彩燈單片機課程設計

1、<p>　　《單片機彩燈控制器設計》</p><p><b>　　課程設計說明書</b></p><p><b>　　物理與電氣工程學院</b></p><p>　　2013年12月13日</p><p>　　摘要：彩燈是人們?nèi)粘Ｉ钪械囊环N裝飾用品，它美觀大方，尤其在節(jié)日期間，倍增節(jié)日氣

2、氛。它蘊涵著豐富的文化底蘊，被廣泛地應用于各種店面的裝飾。變換無窮的彩燈樣式，給城市增添活力，吸引著人們的注意力，深受人民的喜愛。在日常生活中，人們還將彩燈擺放成各種圖案，增添美感。隨著電子技術的發(fā)展，應用系統(tǒng)向著小型化、快速化、大容量、重量輕的方向發(fā)展?？茖W技術更加貼近人們的生活，向著滿足人們需求的方向發(fā)展。節(jié)日彩燈的設計與制作工藝也一步一步的走向成熟。</p><p>　　本設計是以AT89C52單片機為基礎

3、的彩燈控制方案，來實現(xiàn)對LED彩燈的控制。以AT89C52單片機作為主控核心，與鍵盤、數(shù)碼管、LED彩燈等模塊組成整個彩燈系統(tǒng)。在主控模塊上設有4個按鍵和12個LED彩燈還有1位彩燈狀態(tài)數(shù)碼管，根據(jù)實驗要求編寫3種亮燈模式和1種中斷亮燈模式，根據(jù)各種場景對彩燈亮燈方式的不同需要，可以通過按鍵選擇彩燈的亮燈方式，另外還設置一中斷按鍵在突發(fā)場景下給人以提醒。</p><p>　　關鍵詞：單片機、鍵盤、數(shù)碼管、中斷&l

4、t;/p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一 彩燈設計內(nèi)容簡要4</p><p>　　1.1彩燈設計內(nèi)容4</p><p>　　1.2彩燈設計要求4</p><p>　　1.3彩燈設計原理4</p><p>　　1.4彩燈總體控制框圖4<

5、/p><p>　　二 硬件電路設計5</p><p><b>　　2.1硬件組成5</b></p><p>　　2.2 AT89C52單片機硬件結構5</p><p>　　2.3系統(tǒng)的硬件構成及功能描述7</p><p>　　三 系統(tǒng)的軟件設計9</p><p>

6、　　3.1程序流程圖9</p><p>　　3.2 軟件程序10</p><p>　　四 設計體會12</p><p>　　五 參考文獻12</p><p>　　一 彩燈設計內(nèi)容簡要</p><p><b>　　1.1彩燈設計內(nèi)容</b></p><p>　　

7、1．設計并實現(xiàn)具有復位功能的單片機小系統(tǒng)；</p><p>　　2．利用單片機進行燈光的場景選擇控制；</p><p>　　3．利用單片機進行燈光的循環(huán)點亮控制；</p><p>　　4．利用單片機進行燈光的色彩連續(xù)變化效果控制；</p><p>　　5．利用數(shù)碼管顯示彩燈的亮燈方式。</p><p><b>

8、;　　1.2彩燈設計要求</b></p><p>　　1.能啟動、停止； </p><p>　　2能通過開關進行功能選擇；</p><p>　　3.能通過數(shù)碼管顯示彩燈的亮燈方式； </p><p>　　4．要體現(xiàn)循環(huán)、中斷和色彩變化的控制功能和效果。</p><p><b>

9、　　1.3彩燈設計原理</b></p><p>　　主控模塊主要設計器件有89C52，12個LED彩燈，4個按鍵，1個數(shù)碼管，3個穩(wěn)壓器（提供5 V電壓）。通過軟件設計，使單片機P1口作為三色LED彩燈驅(qū)動信號輸出口，P2口為按鍵輸入口，P0口為一位數(shù)碼管靜態(tài)顯示輸出口，P3.2為外部中斷INT0輸入口。</p><p>　　1.4彩燈總體控制框圖</p><

10、;p>　　圖1 彩燈總體控制框圖 </p><p><b>　　二 硬件電路設計</b></p><p><b>　　2.1硬件組成</b></p><p>　　按照單片機系統(tǒng)擴展與系統(tǒng)配置狀況，單片機應用系統(tǒng)可分為最小系統(tǒng)、最小功耗系統(tǒng)及典型系統(tǒng)等。AT89C52單片機是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CM

