题目： 流水灯的创意设计。
学校： 重庆邮电大学。
学院： 生物医学工程。
班级： 09级。
组号： 15
组员： 任xx 谭xx
学号： 20092120xx 20092121xx
时间：2024年06月。
目录。一、课程设计的目的3
二、课程设计具体要求3
三、mcs-51单片机系统简介3
四、mcs-51单片机内部定时器\计数器、中断系统简介4
五、led数码管显示器简介4
六、软时钟的基本原理5
七、系统硬件电路的设计6
八、系统软件程序的设计6
九、设计制作过程11
十、总结12
一、课程设计的目的。
本课程设计是生物医学工程专业学生在学完单片机原理及课程之后必修课程，它的教学目的和任务是综合利用所学单片机知识完成一个单片机应用系统设计并在实验室实现，从而加深对单片机软硬知识的理解，获得初步的应用经验，为走出校门从事单片机应用的相关工作打下基础。
二、课程设计具体要求。
利用单片机的定时／计数器，中断系统，发光二级管，以及led显示器进行设计。用数码管显示计数，设计创意流水灯，并且实现串口通信。
用定时／计数器t0，工作于计数状态，采用方式1，对12mhz的系统时钟进行计数。用p1口控制流水灯的亮灭， p3口控制定时计数器，p0口控制led数码管的显示。p2口实现串口通信。
三、mcs-51单片机系统简介。
单片机应用系统由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统是指单片机以及扩展的存储器、i\o接口、外围扩展的功能芯片以及接口电路。软件系统包括监控程序和各种应用程序。
在单片机应用系统中，单片机是整个系统的核心，对整个系统的信息输入、处理、信息输出进行控制。与单片机配套的有相应的复位电路、时钟电路以及扩展的存储器和i\o接口，使单片机应用系统能够运行。
在一个单片机应用系统中，往往都会输入信息和显示信息，外部开关或按键和显示器。显示器是发光二级管和led数码管。
四、mcs-51单片机内部定时器\计数器、中断系统简介。
(1)、定时器\计数器。
1、mcs-51系列中51子系列有两个16位的可编程定时\计数器可：定时\计数器t0和定时\计数器t1。它由加法计数器、方式寄存器tmod、控制寄存器tcon等组成。
方式寄存器用于设定定时计数器t0和t1的工作方式，控制寄存器用于对定时计数器启动、停止进行控制。
2、每个定时计数器既可以对系统时钟计数实现定时，也可以外部信号计数实现计数功能通过编程设定来实现。
3、每个定时计数器都有多种工作方式，其中t0有四种工作方式，t1有三种工作方式，t2有三种工作方式。通过编程可设定工作于某种方式。四种工作方式为：
13位定时\计数器、16位定时\计数器、8位自动重置定时\计数器、两个8位定时\计数器（只有t0有）
4、每一个定时计数器定时计数时间到时产生溢出，使相应的溢出位置位，溢出可通过查询或中断方式处理。
（2）中断系统：
1、mcs-51单片机提供5个硬件中断源，2个外部中断源，2个定时计数器t0和t1的溢出中断tf0和tf1，1个串行口发送ti和接收ri中断。
2、mcs-51单片机中没有专门的开中断和关中断指令，对各个中断源的允许和屏蔽是由内部的中断允许寄存器ie的各位来控制的。中断允许寄存器ie的字节地址为a8h，可以进行位寻址。系统复位时，中断允许寄存器ie的内容为00h，如果要开放某个中断源，则必须使ie中的总控置位和对应的中断允许位置“1”。
3、mcs-51单片机有5个中断源，为了处理方便，每个中断源有两级控制，高优先级和低优先级。通过由内部的中断优先级寄存器ip来设置，中断优先级寄存器ip的字节地址为b8h，可以进行位寻址。如果某位被置“1”，则对应的中断源被设为高优先级；如果某位被清零，则对应的中断源被设为低优先级。
对于同级中断源，系统有默认的优先权顺序，从高到低优先权顺序为外部中断0、定时计数器t0中断、外部中断1、定时计数器t1中断、串行口中断。通过设置中断优先级寄存器ip能够改变系统默认的优先级顺序。
4、mcs-51单片机响应中断的条件为：中断源有请求且中断允许。
五、led数码管显示器简介。
led数码管显示器：在单片机应用系统中，经常用到led数码管作为显示输出设备，led数码管显示器虽然显示信息简单，但它具有显示清晰、亮度高、使用电压低、寿命长、与单片机接口方便等特点，基本上能够满足单片机应用系统的需要，所以在单片机应用系统中经常用到。led数码管显示器是由发光二极管按一定的结构组合起来的显示器件。
