第一篇：北京交大单片机课程设计声控灯
单片机课程设计报告
一． 设计说明
声控灯
目前的照明灯调节一般都是单一亮度的，通过S51和声音传感器调节LED亮的个数实现亮度的调节。
二． 总体设计
系统总体设计
三． 硬件电路设计
整体电路如图所示
(声音传感器用按钮开关代替)
声音传感器
烧写电路： 由于AT89S51支持ISP，所以可以直接使用USBISP下载线下载，十分方便。
四． 软件设计
单片机程序设计使用C语言，在Keil uVision3环境下调试完成；
调试中使用的ISIS 7 Professional USBISP使用progisp1.68下载。
主程序流程：该程序逻辑比较复杂，使用了5个变量作为标志，分别用作外部中断计数，定时器0、1计数，所处模式标志。单片机复位后灯全灭，程序运行在模式0，当有声音作为外部中断进入程序后，开始计时2S，记录2S内声音响起的次数，同时有0.4S的消抖延时。2S后进入中断服务程序中模式0的分支，之后再通过声音次数重新选择模式。这时按照不同的模式亮灯，同时再次有中断后进入相应的模式分支中。
五． 问题与解决
管脚的预定义：设计中使用的头文件为ATmel提供的AT89X51的标准头文件，刚开始编程时没有注意到该头文件中是如何定义端口的，以为是P0^2，编译后通过查找错误，并到头文件中找相关定义才知道应该是P0_2.模式切换的问题:刚开始编程时把程序想的太简单，有很多问题没有考虑清楚，流程不完整，导致仿真时不出结果，经过2天的思考，把各个模式都想清楚了，再用几个标志变量，整个流程得以完整实现。
芯片的选择:由于灯用于照亮，选用的高亮LED，电流较大，不能用IO口直接驱动，经过查找资料，最终选用8路达林顿管ULN2803作为驱动电路，效果比较理想。
消抖:在编程前我用示波器观察过声音传感器的输出，有声音时会有一个尖脉冲，波形比较稳定，所以我以为这个程序不需要消抖，但是当最终板子出来后实验发现还是会有抖动干扰。所以加了0.4S的消抖。
六． 设计成果
板子上电后进入待机状态，以拍手为例，2S内拍1下，亮2个灯（亮度等级1），拍2下亮4个灯（亮度等级2），拍3下亮6个灯（亮度等级3），拍4下亮8个灯（亮度等级4）。之后再拍1下是降1个亮度等级，拍2下是升1个亮度等级。
七． 设计感想
这次单片机课程设计中，虽然使用到的器件非常简单，程序涉及的知识也不多，但是整个程序在逻辑上要求比较高，在编程初期思考了很久。在整个设计过程中，硬件电路的焊接比较顺利，在调试中也只遇到了消抖的问题。在整个实验中熟悉了C语言在单片机编程中的应用，感觉高级语言有很大优势，如果逻辑比较复杂的程序用汇编来做的话无法想象。
附件：程序代码 #include
i=0;
j=0;
t=0;
k=0;
LED1 = 0;
LED2 = 0;
LED3 = 0;
LED4 = 0;
PX0=1;
PT0=0;
PT1=0;
EX0=1;
ET0=1;
ET1=1;
IT0=0;
EA=1;
while(1);}
//变量初始化
//IO口初始化
//外部中断优先级高
//定时器中断优先级低
//外部中断允许
//定时器中断允许
//边沿触发
//总中断允许 4
/****************************************/ /*函数名：外部中断***********************/ /*功能：定时器初始化、外部中断标志数累加*/ /****************************************/ void sound_int(void)interrupt 0 {
EX0=0;
//关外部中断
k=0;
//定时器1中断计数清0
j=j+1;
//外部中断计数
TMOD=0x22;
//定时器0工作方式2 ,定时器1作方式2
TH0=56;
//定时中断1次200us
TL0=56;
TF0=0;
//定时器0清0
TR0=1;
//启动T0
TH1=56;
TL1=56;
TF1=0;
TR1=1;
} /**********************************************/ /*函数名：定时器中断0**************************/ /*功能：从第一次外部中断开始计时，2S后选择分支*/ /**********************************************/ void t0(void)interrupt 1 { t=t+1;
//进中断次数累加，使定时时间为200us*10000=2S if(t==10000)
//从第一次外部中断开始计时，2S后选择分支
{
switch(i)
{
