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1、 目 录1. 总体设计方案2 1.1.设计思路2 1.1.1.设计目的2 1.1.2.设计任务和内容2 1.1.3.芯片简介2 1.2.设计方框图42. 设计原理分析6 2.1.定时器工作方式0分析与计算6 2.2.电路模块7 2.2.1.LED灯显示模块7 2.2.1.复位电路7 2.2.2.晶振电路83. 系统调试84. 课程设计总结8附录8 附录1：程序清单9 附录2：电路设计总图11参考文献121. 总体设计方案1.1. 设计思路1.1.1. 设计目的（1）加深对单片机原理、数字电路、模拟电路等课程的理解。（2）考察近几年来所学的软硬件实际操作能力。（3）应聘工作时可以当做代表作进行展
2、示。（4）当作实际制作的作品展示。1.1.2. 设计任务和内容设计任务 单片机采用AT89C51芯片，使用8个发光二极管，开始时接在单片机P1端口的P1.7亮，用定时器延时100ms后P1.6亮，如此向右移动，移到最右端P1.0亮后，又回到最左端重新开始向右移动，不断循环。设计内容 系统的硬件和软件设计，在Protues软件上仿真1.1.3. 芯片简介AT89C 51单片机简介 AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89
3、C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。引脚排列如图1-1所示 图1-1.AT89C51引脚排列主要特性： 与MCS-51 兼容 ，4K字节可编程FLASH存储器，寿命：1000写/擦循环，数据保留时间：10年，全静态工作
4、：0Hz-24MHz，三级程序存储器锁定，1288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，片内振荡器和时钟电路。特性概述: AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡
5、器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。1.2 设计方框图 整个设计以AT89C51单片机为核心，LED灯显示,复位电路 ，晶振电路组成。AT89C51单片机硬件模块LED灯显示晶振电路复位电路图1-2.硬件方框图软件模块T0中断开始设置初值中断计数n+1 T0为方式0初始延时5msTH0=0X63TL0=0X18 开中断中断返回判断n是否等于20N Yn清0LED灯循环亮灭等待 图1-3.程序流程图2. 设计原理分析2.1. 定时器工作方式0分析与计算 MCS-51片内的定时器/计数器可以通过对特殊功能寄存器TMOD中的控制字C/T的设置来选择定时器方式或计数器方式；通过对M1M
6、0两位的设置选择四种工作方式。T0的方式0： 当M1M0置为00时，定时器选定为方式0工作。在这种情况下，16位寄存器只用了13位。由TH0的8位和TL0的低五位组成一个13位寄存器。 当GATE=0时，只要TCON中的TRO为1，TL0及THO组成的13位计数器就开始计数；当GATE=1时，此时仅TR0=1仍不能使计数器计数，还需要INT0引脚为1才能使计数器工作。由此可知，当GATE=1和TR0=1时，TH0+TL0是否计数取决于INT0引脚的信号，当INT0由0变1时，停止计数，这样就可以用来测量在INT0端出现的脉冲宽度。 当13位计数器加1到全1以后，再加1就产生溢出。这时，置TCO
7、N的TF0位为1，同时把计数器变为全0.计算定时器初值计算 时钟频率为12MHz，12个时钟周期为一个机器周期，此时机器周期就是1s，设TH0和TL0初值都为0，则计满TH0和TL0就需要213-1个数，再来一个脉冲计数器溢出，随后向CPU请求中断。因此溢出一次共需8192s，约为8.2ms，定时5ms时给TH0和TL0装入的初值为8192-5000=3192=110001111000；TH0=1100011;TL0=11000.定时100ms时需要程序产生20次5ms。2.2. 电路模块2.2.1. LED灯显示模块 图2-1.LED显示电路图 从LED显示电路图中可以看出，LED采用的是共
