單片機課程設計(實驗)--led顯示游戲機

1、<p>　　電機學院課程設計任務書</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、摘要1</b></p><p><b>　　二、設計要求1</b></p><p><b>　　三、正文1</b></p&g

2、t;<p>　　1.單片機AT89S511</p><p>　　1.1 AT89S51的引腳說明2</p><p>　　2、Keil 工程的建立4</p><p><b>　　2.1編輯4</b></p><p>　　2.2Keil 的調(diào)試命令、在線匯編與斷點設置5</p><

3、p>　　2.3常用調(diào)試命令6</p><p><b>　　3系統(tǒng)軟件設計8</b></p><p>　　3.1.程序流程圖8</p><p><b>　　3.2參考程序9</b></p><p>　　4系統(tǒng)硬件設計11</p><p>　　4.1硬件結構圖1

4、1</p><p><b>　　4.2電路圖12</b></p><p><b>　　5.硬件調(diào)試13</b></p><p>　　5.1硬件實物圖13</p><p>　　5.2檢驗是否短路13</p><p>　　5.3、電路焊接順序13</p>

5、<p>　　5.4調(diào)試現(xiàn)象14</p><p><b>　　四、心得體會15</b></p><p><b>　　LED顯示的游戲機</b></p><p><b>　　一.摘要</b></p><p>　　單片機即單片微型計算機，由RAM、ROM、CPU構成，定

6、時、計數(shù)和多種接口于一體的微控制器。它體積小、成本低、功能強，廣泛應用于智能產(chǎn)業(yè)和工業(yè)自動化上。這次課程設計通過對它的學習、設計、開發(fā)軟、硬的能力。</p><p>　　對于此課題項目整個過程就是先設計和焊接好硬件電路，再通過匯編語言編寫應用程序并下載到單片機上實現(xiàn)我們需要的功能。由于本實驗的硬件電路的結構簡單、直觀，所以軟件的編程及調(diào)試是本次課程設計的重點和難點。</p><p>　　關

7、鍵字：AT89S51、LED顯示、無規(guī)律亮滅</p><p><b>　　二.設計要求</b></p><p>　　LED顯示游戲機功能描述：設定開關1啟動游戲，開關2停止游戲。編程使8個LED發(fā)光二極管隨機亮滅（不能有規(guī)律亮滅）。利用開關3作為自鎖控制按鈕，當按鈕被按下，8個LED發(fā)光二極管固定在當前的亮滅狀態(tài)上，再次按下開關3，重新開始。</p>&

8、lt;p><b>　　三.正文</b></p><p>　　1.單片機AT89S51 </p><p>　　經(jīng)綜合分析選用單片機AT89S51適合。AT89S51是一種低功耗高性能的8位單片機，片內(nèi)帶有一個4KB的Flash在線可編擦除只讀存儲器，它采用了CMOS工藝和ATMEL公司的高密度非易失性存儲器技術，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)和51系列單片機兼容。片內(nèi)

9、的存儲器允許在線重新編程或用常規(guī)的非易失性存儲器編程器來編程。同時已具有三級程序存儲器保密的性能。在眾多的51系列單片機中，要算ATMEL公司的AT89S51更實用，因為它不僅和MCU-51系列單片機指令、管腳完全兼容，而且它將通用CPU和在線可編程Flash集成在一個芯片上。這種單片機對開發(fā)設備的要求很低，開發(fā)時間也大大縮短。 </p><p>　　1.1 AT89S51的引腳說明</p><

10、;p>　　AT89S51是一個低功耗高性能單片機，40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，AT89S51可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。</p><p>　　圖2-1 AT89S51引腳圖</p>

11、<p>　　VCC(40腳)：供電電壓。     GND(20腳)：接地。   P0口(32腳～39腳)：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫“1”時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時

12、，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。  P1口(1腳～8腳)：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入“1”后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。   P2口(21腳～28腳)：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，

13、P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出</p><p>　　表2-1 P3口第二功能</p><p>　　P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 

14、60;RST（9腳）：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG（30腳）：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE

15、的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。  /PSEN（29腳）：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。   /EA/VPP（31腳）：當/EA保持低電平時

16、，則在此期間外部程序存儲器（0000H- FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部</p><p>　　2、Keil 工程的建立</p><p><b>　　2.1編輯</b></p><p>　　首先啟動 Keil 軟件的集成開發(fā)環(huán)境，這里假設讀者已正確安裝了該軟件，可以從桌面 上直接雙擊 uVision 的圖標