case 0:t0_0();break;
case 1:t0_1();break;
case 2:t0_2();break;
case 3:t0_3();break;
case 4:t0_4();break;
}
} } /**********************************************/ /*函数名：定时器中断1**************************/ /*功能：400ms消抖******************************/ /**********************************************/ void t1(void)interrupt 3 { k=k+1;if(k==2000)
EX0=1;} /**********************************************/ /*功能：不同状态下对外部中断的不同响应*********/ /**********************************************/ //----------------void t0_0(void)
{ TR0=0;TR1=0;EA=0;switch(j){
case 0:bright0();break;
case 1:bright1();break;
case 2:bright2();break;
case 3:bright3();break;
default:bright4();break;} } //----------------void t0_1(void){ TR0=0;TR1=0;EA=0;switch(j){
case 0:bright1();break;
case 1:bright0();break;
default:bright2();break;} } //----------------void t0_2(void){ TR0=0;TR1=0;EA=0;switch(j){
case 0:bright2();break;
case 1:bright1();break;
default:bright3();break;} } //----------------void t0_3(void){ TR0=0;TR1=0;EA=0;switch(j){
case 0:bright3();break;
case 1:bright2();break;
default:bright4();break;} } //----------------void t0_4(void){ TR0=0;TR1=0;EA=0;switch(j){
case 1:bright3();break;
default:bright4();break;} } /**********************************************/ /*功能：灯的四个显示状态***********************/ /**********************************************/ void bright0(void){ LED1=0;LED2=0;LED3=0;LED4=0;i=0;j=0;t=0;k=0;EA=1;} //----------------
void bright1(void){ LED1=0;LED2=0;LED3=0;LED4=0;i=1;j=0;t=0;k=0;LED1=1;EA=1;}
//----------------void bright2(void){ TR0=0;LED1=0;LED2=0;LED3=0;LED4=0;i=2;j=0;t=0;k=0;LED1=1;LED2=1;EA=1;
} //----------------void bright3(void){ LED1=0;LED2=0;LED3=0;LED4=0;i=3;j=0;t=0;k=0;LED1=1;LED2=1;LED3=1;EA=1;}
//----------------void bright4(void){
LED1=0;LED2=0;LED3=0;LED4=0;i=4;j=0;t=0;k=0;LED1=1;LED2=1;LED3=1;LED4=1;EA=1;}
//----------------
第二篇：数电课程设计 声控灯设计
声光控延时照明灯的设计
一、设计目的
本次设计是以实践性为课题，起到巩固所学知识，加强综合能力，培养电路设计能力，提高实验技术，启发创新思想的效果。