在单片机应用系统中通常使用的是8段式led数码管显示器，它有共阴极和共阳极两种。所谓译码方式是指由显示字符转换得到对应的字段码的方式。对于led数码管显示器，通常的译码方式有两种：
硬件译码方式和软件译码方式。led数码管在显示时，通常有两种显示方式：静态显示方式和动态显示方式。
在使用时可以把它们组合起来。在实际应用时，如果数码管个数较少，通常用硬件译码静态显示，在数码管个数较多时，则通常用软件译码动态显示。
六、软时钟的基本原理。
软时钟是利用单片机内部的定时器\计数器来实现的，它的处理过程如下：首先设定单片机内部的一个定时器\计数器工作于定时方式，对机器周期计数形成基准时间，然后用另一个定时器\计数器或软件计数的方法对基准时间计数形成秒，秒计60次形成分，分计60次形成小时，小时计24次则计满一天。然后通过数码管把它们的内容在相应位置显示出来即可。
数码管显示可以采用静态显示方法或动态显示方法。静态显示方法需要数据锁存器等硬件，接口复杂，时钟显示一般用6个或8个数码管。由于系统没有其他的复杂的任务处理，而且显示的时钟信息随时都可能变化，一般采用动态显示方式。
动态显示方法线路相对简单，但需动态扫描，扫描频率要大于人眼视觉暂留频率，信息看起来才稳定。译码方式可分为软件译码和硬件译码，软件译码通过译码程序查得显示信息的字段码；硬件译码通过硬件译码器得到显示信息的字段码，实际中通常采用软件译码。
在具体处理时，定时器计数器采用中断方式工作，对时钟的形成在中断服务程序中实现。在主程序中只需对定时器计数器初始化、调用显示子程序和控制子程序。另外，为了使用方便，设计了简单的按键，可以通过按键实现时、分的调整，这样在主程序中就加入了键盘设置子程序。
七、系统硬件电路的设计。
本系统的硬件主要包括单片机芯片、数码管显示、按键开关等电路，它的硬件电路如下图所示：
八、系统软件程序的设计。
整个流水灯系统由主程序和子程序组成，主程序程序包含初始化参数设置、按键处理、数码管显示模块等，在设计时各个模块都采用子程序结构设计，在主程序中调用。由于定时器/计数器采用中断方式处理，因此还要编写定时器/中断服务子程序，在定时器/计数器中断服务程序中对时钟进行调整。
1．主程序。
主程序执行流程如图1，主程序先对显示单元和定时器/计数器初始化，然后重复调用数码管显示模块和按键处理模块，当有键按下，则转入相应的功能程序。
2．数码管显示模块。
本系统共用8个数码管，从右到左依次显示千位、百位、十位、个位。采用软件译码动态显示。
3．定时器/计数器t0中断服务程序。
定时器/计数器t0用于时间计时。选择方式1，重复定时，定时时间设为50ms，定时时间到则中断，在中断服务程序中用一个计数器对50ms计数，计20次则对秒单元加1，秒单元加到60则对分单元加1，同时秒单元清0；分单元加到60则对时单元加1，同时分单元清0；时单元加到24则对时单元清0，标志一天时间计满。在对各单元计数的同时，把它们的值放到存储单元的指定位置。
定时器/计数器t0中断服务程序流程图如图2。
图1 主程序流程图图2 定时器/计数器t0中断服务程序流程图
4．串口通信模块。
首先，通过串口把时间数据发送到计算机，计算机可以直观的查看显示数据。
其次，通过在串口调试助手中发送数据进行流水灯程序的控制。
1， 流水灯功能检测实现，全亮。
2， 流水灯功能1实现，依次亮。
3， 流水灯功能2实现，两个依次亮。
4， 流水灯功能3实现，依次全亮，之后全灭。
5．c语言源程序清单。
采用8位led软件译码动态显示程序。
使用at89c51单片机，12mhz晶振，p0输出字段码，p2口输出位选码，用共阳。
led数码管，p1口控制流水灯。
片内ram的70h到77h单元为led数码管的显示缓冲区。
78h,79h,7ah,7bh为计数单元。
7bh为50ms计数器，7ch为调时按键计数器。
#include <>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
int i=0,c=0,time=0;
int seg_g=0,seg_s=0,seg_b=0,seg_q=0;
int led_lsd1[8]=;
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