17、以啟動該軟件。</p><p>　　UVison 啟動后，程序窗口的左邊有一個工程管理窗口，該窗口有 3 個標簽，分別是Files、Regs、和 Books，這三個標簽頁分別顯示當前項目的文件結構、CPU 的寄存器及部份特殊 功能寄存器的值（調(diào)試時才出現(xiàn)）和所選 CPU 的附加說明文件，如果是第一次啟動 Keil， 那么這三個標簽頁全是空的。</p><p>　　在項目開發(fā)中，并不是僅有一

18、個源程序就行了，還要為這個項目選擇 CPU（Keil 支持數(shù) 百種 CPU，而這些 CPU 的特性并不完全相同），確定編譯、匯編、連接的參數(shù)，指定調(diào)試 的方式，有一些項目還會有多個文件組成等，為管理和使用方便，Keil 使用工程（Project） 這一概念，將這些參數(shù)設置和所需的所有文件都加在一個工程中，只能對工程而不能對單一 的源程序進行編譯（匯編）和連接等操作，下面我們就一步一步地來建立工程。</p><p>

19、;　　圖 2 選擇目標 CPU</p><p>　　點擊“Project->New Project… ”菜單，出現(xiàn)一個對話框，要求給將要建立的工程起一個 名字，你可以在編緝框中輸入一個名字 （設為 exam1），不需要擴展名。點擊“保 存”按鈕，出現(xiàn)第二個對話框，如圖 2所示，這個對話框要求選擇目標 CPU（即 你所用芯片的型號），Keil 支持的 CPU 很多，我們選擇 Atmel 公司的 89C51 芯

20、 片。點擊 ATMEL 前面的“+”號，展開該層，點擊其中的 89C51，然后再點擊“確定”按鈕，回到主界面，此時，在 工程窗口的文件頁中，出現(xiàn)了“Target1”，前面有“+”號，點擊“+”號展開，可以看到下一層的“ Source Group1”，這 時的工程還是一個空的工程，里面什么文件也沒有，需要手動把剛才編寫好的源程序加入，點擊“Source Group1”使 其反白顯示，然后，點擊鼠標右鍵，出現(xiàn)一個下 拉菜單，如圖 3 所示。

21、選中其中的“Add file to Group”Source Group1”，出現(xiàn)一個對話框，要求 尋找源文件，注意，該對話框下面的“文件類型” 默認為 C source file(*.c)，也就是以 </p><p>　　雙擊 exam1.asm 文件，將文件加入項目，注意，在文件加入項目后，該對話框并不消失，等待繼續(xù)加入其它文件，但初學時常 會誤認為操作沒有成功而再次雙擊同一文 件，這時會出現(xiàn)如圖 4 所示的

22、對話框，提 示你所選文件已在列表中，此時應點擊“確 定”，返回前一對話框，然后點擊“Close” 即可返回主界面，返回后，點擊“Source Group 1”前的加號，會發(fā)現(xiàn) exam1.asm 文 件已在其中。雙擊文件名，即打開該源程 序。</p><p><b>　　圖 3 加入文件</b></p><p>　　2.2Keil 的調(diào)試命令、在線匯編與斷點設置<

23、;/p><p>　　我們學習了如何建立工程、匯編、連接工程，并獲得目標代碼，但是做到這一 步僅僅代表你的源程序沒有語法錯誤，至于源程序中存在著的其它錯誤，必須通過調(diào)試才能 發(fā)現(xiàn)并解決，事實上，除了極簡單的程序以外，絕大部份的程序都要通過反復調(diào)試才能得到 正確的結果，因此，調(diào)試是軟件開發(fā)中重要的一個環(huán)節(jié)，這一講將介紹常用的調(diào)試命令、利 用在線匯編、各種設置斷點進行程序調(diào)試的方法，并通過實例介紹這些方法的使用。</

24、p><p><b>　　2.3常用調(diào)試命令</b></p><p>　　在對工程成功地進行匯編、連接以后，按 Ctrl+F5 或者使用菜單 Debug->Start/Stop Debug Session 即可進入調(diào)試狀態(tài)，Keil 內(nèi)建了一個仿真 CPU 用來模擬執(zhí)行程序，該仿真 CPU 功 能強大，可以在沒有硬件和仿真機的情況下進行程序的調(diào)試，下面將要學的就是該模

25、擬調(diào)試 功能。不過在學習之前必須明確，模擬畢竟只是模擬，與真實的硬件執(zhí)行程序肯定還是有區(qū) 別的，其中最明顯的就是時序，軟件模擬是不可能和真實的硬件具有相同的時序的，具體的 表現(xiàn)就是程序執(zhí)行的速度和各人使用的計算機有關，計算機性能越好，運行速度越快。</p><p>　　進入調(diào)試狀態(tài)后，界面與編緝狀態(tài)相比有明顯的變化，Debug 菜單項中原來不能用的命 令現(xiàn)在已可以使用了，工具欄會多出一個用于運行和調(diào)試的工具條，如