用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，只有在天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，可以达到节能的目的。声光控延时开关不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所，它具有体积小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点。
二、方案设计
电路由直流供电电路、控制电路、延时电路三部分组成。控制电路采用基本数字逻辑单元进行设计。
直流供电电路 由D1-D4组成桥式整流电路。交流220V电压经桥式整流桥后变成脉动的直流电，供后续电路工作。
控制电路由四与非门CD4011、驻极体话筒BM、光敏电阻R5、三极管9014、单向可控硅SCR等元器件组成。由CD4011的选定的输出端控制晶闸管的关闭，从而控制整个灯的关灭。光敏电阻在白天时，电阻值小，CD40011输出永远为低电平，晶闸管为低电压，不导通，灯不亮。光敏电阻在夜晚时阻值大，光敏电阻与声音信号的有无一起控制CD4011的输出。夜晚当有声音时，声音信号经过放大，与光敏电阻控制的CD40011输出为高电平，晶闸管导通，灯亮。无声音信号时，不亮。
延时电路 有电容C和电阻R的冲放电里控制。
三、电路设计及理论分析
1、原理框图
图1 声控灯原理框图
图2 声控电路原理图
2．单元电路设计及分析
电路由直流供电电路、控制电路、延时电路三部分组成。2.1 直流供电电路
直流供电电路由D1-D4组成桥式整流电路。交流220V电压经桥式整流桥后变成脉动的直流电，供后续电路工作。
2.2 控制电路
控制电路由四与非门CD4011、驻极体话筒BM、光敏电阻R5、三极管9014、单向可控硅SCR等元器件组成。
白天，由于光敏电阻R5阻值低，其两端电压低，CD4011的一脚为低电平，3脚即变成高电平，导致11脚为低电平，即单向可控硅控制极G为低电平，单向可控硅截止，灯泡不亮。
夜晚，由于光敏电阻没有受到阳光照射，其阻值很高，两端电压较高，即1脚变成高电平，此时3脚的状态受2脚控制，若2脚为高电平，则3脚为低电平，若2脚为低电平，则3脚位高电平。
当驻极体接收到声音信号后，经C1的滤波作用，被三极管Q1放大，当被放大的信号达到峰值时，此时2脚即便为高电平，3脚变为低电平，11脚高电平，单向可控硅控制极变成高电平，单向可控硅导通，灯泡点亮。
当驻极体没有接收到声音信号时，2脚为低电平，灯泡不亮，工作原理类同白天情况。
2.3 延时电路
由C3、R7组成，通过C3的充放电来维持灯泡的点亮状态，延时的时间由C3的容量及R7的阻值来决定。
3、整个电路的工作原理分析
图5 电路的工作原理详细框图
声光控延时开关的电路原理图见图2所示。电路中的主要元器件是使用了数字集成电路CD4011，其内部含有4个独立的与非门VD1~CD4，使电路结构简单，工作可靠性高。顾名思义，声光控延时开关就是用声音来控制开关的“开启“，若干分钟后延时开关“自动关闭”。因此，整个电路的功能就是将声音信号处理后，变为电子开关的开动作。明确了电路的信号流程方向后，即可依据主要元器件将电路划分为若干个单元，由此可画出图5电路的工作原理详细框图来分析图2。
声音信号(脚步声、掌声等)由驻极体话筒BM接收并转换成电信号，经C1耦合到9014的基极进行电压放大，放大的信号送到与非门(VD1)的2脚，R3、R6是9014的偏置电阻，C2是电源滤波电容。为了使声光控开关在白天开关断开，即灯不亮，由光敏电阻R5等元件组成光控电路，R4和R5组成串联分压电路，白天光敏电阻两端的电压低，不管有没有声音信号传来，CD4011的3号端口始终为低电平，整个CD4011输出端11号端口为低电平，晶体闸始终处于断开状态，灯不亮。夜晚环境无光时，光敏电阻的阻值很大，R5两端的电压高，即CD401，改变R7或C3的值，可改变延时时间，满足不同目的。VD3和VD4构成两级整形电路，将方波信号进行整形。当C3充电到一定电平时，信号经与非门VD3、VD4后输出为高电平，使单向可控硅导通，电子开关闭合；C3充满电后只向R7放电，当放电到一定电平时，经与非门VD3、VD4输出为低电平，使单向可控硅截止，电子开关断开，完成一次完整的电子开关由开到关的过程。
二极管D1～D4将交流220v进行桥式整流，变成脉动直流电，又经R3降压，C2滤波后即为电路的直流电源，为BM、9014、IC CD4011等供电。
四、心得体会
通过此次课程设计，学习到了如何应用理论知识验证并解决实际生活中遇到的相关问题以及各种元器件的工作原理和实际应用，使之受益匪浅。
第三篇：单片机课程设计
单片机课程设计
