。 2、系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求,并留有适当余地,以便进行二次开发。 3、硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。硬件结构与软件方案会产生相互影响,考虑原则是:软件能实现的功能尽可能由软件实殃,以简化硬件结构。但必须注意,由软件实现的硬件功能,一般响应时间比硬件实现长,且占用CPU时间。 2

4、系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。如选用CMOS芯片单片机构成低功耗系统时,系统中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品。 5、可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一部分,它包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等。 6、单片机外围电路较多时,必须考虑其驱动能力。驱动能力不足时,系统工作不可靠,可经过增设线驱动器增强驱动能力或减少芯片功耗来降低总线负载。 7、尽量朝”单片”方向设计硬件系统。系统器件越多,器件之间相互干扰也越强,功耗也增大,也不可避免地降低了系统的稳定性。随着单片机片内集成的功能越来越强,真正的片上系统SoC已经能够实现,如ST公司新近推出的μPSD32××系列产品在一块芯片上集成了80C32核、大容量FLASH 存储器、SRAM、A/D、I/O、两个串口、看门狗、上电复位电路等等。单片机系统硬件抗干扰常见方法实践影响单片机系统可靠安全运行的主要因素主要来自系统内部和外部的各种电气干扰,并受系统结构设计、元器件选择、安装、制造工艺影响。这些都构成单片机系统的干扰因素,常会导致单片机系统运行失常,轻则影响产品质量和产量,重则会导致事故,造成重大经济损失。 3

流水灯课程设计(免费)..

数字电子技术课程设计报告 (彩灯控制器) 专专业：电子信息工程班级：7B1211 学号：123025 姓名：白旭飞年月：2014-6-28

一、设计要求 1. 以8或10个指示灯作为显示器件，能自动的从左到右、从右到左自动的依次被点亮，如此周而复始，不断循环。 2．打开电源时控制器可自动清零，每个指示灯被点亮的时间相同约为0.5S～2S 范围内。 3．用计算机画出设计电路图，进行仿真分析验证其正确性。 4．写设计说明书一份（画总原理框图以及说明主要工作原理，单元电路的设计和元器件的选择，画出完整的电路图和元器件明细表，收获、体会及建议）二、设计的作用，目的 1.作用利用控制电路可使彩灯（例如霓虹灯）按一定的规律不断的改变状态，不仅可获得良好的观赏效果，且可以省电（与彩灯全亮相比）。 2.目的用NE555芯片，74LS151芯片,74LS163芯片,74LS194，以及一些逻辑门芯片完成彩灯控制器。三、设计的具体实现 1．系统概述接通电源时，555占空比可调振荡器产生1s单位的脉冲，脉冲送到下一个模块74LS151计数器，目的实现模5计数器，达到每五秒生成一个脉冲输向下一个芯片74LS194移位寄存器以及计数器74LS163。进而彩灯在脉冲的作用下依次点亮，并实现循环，完成实验要求。 2.总体思路先用555定时器用来生成1s标准单位cp脉冲，把脉冲给计数器74LS151，通过74LS151形成模5加法计数器，再将74LS151输出信号供给74LS194移位寄存器输入端，Q 0，Q 1， Q 2 和Q 3 接彩灯然后连接几个逻辑门，把74LS194接成环形计数器。就能实现基本电路要求。 3.方案设计总体电路共分三大块。第一块实现时钟信号的产生；第二块实现灯亮灭情况的演示；第三块实现灯亮灭的控制及节拍控制。

电子课程设计—电子流水灯设计报告

《电子技术》课程设计报告设计题目：电子流水灯电路设计与制作

电子流水灯电路设计与制作报告一、设计目的 1.能够全面的巩固和应用“电子技术”课程中所学的基础理论和基本方法，并初步掌握小型数字系统设计的基本方法。 2.能够合理、灵活地应用各种标准集成电路（SSI、MSI、LSI等）器件实现规定的数字系统。 3.培养独立思考、独立准备资料、独立设计规定功能的数字系统能力。 4.培养独立进行实验，包括电路布局、安装、调试和排除故障的能力。 5.培养书写综合设计实验报告的能力。二、设计任务用中小规模集成电路设计并制作一个能实现8个彩灯正序或反序按1秒依次点亮的电路： 1.由晶振电路或555电路产生1HZ标准秒脉冲信号，作为电路的CP。 2.可逆的顺序脉冲发生电路。 3.显示驱动电路 4.彩灯。 5.电源。三、设计方案

