Proteus花样流水灯课程设计
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Proteus花样流水灯课程设计
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成绩
课程论文
题目：基于51单片机LED流水灯设计
课程名称：
学生姓名：
学生学号：
系别：
专业：
年级：
任课教师：
电气信息工程学院制
2015年1月
基于51单片机的LED流水灯设计
1 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1 AT89C51芯片
1.1电源引脚
Vcc（40脚）：典型值＋5V。
Vss（20脚）：接低电平。
1.2外部晶振
XTAL1、XTAL2分别与晶振两端相连接。
1.3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”. P0口：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。
1.4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）。
2硬件电路
2.1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。
2.2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。
2.3 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。
表1 元器件表
单片机AT89C51 瓷片片电容
CAP-22pf 晶振
CRYSTAL11.0592MHz
解电容CAP-ELEC
电阻RES 排阻RESPACLK-8 发光二极管
LED-GREEN 发光二极管LED-YELLOW
发光二极管LED-RED 发光二极管
LED-BLUE
发光二极管
LED-BIBY
发光二极管
LED-BIGY
发光二极管LED-BIRG 发光二极管
LED-BIRY
按钮BUTTO
2.4电路图
图2 电路仿真图
3软件设计
3.1软件(Proteus+Keil uV4)
在PROTUES绘制好原理图后，再在keil uV2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。
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。
相信在单片开发应用中PROTUES也能茯得愈来愈广泛的应用。
3.2流程图
图3 LED 流水灯流程图
4仿真结果 4.1仿真结果
右移 左移
图4 仿真结果图
当K1键按下时实现右移即从下往上移动，当K2键按下时实现左移即从上往下移动。
P1,P3端开是否按LED 灯
结
是否按下LED 灯
5参考文献
[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单片机原理及应用基Keil C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keil C[M]. 电子工业出版社， 2014
[4] 陈忠平主编. 基于proteus 51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
附录
程序设计
#include<reg52.h>
#include<intrins.h> unsigned int a,d;
sbit key1=P3^4;
sbit key2=P3^5;
sbit key3=P3^6;
sbit key4=P3^7;
void delay();
bit flag1=0;
bit flag2=0;
bit flag3=0;
bit flag4=0;
void main()
{
d=0xfe;
while(1)
{
if(key1==0)
{
flag1=1;
flag2=0;
}
if(flag1==1)
{
P0=d;
delay();
d=_cror_(d,1);
}
if(key2==0)
{
flag2=1 ;
flag1=0 ;
}
if(flag2==1)
{
P0=d;
delay();
d=_crol_(d,1);
}
}
}
void delay(unsigned int c) {
for(c=8000;c>0;c--);
}。
