基于51单片机流水灯仿真与程序设计

基于51单片机流水灯设计

摘要

本次程序设计和仿真是基于Proteus和keil的环境对STC89C51进行流水灯设计，根据左移方式实现基本的流水灯，根据外部中断的方式实现不同类型的流水灯操作。

关键字Proteus、keil、流水灯、外部中断

一、工程介绍

1.1、实现要求

1. 利用单片机一个端口接8个LED发光二极管，另一个端口接两个开关。设计硬件电路图，并编写程序，实现从上到下轮流点亮8个发光二极管（流水灯，即每次只点亮一个灯）。
2. 扩展任务一：
   设计一个开关$K_1$，按下时，先奇数再偶数亮，不断循环。
3. 扩展任务二：
   在完成基础任务的基础上，设计开关$K_2$，按下时，分别从两边向中间流动三次，再从中间向两边流动三次。

二、仿真电路设计

2.1、环境介绍

• 仿真设计使用Proteus 8.0;Proteus安装参考链接

2.2、电路设计

2.2.1、最小系统的实现

第一步：在Proteus中的[P]中选择所需要的零件有电阻RES、电容CAP、电解电容CAP-ELEC、复位开关BUTTON、晶振CRYSTAL、排阻RESPACK-8、LED灯LED-YELLOW、最后是单片机AT89C5C。

第二步：设计晶振电路、复位电路，如图所示：

注意事项：复位系统中R9不能设置太大，否则导致复位系统不能正常工作，这里选择$R9=1K$

1. EA：内外部存储器选择
2. ALE:地址所存允许信号输出引脚
3. PSEN：外部程序存储器选通信号输出引脚

2.2.2、实现任务中三个要求

第一步：将P0端口全部上拉

P0口作为总线扩展用时，不用加上拉电阻；作为I/O口使用时，需要加10K-4.7K上拉电阻，上电复位后是开漏输出。

第二步：接上八个LED，且限流电阻为1K

LED驱动电流大概再0~20MA，随便在看一个LED的datassheet如下：

可以知道LED驱动电流的极限值为20MA和25MA，具体的LAD驱动电流要根据datasheet设计，仿真中驱动电流为：$I=\frac{5V-0.7V}{1K}=4.3MA$

第三步：设计两个外部中断的开关

在STC89C52的数据手册中，可以知道外部中断分别P32、P33分别对应外部中断0和外部中断1。而且P3的复位值为1111 1111B，也就是上电P32、P33口都是高电平，如果用外部中断触发的话，可以设计低电平触发，也就是按钮直接接地即可。

第四步：总体电路设计如下

三、程序设计

3.1、环境介绍

• 程序设计采用Keil 5.22；MDK5安装以及C51支持包

3.2、实现流水灯操作

可以通过自带的函数**_ crol _**：循环左移函数实现

假设Var = 0xFE 即二进制（1111 1110B）

_ crol _（Var，1）= 0xFD (1111 1101B)

程序如下：

#include
#include"intrins.h"
unsigned char status = 0xFe; //初始化P0为1111 1110 P00处的LED
unsigned int time = 0xFFFF;  //LED点亮时间
void main(void){
    	while(1){	
        time = 0xFFFF;P0 = status;status = _crol_(status,1);while(time--);
    }
}

效果如下:

3.3、通过中断实现扩展操作

按键用到了51单片机的两个外部中断，使用低电平的方式触发中断，具体配置可以根据数据手册来操作，如下：

可以知道这两个外部中断位于寄存器TCON中，标志位分别为IE.0和IE.1，触发方式分别为IT0和IT1

中断查询表可以知道外部中断0对应0，外部中断1对应2

程序如下：

#include
#include"intrins.h"
unsigned char Function = 0x00; //对应相应功能
/******************************************************************************
* @brief  EX0_ISR:外部中断一，实现扩展任务1
 ******************************************************************************/
void EX0_ISR(void) interrupt 0
{ 
	Function = 0x01;      //对应扩展任务1
	P0 = 0xFF;            //LED全部复位
}
/******************************************************************************
* @brief  EX0_ISR:外部中断二，实现扩展任务2
 ******************************************************************************/
void EX1_ISR(void) interrupt 2
{
	Function = 0x02;     //对应扩展任务1
	P0 = 0xFF;           //LED全部复位
}
/******************************************************************************
* @brief  LedMove:实现扩展任务2
 ******************************************************************************/
void LedMove(void)
{
	unsigned char count = 0x03;
	while(count--)
	{
	time = 0xFFFF;P0 = 0x7E;while(time--);P0 = 0xFF;
	time = 0xFFFF;P0 = 0xBD;while(time--);P0 = 0xFF;
	time = 0xFFFF;P0 = 0xDB;while(time--);P0 = 0xFF;
	time = 0xFFFF;P0 = 0xE7;while(time--);P0 = 0xFF;
	}
	count = 0x03;
	while(count--)
	{
	time = 0xFFFF;P0 = 0xE7;while(time--);P0 = 0xFF;
	time = 0xFFFF;P0 = 0xDB;while(time--);P0 = 0xFF;
	time = 0xFFFF;P0 = 0xBD;while(time--);P0 = 0xFF;
	time = 0xFFFF;P0 = 0x7E;while(time--);P0 = 0xFF;
	}
}
void main(void)
{
	IT0 = 1;         //外部中断0低电平触发
	EX0 = 1;         //使能中断
	IT1 = 1;         //外部中断1低电平触发
	EX1 = 1;         //使能中断
	EA = 1;          //打开总中断
    	while(1)
	{
		switch(Function)
		{
			case 0x01:
				time = 0xFFFF;P0 = 0xAA;while(time--);time = 0xFFFF;P0 = 0x55;while(time--);
			break;
			case 0x02:
				LedMove();
			break;
		}
	}
}

效果如下：

四、结果分析与改进

1. 按键程序中并没有加消抖方式，硬件结构也没加消抖方式，这样实际中是要采取一种软件或者硬件消抖方式

参考文献：

1. 用proteus绘画51单片机最小系统
2. crol循环左移函数