2、单元电路设计 ①秒脉冲发生电路由555电路实现秒脉冲，f=1HZ。 ②可逆的顺序脉冲发生电路可用74LS1191实现，5号引脚接拨动开关，拨动开关的2个端分别接高电平（接5V电源）和低电平（接地），当开关拨到高电平时，进行减计数，当开关拨到低电平时，进行加计数，这样来实现可逆顺序脉冲发生电路 ③显示驱动电路可由74ls138实现译码，来控制发光2极管的发光情况 74LS138真值表

R3-R10电阻起到保护发光二极管的作用。 ④电源电路将12V电压整流成5V。 3、整机电路图

555集成电路各引脚名称：1地GND，2触发，3输出，4复位，5控制电压，6门限(阈值）7放电，8电源电压VCC。 74ls191各引脚名称：1-3并行数据输入端，2-3输出端，6-7输出端，5加减计数方式控制端，11电源，4地GND，14秒脉冲输入端，12计数控制端，13时钟输出端 74ls138各引脚名称：1-3译码地址输入端，7-15译码输出端，16电源，8地GND，4-5选通端（低电平有效），6选通端（高电平有效）四、主要元器件介绍 1.通用实验底板 2.直流稳压电源（5V） 3.集成电路：555、74LS191、74LS138 4.电容：47uF/16V，0.01uF/16V 5.电阻：10k，1k 6.数显：发光二极管 7.开关：波动开关五、焊接与调试 1、元器件布局图 2、焊接步骤

流水灯控制实验报告及程序

实验三流水灯控制实验姓名专业通信工程学号成绩一、实验目的 1.掌握Keil C51 软件与protues软件联合仿真调试的方法； 2.掌握如何使用程序与查表等方法实现流水效果； 3.掌握按键去抖原理及处理方法。二、实验仪器与设备 1. 微机1台 2. Keil C51集成开发环境 3. Proteus仿真软件三、实验内容 1.用Proteus设计一流水灯控制电路。利用P1口控制8个发光二级管L1—L8。P3.3口接一按键K1。参考电路如下图所示。其中74LS240为八反响三态缓冲器/线驱动器。 2.用中断或查询方式编写程序，每按动一次K1键，演示不同的流水效果。若用KEY表示按键的次数，则其对应的流水效果如下： ① KEY=0： L1-L8全亮； ② KEY=1： L1-L8先全灭，然后自右向左单管点亮，如此循环； ③ KEY=2： L1-L8先全灭，然后自右向左依次点亮，如此循环； ④ KEY=3： L1-L8先全亮，然后自左向右依次熄灭，如此循环； ⑤ KEY=4： L1-L8先全灭，然后整体闪烁，如此循环； ⑥ KEY=5：自行设计效果。以上移位及闪烁时间间隔均设置为0.3秒，按动5次按键后，再按键时，流水效果从头开始循环。四、实验原理 1.按键去抖原理：通常按键所用的开关为机械弹性开关，当机械触点断开、闭合时，电压信号波形如下图所示。由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合时不会马上稳定的接通，在断开时也不会一下子断开。因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动。抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为5～10ms。按键抖动会引起一次按键被误读多次。为了确保CPU对键的一次闭合仅做一次处理，必须去除按键抖动。在键闭合稳定时，读取键的状态，并且必须判别；在键释放稳定后，再作处理。按键的抖动，可用硬件或软件两种方法消除。常用软件方法去抖动，即检测到按键闭合后执行一个5～10ms延时程序；让前沿抖动消失后，再一次检测键的状态，如果仍保持闭合状态电平，则确认为真正有按键按下。当检测到按键释放后，也要给5～10ms的延时，待后延抖动消失后，才能转入该键的处理程序。 2.74LS240：八反相三态缓冲器/线驱动器引脚排列图：