11、OS 8位單片機，具有豐富的內(nèi)部資源：4kB閃存、128BRAM、32根I/O口線、2個16位定時/計數(shù)器、5個向量兩級中斷結構、2個全雙工的串行口，具有4.25～5.50V的電壓工作范圍和0～24MHz工作頻率，使用AT89C52單片機時無須外擴存儲器。因此，本流水燈實際上就是一個帶有12個發(fā)光二極管的單片機最小應用系統(tǒng)，即為由發(fā)光二極管、晶振、復位、電源等電路和必要的軟件組成的單個單片機</p><p>　　

12、2.2 AT89C52單片機硬件結構</p><p>　　AT89C52是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的單片機芯片，它采用靜態(tài)CMOS 工藝制造8位微處理器，最高工作頻率位24MHZ。AT89C52外形及引腳排列如圖2所示： </p><p>　　圖2 AT89C

13、52外形及引腳排列 </p><p><b>　　管腳說明： </b></p><p>　　RST：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。</p><p>　　P0口：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

14、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，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 </p><p>　　P1口：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

15、位地址接收。 </p><p>　　P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，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口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)

16、存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 </p><p>　　P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 </p><p>　　ALE/PRO

17、G：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

18、微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 </p><p>　　PSEN：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)。 </p><p>　　EA/VPP：當EA保持低電平時，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)部鎖定為

19、RESET；當EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。</p><p>　　XTAL1和XTAL2：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 </p><p>　　2.3系統(tǒng)的硬件構成及功能描述</p><p>　　控制系統(tǒng)硬件設計電路圖如圖3所示：</p><p>　　圖3控制系統(tǒng)硬件設計電路圖</p><p>

20、;<b>　　功能描述：</b></p><p>　　系統(tǒng)硬件設計電路主要由四部分組成：按鍵復位電路、時鐘振蕩電路、按鍵電路、LED彩燈電路、數(shù)碼管顯示電路。</p><p>　　按鍵復位電路：復位是單片機的初始化操作，其作用是使CPU中的各個部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。在接電瞬間RST端的電位與Vcc相同，隨著電容充電電流的減小，+5V立即加

21、到了RST/VPD端，RST的電</p><p>　　位逐漸下降。 時鐘振蕩電路：在AT89C52的外部，XTAL1和XTAL2之間跨越晶體振蕩</p><p>　　器和微調(diào)電容，從而構成一個自激振蕩器，形成時鐘振蕩電路。時鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器二分頻后，形成單片機的時鐘脈沖信號。</p><p>　　按鍵電路：用P0.0、P0.1、P0.2作輸入口

22、，按鍵輸入均采用低電平有效。獨立式按鍵的軟件可采用查詢方式，本設計中按鍵程序的就是采用查詢方式，若圖中的P0.0的按鍵按下，軟件程序查詢到P0.0口為低電平，跳轉(zhuǎn)到該按鍵控制的相應彩燈亮燈方式。P3.2(INT0)口接一個按鍵，INT0為邊沿出發(fā)方式（下降沿有效），當按鍵按下進入中斷服務子程序，彩燈會出現(xiàn)相應的亮燈方式。</p><p>　　LED彩燈電路：發(fā)光二極管與單片機的P1口相連接，其電路圖如圖所示。發(fā)光

23、二極管通過電阻接+5V電源，其他管腳分別接P1口的8個端口，P1.0、P1.1、P1.2、P1.4、P1.5、P1.6每個端口接兩個彩燈，當給他們送低電平時發(fā)光二極管就會亮。 </p><p>　　數(shù)碼管顯示電路：該一位數(shù)碼管顯示為靜態(tài)顯示，字段接P0口，因為公共端接了三極管，電路板上的插針為三極管的基極，所以電路板上的插針接低電平（或接地），但此數(shù)碼管為公陽極。當某個按鍵按下，軟件程序就會給P0口送相應的執(zhí)行碼

24、，就會在數(shù)碼管上顯示相應的鍵號，若中斷鍵按下，就會在數(shù)碼管上顯示P。</p><p>　　三 系統(tǒng)的軟件設計</p><p><b>　　3.1程序流程圖</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><

25、p><b>　　N</b></p><p>　　Y N Y N Y N Y</p><p><b>　　圖4程序流程圖</b></p><p><b>　　3.2 軟件程序</b></p><p><

26、;b>　　ORG 0000H</b></p><p>　　LJMP START</p><p>　　ORG 0003H ;中斷入口地址 </p><p><b>　　LJMP INTT</b></p><p><b>　　ORG 0100H</b></p><

27、p>　　START:MOV P2,#0FH</p><p>　　SETB EA ；開中斷 </p><p><b>　　SETB EX0</b></p><p><b>　　SETB IT0</b></p><p>　　LOOP0:JNB P2.0,L1 ；掃描鍵盤</p>

