电子设计综合实训报告

第1页目录摘要....................................................................21、前言.................................................................32、设计过程.............................................................42.1、任务及要求......................................................42.1.1、任务......................................................42.1.2、要求......................................................42.2、总体设计方案....................................................42.2.1、系统设计原理..............................................42.2.2、总体控制框图..............................................42.3、硬件电路........................................................52.3.1、SCT89C52单片机介绍........................................52.3.2、时钟电路..................................................72.3.3、复位电路..................................................72.4、软件电路........................................................92.4.1、系统流程图................................................92.4.2、系统程序..................................................93、结果................................................................114、结论................................................................115、参考文献............................................................126、致谢................................................................12第2页摘要彩灯，又名花灯，是我国普遍流行的传统的民间的综合性的工艺品。彩灯艺术也就是灯的综合性的装饰艺术。在古代，彩灯主要作用是照明，人类用动植物和矿物的油蜡来作采光的灯。由纸或者绢作为灯笼的外皮，骨架通常使用竹或木条制作，中间放上蜡烛。《周礼、司恒氏》载“凡邦之大事，供烛庭燎、烛麻烛也”，可见，周朝就有了烛灯。到了战国，灯的制造工艺蓬勃发展，这在屈原《楚辞》中就有所表述：“兰膏明烛华铜错”。汉代是铜灯制作的鼎盛时期。《西京杂记》载：“汉高祖入咸阳宫，秦有青玉五枝灯，高七尺五寸，下作蟠螭，口衔灯，燃则鳞甲皆动，焕炳若列星盈盈。””到了唐朝，元宵放灯发展成盛况空前的灯市，京城“作灯轮高二十丈，衣以锦绮，饰以金银，燃五万盏灯，簇之如花树”。这之后，各地花灯活动尤为盛行。到了现代彩灯蕴涵着丰富的文化底蕴，被广泛地应用于各种店面的装饰。变换无穷的彩灯样式，给城市增添活力，吸引着人们的注意力，深受人民的喜爱。在日常生活中，人们还将彩灯摆放成各种图案，增添美感。随着社会的发展传统的彩灯逐渐被LED彩灯所代替，可以通过单片机编程控制的LED彩灯变换更加丰富多彩。关键词：LED灯单片机控制系统第3页1、前言现在彩灯多用于节日装饰或商店广告牌，随着计算机、微电子、信息技术的快速进步，智能化技术的开发速度越来越快,智能度越来越高,应用范围也得到了极大的扩展。利用单片机控制LED彩灯，使彩灯变化多种多样，通过按钮的控制可以使彩灯切换成不同的点亮方式，这些都离不开单片机。单片机是一种集成电路芯片，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/计数器等功能（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微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字节系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。第4页2、设计过程2.1、任务及要求2.1.1、任务（1）加深对理论知识的理解。（2）学习电子产品设计、制作、调试的一般方法和步骤。（3）掌握设计说明书的撰写规范。（4）体会工程实践与理论学习的异同。2.1.2、要求（1）利用并行接口接8个LED灯，正常时8个灯左移右移逐一点亮。（2）在完成基本循环要求的基础上使用中断任意变换一种灯控方式。（3）完成PCB并安装调试。2.2、总体设计方案2.2.1、系统设计原理单片机SCT89C52使整个系统的核心部分，我们通过对单片机SCT89C52编程来实现LED彩灯的循环点亮。通过中断来控制LED灯在两种不同的点亮方式中切换，通过复位控制LED启停。主要元器件除了单片机STC89C52，还要有8个LED灯和2个按键。通过软件设计，P0口作为8个彩色LED的驱动信号输出口，P3.2为外部中断输入口。2.2.2、总体控制框图王琛2016040013第5页2.3、硬件电路2.3.1、SCT89C52单片机介绍STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外STC89X52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8gTTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问个外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1口：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或王琛2016040013第6页输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。振荡器特性:AT89C52中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器。外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容C1、C2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。使用石英晶体，我们推荐电容使用30pF±10pF，使用陶瓷谐振器建议选择40pF±10F。用户也可以采用外部时钟。这种情况下，外部时钟脉冲接到XTAL1端，即内部时钟发生器的输入端，XTAL2则悬空。王琛2016040013第7页2.3.2、时钟电路STC89C52有内部时钟和外部时钟两种连接方式。设计中使用内部时钟，即在RXD和TXD两端并联晶振和适当电容。需要注意的是并不是晶振有定时的作用，而是通过和单片机内部的高增益反相放大器连接，使它可以在一定频率下稳定震动，起到口令的作用。在RXD和TXD引脚上并联的晶振是系统的定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。时钟电路中选用的晶振可以在1.2～24MHz之间选择，并联的电容值可在5～30pF之间选择，为单片机提供了有序准确的命令，是单片机正常运行的前提。2.3.3、复位电路AT89C52的外围电路是必须有复位功能的，一般分为自动复位和按键复位。设计使用的是手动复位，电路原理是在普通RC复位电路的基础上接一个有下拉电阻10K、上拉电容10μf接VCC，电源由开关经串接的1K限流电阻至复位脚（和上拉电容并联），上拉电容支路负责在“上电”瞬间实施复位；开关通过1K上拉电阻和10K下拉电阻分压器，保证对单片机实施按键电平复位。王琛2016040013王琛2016040013第8页复位可以对单片机初始化。其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。复位一般有两种作用，一种是在进入系统时要正常的初始化，另一种是程序可能会出现错误，运行混乱，是系统处于死锁状态，为了解决这种困境，通常采用复位方2.3.4、整体电路proteus仿真图PCB图王琛2016040013第9页系统硬件设计电路主要由四部分组成：按键复位电路、时钟震荡电路、按键电路、LED彩灯电路、数码管显示电路。复位是单片机的初始化，其作用是使CPU中的各个部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。在接电瞬间RST端的电位与VCC相同，随着电容充电电流的减小，+5