单片机与接口技术课程设计（论文）多路端口可编程霓虹灯控制器

1、辽 宁 工 学 院单片机与接口技术 课程设计（论文）题目： 多路端口可编程霓虹灯控制器 院（系）：信息科学与工程学院专业班级： 电气022 学 号： 020303035 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 副教授 起止时间：05-06-06至05-06-19课程设计（论文）任务及评语院（系）：信息科学与工程学院 教研室：电气学 号020303035学生姓名专业班级电气022课程设计（论文）题目霓虹灯控制器课程设计（论文）任务该控制器可实现霓虹灯按照预先安排的流程闪动，设计者完成控制器的硬件和软件设计。实现技术指标包括：1霓虹灯采用无触点开关控制。2每路负荷ac220v/500w。3电路设计要保

2、证强弱电隔离。4控制流程自己定义一种。5写出程序流程图及汇编程序。指导教师评语及成绩成绩： 指导教师签字： 年 月 日目 录第1章 课程设计目的与要求11.1 课程设计目的11.2 课程设计的实验环境11.3 课程设计的预备知识11.4 课程设计要求1第2章 课程设计内容2第3章 课程设计的考核23.1 课程设计的考核要求23.2 课程性质与学分2第4章 设计3参考文献第1章 课程设计目的与要求1.1 课程设计目的“单片机与接口技术”课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。因此，要求学生能综合应用所学知识，设计与制造出具有较复杂功能的小型单片机系统，并在实践的基本技能方面

3、进行一次系统的训练。 能够较全面地巩固和应用“单片机”课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握小型单片机系统设计的基本方法。 培养独立思考、独立收集资料、独立设计规定功能的单片机系统的能力；培养分析、总结及撰写技术报告的能力。1.2 课程设计的实验环境利用windows操作系统及应用软件进行绘图和编程。1.3 课程设计的预备知识熟悉单片机与接口技术课程的相关知识及电子线路cad工具软件。1.4 课程设计要求按课程设计指导书提供的课题，根据第二章给出的基本要求及参数独立完成设计，课程设计说明书应包括以下内容： 1、对设计课题进行简要阐述，并说明设计任务及具体要求。 2、论述系统设计方案，并画出

4、总体电路结构图及功能分割图。3、能够较熟练地应用电子线路cad工具完成单片机系统的硬件设计任务。4、各功能模块设计说明、设计实现过程及源程序。 5、能够较熟练地应用一种编辑软件编写程序，掌握单片机系统软件设计的基本方法6、课程设计报告应内容完整、字迹工整、图表整齐规范、数据详实。7、课程设计总结8、字数4000左右，有系统电气原理图。第2章 课程设计内容设计技术参数1、 霓虹灯采用无触点开关控制。2、 每路负荷ac220v/500w。3、 电路设计要保证强弱电隔离。4、 控制流程自己定义一种。5、 有流程状态指示6、 写出程序流程图及汇编程序。 工作量1、系统硬件框图设计说明2、霓虹灯开关控制

5、驱动电路设计3、cpu最小系统设计6、内部定时中断服务子程序设计7、主程序设计工作计划第一天第二天第三天第四天第五天第二周霓虹灯开关控制驱动电路设计按键及显示电路设计cpu最小系统设计电源的设计主程序、流程定时输出程序设计画原理图、打印第3章 课程设计的考核3.1 课程设计的考核要求课程设计采用五级(优、良、中、及格、不及格)评分制。最后成绩依据课程设计论文及平时成绩决定，其中平时考核成绩占20%。3.2 课程性质与学分单片机与接口技术课程设计的课程性质：考查学分：2第4章 设计4.1摘要与概述在对“单片机与接口技术”学习以及实验的基础上，课设是对所学理论基础知识的一种深化。因此在霓虹灯控制器