28、<p>　　JNB P2.1,L2</p><p>　　JNB P2.2,L3</p><p>　　SJMP LOOP0</p><p>　　L1:MOV A,#00H ；第一種亮燈方式</p><p><b>　　LCALL DTC</b></p><p><b>　　MO

29、V R7,#3</b></p><p>　　MOV A,#0FEH</p><p>　　LOOP:MOV P1,A</p><p>　　LCALL DELAY</p><p><b>　　RL A</b></p><p>　　DJNZ R7,LOOP</p><p&

30、gt;<b>　　MOV R7,#3</b></p><p>　　LOOP1:RL A</p><p><b>　　MOV P1,A</b></p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　DJNZ R7,LOOP1</p><p>　　JNB P2.1,L2

31、</p><p>　　JNB P2.2,L3</p><p><b>　　SJMP L1</b></p><p>　　L2:MOV A,#01H ；第二種亮燈方式 </p><p><b>　　LCALL DTC</b></p><p>　　MOV P1,#0DAH<

32、/p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　MOV P1,#0ADH</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　JNB P2.0,L1</p><p>　　JNB P2.2,L3</p><p><b>　　SJMP L2</b><

33、/p><p>　　L3:MOV A,#02H ；第三種亮燈方式 </p><p><b>　　LCALL DTC</b></p><p>　　MOV P1,#0FAH</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　MOV P1,#0EDH</p><p>　

34、　LCALL DELAY</p><p>　　MOV P1,#0DBH</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　MOV P1,#0AFH</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　MOV P1,#0DEH</p><p>　　LCALL DELAY&

35、lt;/p><p>　　MOV P1,#0BDH</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　JNB P2.0,L1</p><p>　　JNB P2.1,L2</p><p><b>　　SJMP L3</b></p><p>　　INTT:MOV A,#

36、03H ；中斷服務子程序</p><p><b>　　LCALL DTC</b></p><p>　　MOV P1,#00H</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　LCALL DELAY</p><p><b>　　NOP</b></p>

37、;<p><b>　　RETI</b></p><p>　　DTC:MOV DPTR,#TAB</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p><b>　　RET</b></p>

38、<p>　　DELAY:MOV R5,#205 ；延時子程序</p><p>　　DEL:MOV R6,#200</p><p>　　DEL1:DJNZ R6,DEL1</p><p>　　DJNZ R5,DEL</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　TAB

39、:DB 0F9H,0A4H,0B0H,8CH </p><p><b>　　END </b></p><p><b>　　四 設計體會</b></p><p>　　歷時兩個星期的單片機課程設計，我從中受益匪淺。因為對我而言學到的不僅是專業(yè)知識，而且是團隊的合作精神。在本次課程設計中，我主要感觸最深的當屬查閱大量的設計資

40、料了。為了讓自己的設計更加完善，查閱這方面的設計資料是十分必要的，同時也是必不可少的。作為一個團隊，分工就顯得尤為重要，我主要負責系統(tǒng)硬件電路設計和最終調(diào)試的任務，我和搭檔互相幫助，彼此勉勵，有問題一起尋求解決之道。雖然一開始我們就對方案的選擇發(fā)生分歧，但這絲毫不影響我們的交流、探討。因為大家初衷是一樣的。開始設計的功能不能全部實現(xiàn)出來，于是拿著程序反復分析和修改，在老師和同學的幫助指導下最終找出錯誤所在。</p><

41、;p>　　經(jīng)過總結和分析，我和組員一致認為要做好一個課程設計，就必須做到：在設計程序之前，對所用單片機的內(nèi)部結構有一個系統(tǒng)的了解，知道該單片機內(nèi)有哪些資源；要有一個清晰的思路和一個完整的的軟件流程圖；在設計程序時，不能妄想一次就將整個程序設計好，反復修改、不斷改進是程序設計的必經(jīng)之路；要養(yǎng)成注釋程序的好習慣，一個程序的完美與否不僅僅是實現(xiàn)功能，而應該讓人一看就能明白你的思路，這樣也為資料的保存和交流提供了方便；在設計課程過程中遇到

42、問題是很正常,但我們應該將每次遇到的問題記錄下來，并分析清楚，以免下次再碰到同樣的問題。 </p><p>　　這次課程設計使我明白理論與實際相結合的重要，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。在接下來的復習中我會再接再厲，加深對單片機相關知識的理解。&l

43、t;/p><p><b>　　五 參考文獻</b></p><p>　　【1】《跟我學用單片機》,肖洪兵 ,北京航空航天大學出版社,出版日期：2002.8 。</p><p>　　【2】《單片機實踐應用與技術》，馬長林，陳怡，北京大學出版社 ，出版日期：2008。</p><p>　　【3】《單片機高級教程第1版》 ，何立