单片机课程设计外部中断控制流水灯变化

单片机课程设计报告设计题目：外部中断控制流水灯变化姓名

一．设计目的通过学习单片机工作原理和各种工作方式及各管脚的功能，想通过P3口的俩管脚和第二功能，即外部中断来使CPU响应，达到控制流水灯的目的。二．设计要求主程序实现8个灯从到依次亮灭，灯与灯之间间歇约秒.当口是低电平时，灯从到依次亮灭，灯与灯之之间间歇约秒.循环3次返回主程序.当口是低电平时，灯全灭，当口是高电平时，返回主程序.当同时使和为低电平时，灯全灭，因为外部中断0的优先级高于外部中断1的优先级. 三．MCS-51的硬件结构：四．P3口的状态 P3口是双功能口，默认为第一功能（通用I/O口），通过编程可设置第二功能。

五．中断传送方式：中断方式则是在外设为数据传送做好准备之后，就向CPU发出中断请求信号（相当于通知CPU）。CPU接收到中断请求信号之后立即作出响应，暂停正在执行的原程序（主程序），而转去外设的数据输入输出服务，待服务完之后，程序返回。CPU再继续执行被中断的原程序。六．外部中断外部中断是指从单片机外部引脚输入请求信号。输入/输出的中断请求、实时事件的中断请求、掉电和设备故障的中断请求都可以作为外部中断源，从引脚INT0、INT1输入。外部中断请求、有两种触发方式：电平触发及跳变（边沿）触发。这两种触发方式可以通过对特殊功能寄存器TCON编程来选择。七．电路原理逻辑图如下：

灯亮情况 00全灭 01全灭 10从到依次亮灭 11从到依次亮灭八．实验硬件电路图如下

九．程序流程图如下十．程序清单 ORG 0000H AJMP START ORG 0003H AJMP SER ORG 0013H AJMP SER1 ORG 0030H START: MOV IE,#85H ；外部中断0和1都开

89C51单片机44键盘应用实例程序设计(含硬件仿真电路图)

89c51单片机4*4键盘应用实例硬件仿真电路图如下：程序如下（编译成功）： #include"reg51.h" #include"LCD1602.h" #include"hardware.h" char code tab[4][4]={ {'1','4','7','#'}, {'2','5','8','0'}, {'3','6','9','*'}, {'A','B','C','D'}}; //0到F的16个键植 void delay(unsigned char a) { unsigned char i; while(a--)

for(i=100;i>0;i--) ; } char kbscan() //键盘扫描 { unsigned char hang,lie,key; if(P3!=0x0f) delay(5); if(P3!=0x0f) { switch(P3&0x0f) { case 0x0e:lie=0;break; case 0x0d:lie=1;break; case 0x0b:lie=2;break; case 7:lie=3;break; } P3=0xf0; P3=0xf0; switch(P3&0xf0) { case 0xe0:hang=0;break; case 0xd0:hang=1;break; case 0xb0:hang=2;break; case 0x70:hang=3;break; } P3=0x0f; while(P3!=0x0f); key=tab[hang][lie]; } else key=0; return (key); } void main() { unsigned char temp; LCD_initial(); LCD_prints("piaoling"); P3=0x0f; P0=0xff; while(1)

流水灯课程设计

基于单片机的流水灯设计学院：专业：指导老师：姓名：班级：学号：年月日

摘要：当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。 This age is a new technology emerge in endlessly era, in the electronic field especially automation intelligent control field, the traditional schism components or digital logic circuit, is composed of control system with unprecedented speed was replaced by microcontroller intelligent control system. SCM has small, strong function, low cost, etc, it can be said that wide application, intelligent control and automatic control core is the microcontroller. 关键词：LED 单片机控制系统流水灯目录 1．前言 1.1 设计概述 (2) 1.2 设计主要功能 (2) 2. 硬件组成 2.1 80C51单片计算机的组成原理 (3) 2.组成框图及内部总体结构 (3) 2.寄存器和存储器………………………………………………………