26、圖 1 所示，Debug 菜 單上的大部份命令可以在此找到對應的快捷按鈕，從左到右依次是復位、運行、暫停、單步、 過程單步、執(zhí)行完當前子程序、運行到當前行、下一狀態(tài)、打開跟蹤、觀察跟蹤、反匯編窗 口、觀察窗口、代碼作用范圍分析、1＃串行窗口、內(nèi)存窗口、性能分析、工具按鈕等命令。</p><p>　　圖 1 調(diào)試工具條     </p><p>　　學習程序調(diào)試

27、，必須明 確兩個重要的概念，即單步執(zhí)行與全速運行。全速執(zhí)行 是指一行程序執(zhí)行完以后緊接著執(zhí)行下一行程序，中間不停止，這樣程序執(zhí)行的速度很快，并可以看到該段程序執(zhí)行的總體效果，即最終結果正確 還是錯誤，但如果程序有錯，則難以確認錯誤出現(xiàn)在哪些程 序行。單步執(zhí)行是每次執(zhí)行一行程序，執(zhí)行完該行程序以后 即停止，等待命令執(zhí)行下一行程序，此時可以觀察該行程序 執(zhí)行完以后得到的結果，是否與我們寫該行程序所想要得到 的結果相同，借此可以找到程序中問題

28、所在。程序調(diào)試中， 這兩種運行方式都要用到。 </p><p>　　使用菜單 STEP 或相應的命令按鈕或使用快捷鍵 F11 可 以單步執(zhí)行程序，使用菜單 STEP OVER 或功能鍵 F10 可以 以過程單步形式執(zhí)行命令，所謂過程單步，是指將匯編語言 中的子程序或高級語言中的函數(shù)作為一個語句來全速執(zhí)行。</p><p><b>　　圖 2 調(diào)試窗口</b></

29、p><p>　　按下 F11 鍵，可以看到源程序窗口的左邊出現(xiàn)了一個黃色調(diào)試箭頭，指向源程序的第一行，如圖 2 所示。每按一次 F11，即執(zhí)行該箭頭所指程序行，然后箭頭指向下一行，當箭頭 指向 LCALL DELAY 行時，再次按下 F11，會發(fā)現(xiàn)，箭頭指向了延時子程序 DELAY 的第 一行。不斷按 F11 鍵，即可逐步執(zhí)行延時子程序。</p><p>　　通過單步執(zhí)行程序，可以找出一些問題

30、的所在，但是僅依靠單步執(zhí)行來查錯有時是困難 的，或雖能查出錯誤但效率很低，為此必須輔之以其它的方法，如本例中的延時程序是通過將 D2： DJNZ R6,D2 這一行程序執(zhí)行六萬多次來達到延時的目的，如果用按 F11 六萬多次的方法來執(zhí)行完該程序行，顯然不合適，為此，可以采取以下一些方法，第一，用鼠標在 子程序的最后一行（ ret）點一下，把光標定位于該行，然后用菜單 Debug->Run to Cursor line（執(zhí)行到光標所

31、在行），即可全速執(zhí)行完黃色箭頭與光標之間的程序行。第二，在進入該子程序后，使用菜單 Debug->Step Out of Current Function（單步執(zhí)行到該函數(shù)外），使用該命令 后，即全速執(zhí)行完調(diào)試光標所在的子程序或子函數(shù)并指向主程序中的下一行程序（這里是 JMP LOOP 行）。第三種方法，在開始調(diào)試的，按 F10 而非 F11，程序也將單步執(zhí)行，不同 的是，執(zhí)行到 lcall delay 行時，按下 F10 鍵，調(diào)

32、試光標不進入子程序的內(nèi)部，而是全速 執(zhí)行完該子程序，然后直接指向下一行“JMP LOOP”。靈活應</p><p><b>　　3系統(tǒng)軟件設計</b></p><p><b>　　3.1.程序流程圖</b></p><p><b>　　3.2參考程序</b></p><p>　

33、　#include<reg51.h></p><p>　　#include<stdlib.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define led P1</p>&l

34、t;p>　　sbit buzzer=P3^7;</p><p>　　sbit switch1=P3^0;//起始開關</p><p>　　sbit switch2=P3^1;//停止開關</p><p>　　sbit switch3=P3^2; //自鎖控制開關</p><p>　　sbit segon1=P3^5;//十位控制