课题： 简易电子琴设计
学
院：
电气与信息工程学院 专
业：
电子信息工程 姓
名：
李琳琳 学
号：
093411106
指导老师：
田巍
河南城建学院
2014年
01 月
01 日
第四篇：单片机课程设计
课 程 设 计
设计题目： 基于单片机的8*8点阵显示数字设计
学生姓名： 指导教师： 二级学院： 专
业： 班
级： 学
号：
目 录
摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„Ⅱ 1 方案选择及总体设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1.1方案确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1.1.1功能要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1.1.2方案确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1.2器件选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 2 控制系统设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 2.1 控制系统硬件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„2 2.1.1整体模块设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 2.1.2单片机AT89C51„„„„„„„„„„„„„„„„„2 2.1.3单片机最小系统设计„„„„„„„„„„„„„„„5 2.1.3.1晶振电路设计„„„„„„„„„„„„„„„„„5 2.1.3.2复位电路设计„„„„„„„„„„„„„„„„„5 2.1.4驱动电路设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 2.1.5LED点阵显示设计„„„„„„„„„„„„„„„„9 2.2控制系统软件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„11 2.2.1软件设计思想„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 2.2.2主程序流程图„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 2.2.3子程序流程图„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 3 系统仿真及调试„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 3.1系统调试„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 3.2系统仿真„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 3.2.1protrus软件仿真„„„„„„„„„„„„„„„„14 3.2.2程序„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„^„17 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„18
I
摘 要
现在市场上各类基于LED的显示屏较多，但大部分产品为单一模式的LED显示屏，其在显示内容的更换及显示屏的重组等方面都存在不便之处。但随着信息化社会的迅速发展，LED显示屏正在向显示内容丰富、信息更改方便等方面发展。因此制作一款多功能的LED广告显示屏是非常有意义地。
LED驱动显示采用动态扫描方法，动态扫描方式是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行的同名列共用一套列驱动器。以8×8点阵为例，把所有同一行的发光管的阳极连在一起，把所有同一列的发光管的阴极连在一起（共阳的接法），先送出对应第1行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮一定的时间，然后熄灭；再送出第2行的数据并锁存，然后选通第2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；第8行之后，又重新燃亮第1行，反复轮回。当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能看到显示屏上稳定的图形。该方法能驱动较多的LED，控制方式较灵活，而且节省单片机的资源。