ATmega128 单片机硬件电路设计

ATmega128 单片机硬件电路设计在本系统中，本小节主要讲ATmega128 单片机的内部资源、工作原理和硬件电路设计等。2.5.1 ATmega128 芯片介绍ATmega128 为基于AVR RISC 结构的8 位低功耗CMOS 微处理器。片内ISP Flash 可以通过SPI 接口、通用编程器，或引导程序多次编程。引导程序可以使用任何接口来下载应用程序到应用Flash 存储器。通过将8 位RISC CPU 与系统内可编程的Flash 集成在一个芯片内，ATmega128 为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的方案。ATmega128 单片机的功能特点如下：（1）高性能、低功耗的AVR 8 位微处理器（2）先进的RISC 结构①133 条指令大多数可以在一个时钟周期内完成② 32x8 个通用工作寄存器+外设控制寄存器③全静态工作④工作于16 MHz 时性能高达16 MIPS ⑤只需两个时钟周期的硬件乘法器（3）非易失性的程序和数据存储器① 128K 字节的系统内可编程Flash ②寿命: 10，000 次写/ 擦除周期③具有独立锁定位、可选择的启动代码区（4）通过片内的启动程序实现系统内编程① 4K 字节的EEPROM ② 4K 字节的内部SRAM ③多达64K 字节的优化的外部存储器空间④可以对锁定位进行编程以实现软件加密⑤可以通过SPI 实现系统内编程（5）JTAG 接口（与IEEE 1149.1 标准兼容）①遵循JTAG 标准的边界扫描功能②支持扩

展的片内调试③通过JTAG 接口实现对Flash，EEPROM，熔丝位和锁定位的编程（6）外设特点①两个具有独立的预分频器和比较器功能的8 位定时器/ 计数器②两个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16 位定时器/ 计数器③具有独立预分频器的实时时钟计数器④两路8 位PWM ⑤ 6 路分辨率可编程（2 到16 位）的PWM ⑥输出比较调制器⑦ 8 路10 位ADC ⑧面向字节的两线接口⑨两个可编程的串行USART ⑩可工作于主机/ 从机模式的SPI 串行接口（7）特殊的处理器特点①上电复位以及可编程的掉电检测②片内经过标定的RC 振荡器③片内/ 片外中断源④ 6 种睡眠模式: 空闲模式、ADC 噪声抑制模式、省电模式、掉电模式、Standby 模式以及扩展的Standby 模式⑤可以通过软件进行选择的时钟频率⑥通过熔丝位可以选择ATmega103 兼容模式⑦全局上拉禁止功能ATmega128 芯片有64 个引脚，其中60 个引脚具有I/O 口功能，资源比较丰富，下面对ATmega128 的各个引脚做简单介绍：VCC：数字电路的电源。GND：接地。端口（PA7..PA0）、（PB7..PB0）、（PC7..PC0）、（PD7..PD0）、（PE7..PE0）、（PF7..PF0）、（PG4..PA0）：为8 位双向I/O 口，并具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉低时将

单片机硬件设计经验总结

单片机硬件设计经验总结下面是总结的一些设计中应注意的问题，和单片机硬件设计原则，希望大家能看完（1）在元器件的布局方面，应该把相互有关的元件尽量放得靠近一些，例如，时钟发生器、晶振、CPU的时钟输入端都易产生噪声，在放置的时候应把它们靠近些。对于那些易产生噪声的器件、小电流电路、大电流电路开关电路等，应尽量使其远离单片机的逻辑控制电路和存储电路（ROM、RAM），如果可能的话，可以将这些电路另外制成电路板，这样有利于抗干扰，提高电路工作的可靠性。（2）尽量在关键元件，如ROM、RAM等芯片旁边安装去耦电容。实际上，印制电路板走线、引脚连线和接线等都可能含有较大的电感效应。大的电感可能会在Vcc走线上引起严重的开关噪声尖峰。防止Vcc走线上开关噪声尖峰的唯一方法，是在VCC与电源地之间安放一个0.1uF的电子去耦电容。如果电路板上使用的是表面贴装元件，可以用片状电容直接紧靠着元件，在Vcc引脚上固定。最好是使用瓷片电容，这是因为这种电容具有较低的静电损耗（ESL）和高频阻抗，另外这种电容温度和时间上的介质稳定性也很不错。尽量不要使用钽电容，因为在高频下它的阻抗较高。在安放去耦电容时需要注意以下几点：