6、的课设中我主要采用了门电路作为开关控制显示电路，使每路负荷工作在ac220v/500w以内，同时为了保证电路的强弱电隔离，我们定义了霓虹灯的闪动旋转为400ms，其中利用了八个发光二级管共阴极接法与八个光耦连接来实现。另外课设中有具体的流程状态指示图，有分步流程图及总流程图和汇编子程序及子程序的祥介。包括：霓虹灯开关控制驱动电路，按键及显示电路，cpu最小系统的设计和电源的设计。4.2设计方案由cw7805三端固定输出电压集成稳压器提供稳压电源给复位电路供电，并把电源输送给最小电力系统时其利用连接座cn17，把排线将8255的端口a连接到面包板上，并设定8255i/o端口输出以此来扩展i/o口

7、，再将led和限流电阻及光耦接好，保证光耦实现无触点开关控制，并由八个硅光管最后由主程序来实现霓虹灯的闪动控制。8个硅光敏二极管gh212来实现强弱电的隔离。主要技术参数为：vf为正向电压=1.3v，ir为反向漏电流=50ua，ifm为正向最大电流50ma，vr为反向耐压=5v，为了保证强弱电隔离，使每路负荷达到220v/500w下正常运行，且保证光耦正常工作在后极通道加入限流电阻为4.4千欧，（220v/50ma=4.4千欧）。并在二极管前加了一个驱动电阻，以此减小了流过二极管的电流。4.3总体框图电源复位电路cpu最小系统开关控制接口键盘/显示电路4.4硬件设计硬件组成总原理图如图三所示。

8、数码显示为8个数码管，可从8255的pa口输出。 整个系统以单片机8051为核心，它控制整个系统的输入/输出。其控制可分为编程和运行两个状态，在编程状态8051接受主程序的输入并把数据处理后存储到8282里，运行时从27512中顺序取出数据并按编程设计要求发送到8255的pa口中，点亮端口，整个程序循环运行。1 主要器件介绍1.1最小系统设计1. 8051单片机特点是：片内含有4kb的掩膜rom和rem，其程序是由单片机厂家固化的，适合于大批量的产品；封装为40引脚内部集成的8位微处理器可以对4kb片内程序及128b片内数据进行存取，同时有可对片外程序及数据存储器进行寻址。它用的32根输入/输

9、出线足可以提供数据给锁存器了，同时拥有了两个16位字时可以对霓虹灯的闪动进行编程控制。所以选8051为最小系统的cpu较为合适。2. 8282是地址锁存器，主要用于把8051输出的数据地址进行锁存，从而实现了低位地址与数据的分离。3. 27512是64k*8的紫外线擦除电可编程只读eprom存储器，主要用于电信号的编程，也可用于信号进行擦除。特点是它擦除时不必将它从系统中拆下来，而直接在系统中就可以擦除或写入了。功能用于保存以存的数据使其不易丢失，又允许内部电路重新编程。4. 8255为可编程并行口芯片，在图中主要用它的pa口来扩展8位单片机8051的i/o口。其中的程序存储器原理图为图一所示

10、：1. 2显示部分和控制部分的设计 如图二所示利用8255扩展的i/o口pa口来分别连接8个与非门控制8个共阴极接法的led数码管，当某发光二极管阴极为低电平时，发光二极管点亮，其亮灭的顺序由程序来控制，同时右端还接了8个上拉电阻用以提高电位。其右端还分别接了8个硅光敏二极管gh212来实现强弱电的隔离。主要技术参数为：vf为正向电压=1.3v，ir为反向漏电流=50ua，ifm为正向最大电流50ma，vr为反向耐压=5v，则满足条件。1.3电源的设计利用三端固定输出电压的集成稳压器可以很方便地构成固定输出稳压电源cw7805。其输出的电压偏差在+-2%以内。由于考虑到输出电流的要求，则在1.