本次课程设计的题目为8×8点阵数字显示，设计的任务为使用单片机控制8×8的点阵显示0到9的数字，不仅显示清晰，并且每经过一定时间，显示的数字加一，从0 到 9 循环。以AT89C51单片机为核心，采用串行传输、动态扫描技术，制作一款模块化LED多功能显示屏。
在资料收集方面，主要是参考了《51单片机原理及应用—基于Keil C与Proteus》一书，结合了一些网络资料，以及一些集成块的使用说明书。
在整个工作过程中，根据收集来的资料绘制出大概的原理图，然后通过Proteus仿真，与此同时运用Keil 编程，用Keil 与Proteus进行联调，调试成功后确定了原理图和控制程序。
II
第一章 方案选择及总体设计
1.1 方案确定
1.1.1 功能要求
1、采用STC-51单片机作为微处理器。
2、设计一个8×8点阵LED数码字符显示器。
3、在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足、稳定、清晰无串扰。
4、动态显示“0——9”几个字符。
1.1.2 方案确定
采用ST89C51单片机作为微处理器，将共阳极二极管用共阴型接法连接成8×8点阵LED数码字符阵列，通过程序控制，采用动态显示，建立字符库“0——9”。
1.2 器件选择
微处理器采用ST89C51系列单片机，ST89C51单片机是这几年在我国非常流行的单片机，是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）高性能单片机，可擦除只读存储器可以反复擦除100次，具有低功耗、高性能的特点。
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。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，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。
第二章 控制系统设计
2.1控制系统硬件设计
2.1.1整体模块设计
本设计行、列驱动电路，显示器电路，运用单片机的智能化，系统的将每个功能电路模块连接在一起，总体结构设计如图2-1所示。
点阵显示器行驱动电路PC上位机单片机8×8点阵LED显示器电路点阵显示器列驱动电路
图2-1 硬件系统框图
此次需要实现的功能是利用一个ST89C51，一个8×8LED点阵，动态显示“0——9”10个字，采用PC上位机驱动显示电路。
2.1.2 单片机AT89C51 AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产, 兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元,功能强大AT89C51单片机能提供许多高性价比的应用场合,可灵活应用于各种控制领域。
AT89C51单片机引脚图如图2-2所示。
图2-2 AT89C51引脚图
AT89C51管脚说明： VCC：供电电压。GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行
存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示： P3口管脚
备选功能： P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：
来自反向振荡器的输出。
2.1.3 单片机最小系统设计
单片机的最小系统是能够让单片机工作的最小硬件电路。除了单片机外，最小系统还包括复位电路和时钟电路。
复位电路：单片机的复位电路接在复位信号RST上，复位电路用于将单片机内部电路的状态恢复到初始值。需要复位时按下按钮即可。
时钟电路：时钟电路为单片机工作提供基本时钟。时钟电路中包含一个晶体振荡器，简称晶振，频率范围是1.2~12MHz。晶体振荡频率越高，系统的时钟频率也越高，单片机的运行速度也就越快
ST89C51单片机最小系统电路由复位电路、晶振电路两部分组成。2.1.3.1 晶振电路设计
