心形流水灯设计报告概要

课程设计说明书课程名称：《单片机技术》设计题目：心形流水灯设计学院：电子信息与电气工程学院学生姓名：学号：专业班级：指导教师：2015年4月30日成绩课程设计任务书设计题目心形流水灯设计学生姓名所在学院电子信息与电气工程学院专业、年级、班设计要求：1、设计一个用单片机控制的的心形流水灯系统；2、LED灯数量为32个；3、可以实现循环点亮、依次熄灭的基本功能；4、可以实现对角闪亮、间隔闪亮、顺时针闪亮、逆时针闪亮等多种功能。学生应完成的任务：完成心形流水灯电路设计，利用Keil软件编写程序，Proteus软件进行电路功能仿真，利用AltiumDesigner软件绘制电路原理图，设计制作电路的PCB板，对电路进行安装、调试，并提交课程设计报告。参考文献：[1]林志琦.基于Proteus的单片机可视化软硬件仿真[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.[2]何立民.MCS-51单片机应用系统设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，1990.[3]张毅刚.单片机原理及应用[M].北京：高等教育出版社，2004.[4]谷树忠，刘文洲，姜航.AltiumDesigner教程-原理图、PCB设计与仿真.北京：电子工业出版社，2010.[5]张阳天，韩异凡.ProtelDXP电路设计[M].北京：高等教育出版社，2005.工作计划：4月20日—4月22日，拟定系统硬件方案；4月23—4月24日，完成系统软件设计；4月25日—4月26日，编写程序；4月27日—4月28日，烧录程序并制作系统硬件电路；4月29日—4月30日，书写课程设计报告并提交。任务下达日期：2015年4月20日任务完成日期：2015年4月30日指导教师（签名）：学生（签名）：心形流水灯设计摘要：设计了一个心形流水灯电路，该电路可以实现32个LED灯循环闪亮、依次熄灭、对角闪亮、对角熄灭、间隔闪亮、间隔熄灭等多种功能。该电路主要由单片机芯片STC89C52、电源电路、时钟电路、复位电路和显示电路组成。利用Keil软件编写C语言程序，并生成目标代码Hex文件。使用Proteus软件设计仿真电路，并调入已编译好的目标代码，即可在仿真图中看到模拟实物的运行状态和过程。使用AltiumDesigner软件对电路进行原理图设计和PCB设计，并对该电路行安装和调试，调试结果可以实现流水灯的多种亮灭循环的功能。本人主要负责程序设计。关键词：心形流水灯；STC89C52；复位电路；时钟电路；电路仿真目录1.设计背景..........................................................................................................11.1流水灯在生活中的应用..........................................................................11.2单片机在生产及生活中的应用..............................................................12.设计方案..........................................................................................................12.1方案对比..................................................................................................22.2STC89C52芯片功能.............................................................................22.3方案论证..................................................................................................43.方案实施..........................................................................................................53.1电路原理图设计......................................................................................53.2程序设计..................................................................................................83.3电路功能仿真........................................................................................103.4电路PCB设计......................................................................................103.5安装与调试............................................................................................104.结果与结论....................................................................................................105.收获与致谢....................................................................................................116.参考文献........................................................................................................127.附件................................................................................................................127.1元器件清单............................................................................................127.2电路仿真图............................................................................................127.3电路原理图............................................................................................137.4PCB布线图............................................................................................147.5实物图....................................................................................................147.6程序代码................................................................................................1511.设计背景1.1流水灯在生活中的应用随着现代科学技术的持续进步和发展以及人们生活水平的不断提高，以大规模、超大规模集成电路为首的电子工艺技术的使用也越来越广泛，结合单片机技术设计的电子电路也层出不穷。LED彩灯由于其丰富的灯光色彩、低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。利用控制电路可使彩灯按一定的规律不断的改变状态，不仅可以获得良好的观赏效果，而且可以省电。彩灯的运用已经遍布于人们的生活中，从歌舞厅到卡拉OK包房，从节日的祝贺到日常生活中的点缀，这些不仅说明了我们对生活的要求有了质的飞跃，也说明科技在现实生活中的运用有了较大的发展。在这一设计中我们将运用单片机技术，与单片机芯片STC89C52的功能，对心形流水灯系统进行设计，来实现流水灯的多种亮与灭的循环，给人带来美感。1.2单片机在生产及生活中的应用单片微计算机自20世纪70年代问世以来，已对人类生活产生了巨大的影响。尤其是美国Intel公司生产的MCS-51系列单片机，由于其具有集成度高、可靠性强、系统结构简单、价格低廉、易于使用等优点，在世界范围内已经得到了广泛的普及和应用。也正是由于单片机的这些特点，它的出现是集成电路技术与微型计算机技术高速发展的产物，给工业自动化等领域带来了一场重大的革命。单片机体积小，很容易嵌入到系统之中，以实现各种方式的检测、计算或控制，而一般的微型计算机无法做到。由于单片机本身就是一个微型计算机，因此只要在单片机的外部适当的增加一些必要的外围扩展电路，就可以灵活的构成各种应用系统，如工业自动检测监控系统、数据采集系统、自动控制系统、智能仪器仪表等。除此之外，单片机在家用电器中的应用也很普及，例如，洗衣机、电冰箱、空调机、电风扇、电视机、微波炉、加湿机、消毒柜等，在这些设备中嵌入了单片机之后，其功能和性能大大提高，并可实现智能化和最优化控制。2.设计方案22.1方案对比1、单片机芯片的比较与选择单片机作为该电路的主要控制器芯片，即整个系统的控制核心部分，主要是负责控制LED灯的不同变化速度以及变化效果。因此对单片机芯片的选择，必须要求其功耗低、数据转换速率快。方案一：采用STC89C52单片机。STC89C52单片机是一种低耗、可编程、高性能的8位微控制处理器，其内部包括微处理器、具有8K的系统可编程Flash存储器、看门狗定时器、输入/输出口、中断系统等，其具有价格低廉、技术成熟、操作简单等特点，满足本系统的要求。方案二：选择TI公司生产的MSP430F149系列单片机系统。此款单片机具有低电压、超低功耗的特点，工作电压在3.6-1.8V之间，具有强大的功能和高效的运算处理能力。方案选择：由于STC89C52芯片价格便宜，支持在线下载程序而且MSP430F149系列单片机的功能已经远远高于我们本系统，操作不便。综合考虑，我们选择方案一。2、LED灯控制方式的比较与选择方案一：选用单片机I/O口一对一直接控制LED灯，正好控制32个LED灯。方案二：采用74HC573锁存器控制LED灯，当运用两片74HC573锁存器就可以控制32个LED灯，只占用了单片机的10个I/O口，这样可以减少I/O口数量。为了操作方便，减少复杂的步骤，我们采取方案一。2.2STC89C52芯片功能STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能的微控制器，具有8K的系统可编程Flash存储器，其具有传统51单片机不具备的功能，在经典的MCS-51内核上做了很多的改进，使得STC89C52在处理嵌入式控制应用系统时更加高效、灵活。STC89C52具有以下标准功能：4个外部中断、全双工串行口、一个7向量4级中断结构、3个16位定时器/计数器、8K字节Flash、512字节RAM（