八路彩灯控制器课程设计.doc
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目 录
第一章 总体设计 6
1.1设计目的 6
1.2设计任务与要求 6
1.3基本工作原理 6
1.4设计方案 6
第二章 单片机简介 7
2.1单片机结构 7
2.2单片机的封装形式、引脚定义及功能 8
2.3单片机的工作原理 9
2.4 CPU的工作原理 9
2.5存储器结构 10
2.6 CPU时序及时钟电路 11
2.7复位操作 13
第三章 硬件设计 15
3.1整体硬件接结构 15
3.2功能模块电路 15
3.3系统硬件原理电路图 17
第四章 软件设计 18
4.1软件总体结构设计 18
4.2各功能模块设计 19
总结与心得 26
参考文献: 27
第一章 总体设计
1.1设计目的
1)了解单片机的基本原理及相关的简单应用。
2)掌握用单片机设计系统的一般步骤。
3)了解LED数码管的基本知识和驱动方法。
4)掌握单片机系统各个组成部分的作用以及分布位置。
5)学会运用单片机的硬件资源。
1.2设计任务与要求
8个彩灯的控制电路的任务为:用AT89S51单片机设计设计一个8个彩灯控制电路。
要求:完成以下花形变化:
1) 从左到右依次点亮,8个灯全亮;从右到左依次熄灭,8个灯全灭。时间节拍为1秒。
2)从两边向中间依次点亮,8个灯全亮;从中间向两边依次熄灭,8个灯全灭。时间节拍为1秒。
3)循环往复,用LED管模拟彩灯。
4)用汇编语言编程,用proteus仿真。
1.3基本工作原理
此次使设计一个能控制八路彩灯的控制器,其中彩灯用发光二极管模拟。如下图所示,单片机是属于三总线结构,80C51单片机功能方框图如图2-1所示:
图2-1单片机内部结构框图
2.1.2 单片机内容结构
单片机的内部结构如图2-2所示。从图中看出,它具有以下特征;
适于控制应用的8位CPU
56字节片内数据存储器,分高低两个128字节
4K字节片内程序存储器
64KB程序存储器空间
64KB数据存储器空间
4个8位共32根双向并可按位寻址的I/O口线
两个16位定时/计数器;
一个全双工的串行I/O接口
有5个中断源
有片内时钟振荡器
具有布尔处理(位处理)能力
图2-2 单片机内部结构
2.2单片机的封装形式、引脚定义及功能
2.2.1 80C51封装
80C51系列单片机具有双列直插式和方形两种封装。
2.2.2 80C51系列单片机引脚功能
①引脚分布:
VCC----工作电源+5V
GND----电源地
ALE/ PROG -----访问外部存储器时作为低8位地址锁存控制信号;在对EPROM编程时作为编程脉冲输入;在不访问外部存储器和非EPROM编程状态下,该脚输出频率为1/6单片机晶振频率的方波信号,该信号,可作为时钟脉冲,但在访问数据存储器时会丢失一个脉冲;
PSEN——外部程序存储器读选通信号。
EA/VPP——访问程序存储器控制信号。当EA为低电平时,只读外部存储器,当EA为高电平时则先读内部程序存储器,再读外部程序存储器;这个引脚在编程时接编程电压VPP.
RST——复位信号,对系统复位信号要2T。
XTAL1——片内振荡电路输入端。
XTAL2——片内振荡电路输出端。
P0-P3——输入输出端口。
2.3单片机的工作原理
2.3.1 指令与程序 图2-3引脚分布
1)指令
规定计算机执行特定操作的命令,分成操作码和操作数,以二进制编码形式出现,具有固定的格式。
2)程序
程序就是跟据要求编制的指令集合。
2.4 CPU的工作原理
CPU是微机的核心部件,由控制器和运算器两部分组成。
1)控制器
控制器由指令部件、时序部件、控制部件三部分组成。
①指令部件:由程序计数器、指令寄存器和指令操作码译码器构成。
程序计数器——用来存放指令的地址的部件。
指令寄存器——用来暂时存放指令的部件。
指令操作码译码器——对指令操作码进行分析、解释并在输出端产生各种电平。
②时序部件:由时钟系统和节拍发生器构成。
时钟系统——它产生具有一定频率和宽度的脉冲信号。
节拍发生器——节拍发生器产生节拍电位和节拍脉冲。
③微操作控制部件:对节拍信号和指令操作码信号进行加工处理,产生各种信号。
2)运算器
运算器是数据进行算术运算和逻辑运算的执行部件,单片机不仅有很强的算术运算能力,而且有非常强的位处理能力,因此,特别适合用在实时控制场合。
3)单片机执行程序的过程
系统复位, 程序计数器PC的值为0000H。
在控制信号的作用下,根据PC值从内存单元中取出相应的指令。
将取出的指令送指令寄存器,经指令译码器分析,译码信号与时序信号合成,形成所需的
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