11、5a以内，而选择了cw7800系列。设定其输出和输入电压分别为uo和ui他的输入电容器一般可以不加在电路中。但当集成稳压器远离整流电路时，应接入一个阻值0.33uf的电容器。其作用是改善波纹和抑制输入的过电压，保证cw7800的输入/输出电压之差不会瞬间的超过允许值。cw7800一般不采用大容量的电解电容器，只要接入0.1uf的电容器便可改善负载的瞬态响应。但是为了减小输出波纹的电压，有时在cw7800的输出端并入一只大容量电解电容即可收到良好的效果。cw7800简图原理图如下：cw7800uouicici1.4复位部分电路设计当系统需要复位时，即按下si使其闭合即可，此时系统进入复位状态，a

12、le和psen非成输入状态即等于一，sp指针指向初始化到内部ram地址07h。从08h开始就是8051的堆栈区，这个位置与工作寄存组1的位置相同。因此，在实际应用中，通常要根据需要在主程序开始处通过指令改变sp的值，从而改变堆栈的位置。复位后pc指针指向0000h，单片机从0000h开始记数并执行程序。1.5硬件的调试 首先进行脱机的调试：在应用系统加电之前，先用万用表等工具，根据硬件电器原理图和装配图仔细检查线路的正确性，并核对元件的具体型号，规格是否符合要求。注意在应用系统所用的电源时，事先必须单独调试，调试好后，确定其电压值，负载的能力及极性等符合要求。接下来进行联机调试，在通电前把开发

13、系统的仿真插头插到应用系统的单片机插座上，检查电源及接地是否良好，而后接通电源，执行读写指令，对应用系统的存储器及i/o口进行读写操作，逻辑检查无误后，可以插上应用系统其它外部元件。最后对系统的稳定性进行判程序存储器原理图： 图一4.5软件设计 1 整个程序也分为编程和运行两个部分，程序总框图如图所示。本程序关键在于数据的输入、读取和写入。我所定义的控制流程为：当按下启动按键时，系统上电，开始工作，当没有按下闪动模式转换按键时，系统按默认的即定流程程序，使每支或每组灯一次闪亮，其中，等按一定时间及每隔逐次闪亮。例如：10s之中依次闪亮，再隔10s，每隔一灯依次闪亮，再隔10s，每隔两灯依次闪亮

14、。如样重复以上霓虹灯闪动流程，当按下闪亮模式按键时，灯会停止动态闪动，进而，系统进入静态显示，最后，按停止键，使系统终止运行。在对27512的读写及对8051的写入程序的编写由主程序体现。存储在8255中的数据结构和标志位可以根据需要自己决定，这样可以方便将来用微机体现。通过8255pa口下传控制代码。8051单片机的程序在微机上编好后，通过开发器下传至单体现片机。显示接口电路和控制灯电路原理图：图二扩展8255子程序及框图如下：开始设定8255的初始状态延时子程序循环点亮子主程序如下：org 0000hjmp startmov sp，#50h set-8255 d-8255-1，#80hbe

15、gin：mov r0，#07hmov a，#11111110bloop1：out-8255 a-8255-1call delay rl a djnz r0，loop1mov r0，#70hmov a，#01111111bloop2：out-8255 a-8255-1置初始常数开中断等待开始置t1的寄存器主程序框图call delay rr adjnz r0，loop2jmp begindelay：mov r1，#8del：mov r7，#125del1：mov r6，#200del2：djnz r6，del2djnz r7，del1djnz r1，delend2软件的调试 对于模块结构程序要分

16、别调试一个子程序，通过检查cpu的现场来检查片内rom的内容和i/o口的状态，并检查是否符合要求，在各个模块都通过以后，可以把各功能模块结合起来整体进行综合调试。在全部调试和修改完毕以后，将用户软件固化于eprom中，最后插入应用系统即可。46主程序org 0000hajmp strartorg 001bht1中断入口保护现场置定时常数判断是否到时取数据输出数据到p1调整表格指针恢复现场中断回lcaii int_t1org o100hstart: mov sp, #60hmov tmod,#10hmov tl1,#00hmov th1,#4bhnmov r0,#00hmov r1,#20hsetb tr1setb ealcall l_delaysjmp $int_t1: push acc push psw push dpl push dph返 clr tr1 mov tl1,#00h m