8、阳极，电阻阻值为220R如果要让接在P1.7口的D8亮起来那么只要把P1.7口的电平变为低电平就可以了,相反如果要接在P1.7口的D8熄灭就要把P1.7口的电平变为高电平,同理接在P1.0-P1.6口的其他7个LED的点亮和熄灭的方法同D8。因此要实现灯亮向右移动功能，我们只要将发光二极管D8-D1依次点亮、熄灭8只LED灯便会一亮一暗的向右移动了。在此我们还应注意一点由于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的时间很短我们在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间，否则我们就看不到“流水”效果了，其中延时为100ms由定时器工作方式0产生，其具体硬件组成如附件。2.2.2. 复位电路 复位方式
9、有多种，本设计采加电自动复位，如图2-2. 在RST输入端出现高电平时实现复位和初始化。在振荡器运行的情况下，要实现复位操作，必须使RST引脚至少保持两个机器周期（24个振荡机器周期）的高电平。CPU在第二个机器周期内执行内部复位操作，以后每一个机器周期重复一次，直至RST端电平变低。复位期间不产生ALE及PSEN信号。内部复位操作使堆栈指示器SP为07H,个端口都为1，特殊功能寄存器都复位为0，但不影响RAM的状态。当RST引脚返回低电平以后，CPU从0地址开始执行程序。 加电自动复位电路。加电瞬间，RST端的电位与VCC相同，随着RC电路充电电流的减小，RST端的电位逐渐下降。只要RST端
10、保持10ms以上的高电平就能使单片机有效复位。复位电路中的RC参数通常由实验调整。当振荡频率选12MHz时，C1选10uf，R1选10K便能可靠地实现加电自动复位。 若采用RC电路接施密特电路的输入端，施密特电路输出端接单片机和外围电路的复位端，即可使系统可靠地同步复位。 图2-2.复位电路2.2.3. 晶振电路晶振电路原理图图2-3.晶振模块原理图电容C1、C2与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个180度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了震荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。选取原则：传统做法，但能够实现所需
11、，即最简单也最是实用。电容选取22pF，晶振为12MHz。3. 系统调试4.课程设计总结通过这次课程设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步。本次课程设计的过程是艰辛的，不过收获却是很大的。在设计过程中，会出现了一些问题，但都是常见的小问题，如：写C程序是经常出现少符号，输入字母出错等，在调试时出现异常，不过这些都是经常性错误，经过调试修改都一一解决，程序顺利完成，并实现了其功能。综合课程设计让我把以前学习到的知识得到巩固和进一步的提高认识，对已有知识有了更进一步
12、的理解和认识。在此，由于自身能力有限，在课程设计中碰到了很多的问题，我通过查阅相关书籍、资料以及和周围同学交流。当然，通过这次课程设计，我也发现了自身的很多不足之处，在以后的学习中，我会不断的完善自我。 附录 附录1：程序清单#include#include#define uchar unsigned charuchar n,a;main() TMOD=0X00; /设置定时器0工作方式0 TH0=0X63; /装初值12MHz晶振定时5ms数为3192 TL0=0X18; EA=1; ET0=1; TR0=1; a=0x7f; while(1) P1=a; if(n=20) n=0; a=_
13、cror_(a,1); /将a循环右移1位后再赋给a void T0_time() interrupt 1 TH0=0X63; TL0=0X18; n+;附录2：电路设计总图参考文献1.蔡美琴.MCS-51系列单片机系统及其应用. 北京：高等教育出版社，20042.郭天祥.51单片机C语言教程.北京：电子工业出版社，20093.李全利迟容强.单片机原理及接口技术.北京高等教育出版社2004 4.何力民. 单片机高级教程.北京航空航天大学出版社2000 5.李朝青. 单片机原理及接口技术. 北京航空航天大学出版社1997 6.张毅刚.MCS-51单片机应用设计.哈尔滨哈尔滨工业大学出版社1997 7.王福瑞. 单片机测控系统设计大全. 北京航空航天大学出版社1998 8陈光东. 单片微型计算机原理与接口技术.武汉华中理工大学出版社1999 12