在印制电路板的电源输入端跨接100uF左右的电解电容，如果体积允许的话，电容量大一些则更好。原则上每个集成电路芯片的旁边都需要放置一个0.01uF的瓷片电容，如果电路板的空隙太小而放置不下时，可以每10个芯片左右放置一个1～10的钽电容。对于抗干扰能力弱、关断时电流变化大的元件和RAM、ROM等存储元件，应该在电源线（Vcc）和地线之间接入去耦电容。电容的引线不要太长，特别是高频旁路电容不能带引线。（3）在单片机控制系统中，地线的种类有很多，有系统地、屏蔽地、逻辑地、模拟地等，地线是否布局合理，将决定电路板的抗干扰能力。在设计地线和接地点的时候，应该考虑以下问题：逻辑地和模拟地要分开布线，不能合用，将它们各自的地线分别与相应的电源地线相连。在设计时，模拟地线应尽量加粗，而且尽量加大引出端的接地面积。一般来讲，对于输入输出的模拟信号，与单片机电路之间最好通过光耦进行隔离。在设计逻辑电路的印制电路版时，其地线应构成闭环形式，提高电路的抗干扰能力。地线应尽量的粗。如果地线很细的话，则地线电阻将会较大，造成接地电位随电流的变化而变化，致使信号电平不稳，导致电路的抗干扰能力下降。在布线空间允许的情况下，要保证主要地线的宽度至少在2～3mm以上，元件引脚上的接地线应该在1.5mm左右。要注意接地点的选择。当电路板上信号频率低于1MHz时，由于

单片机流水灯课程设计报告书

基于AT89C51单片机的流水灯 1 引言 1.1 课题简介单片机全称叫单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)，是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个畴：在智能仪器仪表上的应用，例如精密的测量设备；在工业控制中的应用，用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统，例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等；在家用电器中的应用可从手机，机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动，集群移动通信，无线电对讲机等。单片机在医用设备领域中的应用，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等；在各种大型电器中的模块化应用，如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中(有别于磁带机的原理)，就需要复杂的类似于计算机的原理。本设计着重在于分析计算器软件和开发过程中的环节和步骤，并从实践经验出发对计算器设计做了详细的分析和研究。本系统就是充分利用了8051芯片的I/O引脚。系统以采用MCS-51系列单片机Intel8051为中心器件来设计LED流水灯系统，实现8个LED霓虹灯的左、右循环显示，并实现循环的速度可调。 1.2 设计目的 (1) 学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。

单片机流水灯实验报告

单片机流水灯实验报告电子信息工程学系实验报告课程名称：单片机原理及接口实验项目名称：实验2 流水灯实验时间： xx-10-21 班级：电信092 姓名：蔡松亮学号： 910706247 一、实验目的: 进一步熟悉keil仿真软件、proteus仿真软件的使用。了解并熟悉单片机I/O口和LED灯的电路结构，学会构建简单的流水灯电路。掌握C51中单片机I/O口的编程方法和使用I/O口进行输入输出的注意事项。二、实验原理： MCS-51系列单片机有四组8位并行I/O口，记作P0、P1、P2和P3。每组I/O口内部都有8位数据输入缓冲器、8位数据输出锁存器及数据输出驱动等电路。四组并行I/O端口即可以按字节操作，又可以按位操作。当系统没有扩展外部器件时，I/O端口用作双向输入输