ST89C52单片机芯片内部设有一个由反向放大器构成的振荡器，XTAL1和XTAL2分别为振荡电路的的输入端和输出端，时钟可有内部或外部生成，在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡电路就会产生自激振荡。系统采用的定时元件为石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶振频率采用12MHZ，C1、C2的电容值取30pF，电容的大小起频率微调的作用。晶振电路图如图2-3所示。
C1XTAL130pFC2XTAL230pF图2-3 晶振电路图
X112MHZ
2.1.3.2 复位电路设计
ST89C51单片机在启动运行时或者出现死机时需要复位，使CPU以及其他功能部件处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。单片机有多种复位方式，常用的复位操作有上电复位和手动复位方式。本设计采用最简单的上电复位方式，电路如图2-4所示。上电复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，复位电路产生的复位信号（高电平有效）由RST引脚送入到内部的复位电路，对ST89C51单片机进行复位，复位信号要持续两个机器周期（24个时钟周期）以上，才能使ST89C51单片机可靠复位。当上电时，C1相当于短路，有时碰到干扰时会造成错误复位，可在复位端加个去耦电容，可以取得很好的效果。
ST89C51单片机复位电路如下图所示：
VCCAT89C51VCCC510MF/25VRSTR94.7KVSSR24.7KVSSRSTR1C10MF/25VS5 RSTVCCAT89C51VCC
图2-4 上电复位电路图
图2-5 按键电平复位电路图
复位电路工作原理：
上电瞬间RST引脚的电位与VCC等电位，RST引脚为高电平，随着电容C5充电电流的减少，RST引脚的电位不断下降，可以保持RST引脚在为高电平的时间内完成复位操作。
当单片机已在运行当中时，按下复位键S5后再松开，也能使RST引脚为一段时间的高电平，从而实现ST89C51单片机复位。
2.1.4 驱动电路设计
驱动电路图如图2-6所示。
图2-6 驱动电路图
74LS245引脚图如图2-7所示。
图2-7 74LS245引脚图
引出端符号： A A总线端
B B总线端
/G 三态允许端(低电平有效)DIR 方向控制端
74LS245是用来驱动LED或者其他的设备，它是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。
如果用89C51的P0口输出到数码管，那就要考虑到数码管的亮度以及P0口带负载的能力，当89C51单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入74LS245等总线驱动器。选用74LS245提高驱动能力。P0口的输出经过74LS245提高驱动后，输出到数码管显示电路。
工作原理：
当片选端/CE低电平有效时，DIR=“0”，信号由B向A传输;（接收）DIR=“1”，信号由A向B传输；（发送）当CE为高电平时，A、B均为高阻态。
正向点亮一颗LED，至少也要10～20mA，若电流不够大，则LED不够大。而不管是ST89C51的I/O口，还是TTL、CMOS的输出端，其高态输出电流都不是很高，不过1～2mA而已。因此很难直接高态驱动LED，这时候就需要额外的驱动电路，通常有共阳型与共阴型LED阵列驱动电路，本设计才用共阴型高态扫描信号驱动电路。
共阴型LED阵列驱动电路采用高态扫描，也就是任何时间只有一个高态信号，其它则为低态。一行扫描完成后，再把高态信号转化到近邻的其他行，扫描信号接用一个反向驱动器，ST89C51本身内置一个反向驱动器，本设计将ST89C51作为点矩阵显示控制系统的控制核心，通过点矩阵实时显示并移动字符。
单片机的串口与行驱动器相连，用来发送显示数据信息。P3口与LED阵列的行引脚相连，送出数据、地址以及系统控制信号。输出低态时，最大可吸取0.5A，即500mA，若每个LED取30mA，7个LED同时点亮，需要210mA，完全满足LED点亮的基本条件。
所要显示的信号送入74LS245芯片，然后连接到LED阵列的列阵脚。对于高态的显示信号，将可提供其所连接LED的驱动电流，而这个驱动电流经过LED到输出端，形成正向回路，即可点亮该LED。其中每个晶体管任何时间只需负
责驱动一个LED，所以选择30mA射极电流的晶体管。驱动电路如图2-6所示。
2.1.5 LED点阵显示设计
本设计采用ATMEL公司的AT89C51作矩阵显示控制系统控制核心，12MHZ晶振,88点阵共阳LED显示器。其中，P0口作为字符数据输出口,P3口为字符显示扫描输出口,第31脚(EA)接电源，改变电阻（270×8）的大小可改变显示字符的亮度，驱动用74LS245芯片。