35、開關</p><p>　　sbit segon2=P3^4;//個位控制開關</p><p>　　void delayms(uint j); //延時函數(shù)聲明</p><p>　　uchar number;</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{ </b&g

36、t;</p><p>　　buzzer=0;</p><p>　　EA=1; //開啟外部中斷0；</p><p><b>　　EX0=1;</b></p><p><b>　　IT0=0;</b></p><p><b>　　while(1)</b&

37、gt;</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if(switch1==0) //啟動開關打開</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(switch2==0) //當按下定時開關swithc2時</p><p>

38、;<b>　　{</b></p><p><b>　　led=0xff;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p>

39、<p>　　number=rand()%256; //隨機數(shù)放在變量data中</p><p>　　led=number; //顯示隨機數(shù)</p><p>　　delayms(100);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b>&l

40、t;/p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　led=0xff;</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　

41、　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　void delayms(uint j) //延時函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint i;</b></p><p&

42、gt;　　for(;j>0;j--)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　i=250;</b></p><p>　　while(--i);</p><p><b>　　i=249;</b></p><p>　　whi

43、le(--i);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void int0() interrupt 0</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　EX0

44、=0;</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(switch3==1) //暫停開關松開時</p><p><b>　　{ </b></p><p&

45、gt;<b>　　EX0=1;</b></p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　led=number;</p><p><b>　　} </b></p><p>

46、;<b>　　}</b></p><p><b>　　4系統(tǒng)硬件設計</b></p><p><b>　　4.1硬件結構圖</b></p><p><b>　　4.2電路圖</b></p><p><b>　　5.硬件調(diào)試</b>&l

47、t;/p><p><b>　　5.1硬件實物圖</b></p><p>　　5.2檢驗是否短路 </p><p>　　用萬用表檢查P2兩端是短路。電阻為0，則短路，電阻為一適值，電路正常。 </p><p>　　5.3、電路焊接順序 </p><p>　　焊接的順序很重要

48、，按功能劃分的器件進行焊接，順序是功能部件的焊接--調(diào)試--另一功能部件的焊接，這樣容易找到問題的所在。   </p><p><b>　　3、器件功能 </b></p><p>　　1）檢查原理圖連接是否正確 </p><p>　　2）檢查原理圖與電路圖是否一致 </p>

49、<p>　　3）檢查原理圖與器件的DATASHEET上引腳是否一致 </p><p>　　4）用萬用表檢查是否有虛焊，引腳短路現(xiàn)象 </p><p>　　5）查詢器件的DATASHEET，分析一下時序是否一致，同時分析一下命令字是否正確 </p><p>　　6）通過示波器對芯片各個引腳進行檢查，檢查地址線是否有信號的&#

50、160;</p><p>　　7）飛線。用別的的口線進行控制，看看能不能對其進行正常操作，多試驗，才能找到問題出現(xiàn)在什么地方。</p><p><b>　　5.4調(diào)試現(xiàn)象</b></p><p><b>　　四.心得體會</b></p><p>　　單片機課程設計很快就結束了，在課程設計的這段時間里

51、，我不僅學到了許多新的知識，而且加深了我對以前學習的理論知識的掌握。 </p><p>　　以前我們學的東西僅限于課本，對實實在在的應用還比較模糊，這次課程設計有利于同學們學習目的的明確性和主動性。通過這次課程設計，我們知道了哪些東西是應該確實掌握的，在學校里，沒有實實在在的實習，我們總以為學的東西沒太多用，當我們在課程設計過程中了解到我們學的東西是如此重要時，我們學習的積極性有了，目的性提高了。

52、60;</p><p>　　通過單片機課程設計，我不僅加深了對單片機理論的理解，將理論很好地應用到實際當中去，而且我還學會了如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。創(chuàng)新，是要我們學會將理論很好地聯(lián)系實際，并不斷地去開動自己的大腦，從為人類造福的意愿出發(fā)，做自己力所能及的，別人卻沒想到的事。使之不斷地戰(zhàn)勝別人，超越前人。同時，更重要的是，我在這一設計過程中，學會了堅持不懈，不輕易言棄。設計過程，也好

53、比是我們?nèi)祟惓砷L的歷程，常有一些不如意，也許這就是在對我們提出了挑戰(zhàn)，勇敢過，也戰(zhàn)勝了，勝利的鐘聲也就一定會為我們而敲響。 </p><p>　　這個設計過程中，我們遇到過許多次失敗的考驗，就比如，自己對實際生活中的交通秩序的不了解給整個設計帶來的困擾，真想要就此罷休，然而，就在想要放棄的那一刻，我們明白了，原來結果并不那么重要，我們更應該注重的是這一整個過程。于是，我們堅持了下來。當然最終，這個設計很