智能化电子系统设计报告-可控流水灯.docVIP

目录 1前言 当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代，并能够实现智能化。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制的核心就是单片机。目前，一个学习与应用单片机的高潮正在工厂、学校及企事业单位大规模地兴起。学习单片机的最有效方法就是理论与实践并重。现在的单片机的控制范畴无所不在，例如通信产品、家用电器、智能仪器和控制装置等等，它的应用领域越来越广泛。 本次设计题目是可控流水灯，题目简单，但更考验我们对基础知识的掌握程度是否扎实，并且由于汇编的难理解和C语言的学习程度不高，我们选取了比较简单的设计题目，为了使设计完成得更加完美。这次设计有实物要求，要求我们能够自己动手画PCB、焊电路板、调试等完成实物，而我们并没有做过，所以选取了可控流水灯。在设计中主要采用89C52为控制主体，用发光二极管作为显示灯，用按钮来切换流水灯的发光模式。系统通过P1口外接4个发二极管，P2口接4个按键，一个按键全亮，一个按键全灭，一个按键左循环，一个按键右循环。 本次课程设计主要是为了让我们对动手能力的认识，加深对理论的理解和掌握，了解软硬件的有关知识，并掌握设计过程、方法及实现，为以后工作打下良好的基础。通过设计练习，使我们了解必须提交的各项工程文件，达到巩固、充实和综合运用所学知识解决实际问题的目的。 2总体方案设计 2.1 方案内容 按压开关K1键一次，LED灯全亮；按压开关K2键一次，LED灯全灭；按压开关K3键一次，LED灯从右至左循环移动一位；按压开关K4键一次，LED灯从左至右循环移动一位。 2.2 方案比较 方案一：基于单片机完成的设计，其主要采用STC89C52单片机作为流水灯主要的控制元件，运用单片机之间的接口来完成对流水灯方向的控制，主要由STC89C52单片机，LED显示灯，USB程序下载接口和其他外设控制电路构成。 图2.2.1 基于单片机实现可控流水灯框图 方案二：由数字的逻辑器件来实现流水灯控制电路的设计，由555多谐震荡器提供稳定脉冲，74190芯片控制导步并行置入控制端分别构成二进制加减计数器器，74191芯片控制导步并行置入控制端改装成十一进制加减计数器。这里用3个555多谐震荡器提供3种频率达到分频效果，74190用来计数和输出信号通过译码管直接输出控制控制LED，74191用来达到间歇时间。 图2.2.2 数电实现流水灯控制框图 2.3 方案选择 方案一采用单片机实现可控流水灯的功能，对我们所学习的知识能较好的运用，电路图简单，程序容易，成本低。方案二是利用数字电路的编码、译码、触发实现。数字电路搭建起来比较复杂，在设计中用到的芯片比较多，控制复杂，功耗大，时序难以控制。所以我们选择方案一。 3 单元模块设计 3.1主体模块 芯片89C52是核心，P1、P2、P3、P0均可以作为I/O使用，LED经过上拉电阻接在89C52的P1口，P2口接4个按键用来控制流水灯的显示方式。 图3.1 89C52单片机引脚图 3.2 按键控制模块 采用独立按键接口设计，每个按键占用一个I/O口。独立式按键个按键相互独立，电路配置灵活，软件结构简单。如图3.2所示 图3.2 按键图 3.3 复位模块 位是单片机的初始化操作。单片机系统在上电启动运行时，都需要系统在上电启动时运行，都需要先复位。起作用是使CPU和系统中其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。而复位是一个很重要的操作方式，但单片机本身是不能自动复位的，必须配合相应的外部复位电路才能实现。本设计采用上电复位加按键手动复位。其电路如图3.3所示 图3.3 复位电路 3.4晶振模块 单片机是在统一的时钟脉冲控制下一拍一拍地进行的，这个脉冲是单片机控制器中的时序电路发出的。单片机的时序就是CPU在执行指令时所需控制信号的时间顺序。为了保证各部件的同步工作，内部电路应在唯一的时钟信号下严格按照时序进行工作。单片机内部有一个增益反相放大器，用于构成振荡器，但要形成时钟脉冲，外部还需附加电路。时钟产生方法两种，“内部时钟方式和”“外部时钟方式”。本设计中采用了内部时钟方式。其电路图3.4所示 图3.4 晶振电路 如图所示，利用芯片内部的振荡器，然后在X1和X2两端跨接晶体振荡器（简称晶振），就构成了稳定的自激振荡器，发出的脉冲直接送入内部时钟电路。外接晶体振荡器时，C18和C19的值通常选择为30PF左右