出口；当系统作外部扩展时，使用P0、P2口作系统地址和数据总线、P3口有第二功能，与MCS-51的内部功能器件配合使用。以P1口为例，内部结构如下图所示：图 P1口的位结构作输出时：输出0时，将0输出到内部总线上，在写锁存器信号控制下写入锁存器，锁存器的反向输出端输出1，下面的场效应管导通，输出引脚成低电平。输出1时，下面的场效应管截止，上面的上拉电阻使输出为1。作输入时：P1端口引脚信号通过一个输入三态缓冲器接入内部总线，再读引脚信号控制下，引脚电平出现在内部总线上。 I/O口的注意事项，如果单片机内部有程序存贮器，不需要扩展外部存贮器和I/O接口，单片机的四个口均可作I/O口使用；四个口在作输入口使用时，均应先对其写“1”，以避免误读；P0口作I/O 口使用时应外接10K的上拉电阻，其它口则可不必；P2可某几根线作地址使用时，剩下的线不能作I/O口线使用；P3口的某些口线作第二功能时，剩下的口线可以单独作I/O口线使用。

单片机创新设计

全院选修课程 A VR单片机嵌入式系统入门作业题目：基于AVR单片机mega16的密码防盗键盘设计学生姓名： X X X 专业班级：自动化09-1 学号： 5409010101xx 院系：电气信息工程学院

密码防盗键盘摘要：本实验是基于A VR mega16 单片机所设计的，可以实现键位与数字动态显示的一种新型密码防盗键盘。通过单片机内部产生随机数，使用LED数码七段数码管予以显示，每一个数码管对应一个键位。单片机对各个键位进行扫描，确定键位的输入。关键词：mega16七段数码管ULN2003 密码防盗一、目的、用途、功能 1. 目的：设计一种投资少，简单易行，仅仅只是在现在的设备的基础之上稍加改造，又能从根本上解决摄像头拍摄盗取密码的设备。 2.用途与功能：我们就设想让键上的10个数字位置分布可变。10个键上的数字是由七段数码管显示。每次取款时，键盘上数字的分布都会随机变化。因而知道了键的位置并不能绝对判断出键上的数字是多少。因此会给犯罪分子获得提款人的密码造成麻烦，从而解决摄像头盗取密码的难题。二、硬件设计 2.1 硬件设计思想键盘的数字和键位关系不固定，而且通过单片机内部产生随机数，通过LED数码管显示出来，每一个数码管对应一个键位。基本设备是基于AVR单片机，外围设备采用的是12个七段数码管，2个ULN2003芯片，11个七段数码管， 1个74LS248芯片，若干电阻，电源电池。部分硬件方案论述 1 .七段数码管扫描显示方式的方案比较方案一：静态显示方式：静态显示方式是指当显示器显示某一字符时，七段数码管的每段发光二极管的位选始终被选中。在这种显示方式下，每一个LED数码管显示器都需要一个8位的输出口进行控制。静态显示主要的优点是显示稳定，在发光二极管导通电流一定的情况下显示器的亮度大，系统运行过程中，在需要更新显示内容时，CPU才去执行显示更新子程序，这样既节约了CPU的时间，又提高了CPU的工作效率。其不足之处是占用硬件资源较多，每个LED数码管需要独占8条输出线。随着显示器位数的增加，需要的I/O口线也将增加。方案二：动态显示方式：动态显示方式是指一位一位地轮流点亮每位显示器（称为扫描），即每个数码管的位选被轮流选中，多个数码管公用一组段选，段选数据仅对位选选中的数码管有效。对于每一位显示器来说，每隔一段时间点亮一次。显示器的亮度既与导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间的比例有关。通过调整电流和时间参数，可以既保证亮度，又保证显示。若显示器的位数不大于8位，则显示器的公共端只需一个8位I/O口进行动态