本设计LED矩阵显示器电路选用8×8点阵模块，系统由单片机控制。LED显示屏是将发光二极管按行按列布置的，在扫描驱动方式下可以按行扫描按列控制，也可以按列扫描按行控制。本文就是使用1块8×8点阵，采用按列扫描按行控制控制方式，扫描顺序自左向右，以满足数字显示的要求。8×8点阵LED结构如图2-8所示。
8×8点阵LEDabcdefgh12345678
图2-8 LED数码显示管
8×8 点阵LED的工作原理：LED点阵的显示方式是按显示编码的顺序，一行一行地显示。对于共阳型的点阵来说，当某一点所在的行对应高电平“1”并且其所在的列对应低电平“0”的时候，这一点就会被点亮。将每一行的显示时间进行一定的延时,由于人的视觉暂留现象，就会感觉到8行LED是在同时显示的。若显示的时间太短，则亮度不够，若显示的时间太长，将会感觉到闪烁。图2-9为8×8点阵LED外观及引脚图，其等效电路如图2-10所示，只要其对应的X、Y轴顺向偏压，即可使LED发亮。例如如果想使左上角LED点亮，则Y0=1，X0=0即可。应用时限流电阻可以放在X轴或Y轴。一个8×8点阵是由64个发光二极管按规律组成的，如图2-10所示。图中，行接高电平，列接低电平，发光二极管导通发光。
图2-9 8×8点阵LED外观及引脚图
图2-10 8×8点阵LED等效电路
8×8点阵数字显示的编码原理: 8×8点阵数字显示主要应用行扫描动态显示的方法实现，如图2-11所示，将行线依次置零，一次对列线编码，有红色填充部分为1，无填充部分为0。
图2-11 8×8点阵数字显示的编码原理
如此可得到“0”的编码为{0x00,0x3e,0x41,0x41,0x41,0x3e,0x00,0x00},同理可得到：
{0x00,0x00,0x00,0x21,0x7f,0x01,0x00,0x00}
//1 {0x00,0x27,0x45,0x45,0x45,0x39,0x00,0x00}
//2 {0x00,0x22,0x49,0x49,0x49,0x36,0x00,0x00}
//3 {0x00,0x0c,0x14,0x24,0x7f,0x04,0x00,0x00}
//4 {0x00,0x72,0x51,0x51,0x51,0x4e,0x00,0x00}
//5 {0x00,0x3e,0x49,0x49,0x49,0x26,0x00,0x00}
//6 {0x00,0x40,0x40,0x40,0x4f,0x70,0x00,0x00}
//7 {0x00,0x36,0x49,0x49,0x49,0x36,0x00,0x00}
//8 {0x00,0x32,0x49,0x49,0x49,0x3e,0x00,0x00}
//9 2.2控制系统软件设计
2.2.1 软件设计思想
主程序先进行设置中断，并启动，再进行键盘扫描载入“0——9”字型，然后判断一组字型是否扫描完，按不同情况进行循环调用子程序。进入子程序后，首先设置相应的程序，反复调用显示子程序，并在显示过程中反复调用键盘扫描子程序进行延时，判断是否退出相应的方式显示子程序。设计过程中，能很好得提高按键响应速度。
2.2.2 主程序流程图
主程序首先设置并启动T0中断，然后调用初始化程序，为后面程序要用到的数据调入，并清零一些用到的数据单元，然后载入“0——9”字型，进行扫描。图2-12为主程序流程图。
图2-12 主程序流程图
2.2.3 子程序流程图（定时中断服务程序）
图11 子程序流程图（定时中断服务程序）
第三章 系统仿真及调试
3.1系统调试
根据硬件电路图核对了元器件的型号、极性，安装是否正确，检查硬件电路连线是否与电路原理图一致，检查电路元器件是否都已经连接好。
通电后，用示波器检测单片机的复位和晶振电路是否有复位信号和振荡信号。
3.2 系统仿真
3.2.1 proteus软件仿真
使用proteus原理及仿真如图3-1所示。
如图3-1 proteus原理及仿真图
3.2.2 程序
#include
{ 0x00,0x3e,0x41,0x41,0x41,0x3e,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x21,0x7f,0x01,0x00,0x00，//0 //1 0x00,0x27,0x45,0x45,0x45,0x39,0x00,0x00，//2 0x00,0x22,0x49,0x49,0x49,0x36,0x00,0x00，//3 0x00,0x0c,0x14,0x24,0x7f,0x04,0x00,0x00，//4 0x00,0x72,0x51,0x51,0x51,0x4e,0x00,0x00, 0x00,0x3e,0x49,0x49,0x49,0x26,0x00,0x00, 0x00,0x40,0x40,0x40,0x4f,0x70,0x00,0x00，0x00,0x36,0x49,0x49,0x49,0x36,0x00,0x00，0x00,0x32,0x49,0x49,0x49,0x3e,0x00,0x00