vhdl流水灯课程设计报告

院系：姓名：学号：课程设计名称：指导老师：时间：

摘要 VHDL的特点应用VHDL进行系统设计，有以下几方面的特点。（一）功能强大 VHDL具有功能强大的语言结构。它可以用明确的代码描述复杂的控制逻辑设计。并且具有多层次的设计描述功能，支持设计库和可重复使用的元件生成。VHDL是一种设计、仿真和综合的标准硬件描述语言。（二）可移植性 VHDL语言是一个标准语言，其设计描述可以为不同的EDA工具支持。它可以从一个仿真工具移植到另一个仿真工具，从一个综合工具移植到另一个综合工具，从一个工作平台移植到另一个工作平台。此外，通过更换库再重新综合很容易移植为ASIC设计。（三）独立性 VHDL的硬件描述与具体的工艺技术和硬件结构无关。设计者可以不懂硬件的结构，也不必管最终设计实现的目标器件是什么，而进行独立的设计。程序设计的硬件目标器件有广阔的选择范围，可以是各系列的CPLD、FPGA及各种门阵列器件。（四）可操作性由于VHDL具有类属描述语句和子程序调用等功能，对于已完成的设计，在不改变源程序的条件下，只需改变端口类属参量或函数，就能轻易地改变设计的规模和结构。（五）灵活性 VHDL最初是作为一种仿真标准格式出现的，有着丰富的仿真语句和库函数。使其在任何大系统的设计中，随时可对设计进行仿真模拟。所以，即使在远离门级的高层次（即使设计尚未完成时），设计者就能够对整个工程设计的结构和功能的可行性进行查验，并做出决策。VHDL的设计结构 VHDL描述数字电路系统设计的行为、功能、输入和输出。它在语法上与现代编程语言相似，但包含了许多与硬件有特殊关系的结构。 VHDL将一个设计称为一个实体Entity（元件、电路或者系统），并且将它分成外部的可见部分（实体名、连接）和内部的隐藏部分（实体算法、实现）。当定义了一个设计的实体之后，其他实体可以利用该实体，也可以开发一个实体库。所以，内部和外部的概念对系统设计的VHDL是十分重要的。

硬件电路设计具体详解

2系统方案设计 2.1 数字示波器的工作原理图2.1 数字示波器显示原理数字示波器的工作原理可以用图2.1 来描述，当输入被测信号从无源探头进入到数字示波器，首先通过的是示波器的信号调理模块，由于后续的A/D模数转换器对其测量电压有一个规定的量程范围，所以，示波器的信号调理模块就是负责对输入信号的预先处理，通过放大器放大或者通过衰减网络衰减到一定合适的幅度，然后才进入A/D转换器。在这一阶段，微控制器可设置放大和衰减的倍数来让用户选择调整信号的幅度和位置范围。在A/D采样模块阶段，信号实时在离散点采样，采样位置的信号电压转换为数字值，而这些数字值成为采样点。该处理过程称为信号数字化。A/D采样的采样时钟决定了ADC采样的频度。该速率被称为采样速率，表示为样值每秒（S/s）。A/D模数转换器最终将输入信号转换为二进制数据，传送给捕获存储区。因为处理器的速度跟不上高速A/D模数转换器的转换速度，所以在两者之间需要添加一个高速缓存，明显，这里捕获存储区就是充当高速缓存的角色。来自ADC的采样点存储在捕获存储区，叫做波形点。几个采样点可以组成一个波形点，波形点共同组成一条波形记录，创建一条波形记录的波形点的数量称为记录长度。捕获存储区内部还应包括一个触发系统，触发系统决定记录的起始和终止点。被测的模拟信号在显示之前要通过微处理器的处理，微处理器处理信号，包括获取信号的电压峰峰值、有效值、周期、频率、上升时间、相位、延迟、占空比、均方值等信息，然后调整显示运行。最后，信号通过显示器的显存显示在屏幕上。 2.2 数字示波器的重要技术指标（1）频带宽度当示波器输入不同频率的等幅正弦信号时，屏幕上显示的信号幅度下降3dB 所对应的输入信号上、下限频率之差，称为示波器的频带宽度，单位为MHz或GHz。

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