};uchar i=0,t=0,Num_Index;//主程序 void main(){ P3=0x80;
Num_Index=0;
//从0开始显示
TMOD=0x00;
//T0方式0 TH0=(8192-2000)/32;//2ms定时
TL0=(8192-2000)%32;IE=0x82;
//允许T0中断
TR0=1;
//启动T0 while(1);}
//T0中断函数
void LED_Screen_Display()interrupt 1 { TH0=(8192-2000)/32;
//恢复初值
TL0=(8192-2000)%32;P0=0xff;
//输出位码和段码
P0=~Table_of_Digits[Num_Index*8+i];P3=_crol_(P3,1);
//P3循环向左一位 //5 //6 //7
//8 //9
}
if(++i==8)i=0;if(++t==250){
} t=0;
//每屏一个数字由8个字节构成 //每个数字刷新显示一段时间
if(++Num_Index==10)Num_Index=0;//显示下一个数字
总结
经过单片机的课程设计，我有了很大的收获。
首先，就是让我加深了对单片机的掌握和理解与应用，知道单片机到底是怎样控制点阵，怎样应用在生活中的。并且让我懂得了要善于思考，追求严谨，认真解决问题，才会有更多的收获。
然后，提高了通过查阅资料解决问题的能力。通过查阅大量的相关资料，详细了解了LED的发光原理和LED显示屏的原理，了解了LED的现状，清楚地了解了LED显示屏与其它显示屏相比较有那些优点，明确了研究目标。并且通过对单片机资料的查阅和应用，更进一步增加了对单片机知识的理解和运用能力。并证实了自己的思路：“查资料→思考总结→运用→找出差错，再查资料和向别人询问→再次运用”的正确性。
最后，本系统能够完成设计任务，能够显示数字0-9，并且显示也较为稳定清晰。本系统具有硬件少，结构简单，容易实现，性能稳定可靠，成本低等特点。在本次课程设计中，主要使用了Proteus和Keil等软件进行硬件电路和控制程序的设计，加深了对这些软件的了解。感到Proteus对电子专业的同学来说是一个很有用的软件。总体来说这次的课程设计很成功，达到了预想的目的：学到了知识，提高了能力，完成了任务。
参考文献
[1] 张靖武,周灵彬 《单片机系统的PROTEUS设计与仿真》北京 电子工业出版社 [2] 吴金戌，沈庆阳，郭庭吉 《8051单片机实践与应用》北京 清华大学出版社 [3] 李群芳，肖看 《单片机原理、接口及应用》北京 清华大学出版社
[4] 张毅刚，彭喜元等 《新编MCS-51单片机应用设计 》黑龙江 哈尔滨工业大学出版社 [5] 李朝青，刘艳玲编著 《单片机原理及接口技术》北京 航空航天大学出版社
第五篇：单片机课程设计
基于单片机的火灾智能报警控制系统的设计
前言
在各种灾害中，火灾是最经常、最普通地威胁公众安全和社会发展的灾害之一。人类能够对火进行利用和控制，是文明进步的一个重要标志。火，给人类带文明进步、光明和温暖。但是，失去控制的火，就给人类造成灾害。据统计，我国 70 年代火灾年平均损失不到 2.5 亿元，80 年代火灾年平均损失不到
3.2 亿元。进入 90 年代，特别是 1993 年以来，火灾造成的直接财产损失上升到年均十几亿元，年均死亡 2000 多人。2010年上海静安区高层住宅着火，导致58人死亡，70余人受伤。2014年1月云南香格里拉大火，烧毁房屋100多栋，直接经济损失1亿多元人民币。火灾事件经常发生，防止火灾事故关系到人民群众的生命财产安全和社会和谐稳定。现在各种电子产品的普及，再加上人们防火意识的不强，这些都给火灾的发生带来了巨大的安全隐患。
对于火灾最关键的问题在于预防，目前防火报警系统趋于智能化、自动化，灵敏程度也越来越高。在这种背景下，基于单片机的火灾智能报警控制系统能突显出其巨大的优越性。目前，国内大多数偏重于商场、宾馆、高级写字楼、大型仓库等大型火灾报警系统的研发和设计。本系统侧重于小型火灾智能报警系统的设计，可在火灾发生初期检测到并且报警，还能够实时显示温度和烟雾浓度。
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