單片機課程設(shè)計---藝術(shù)彩燈控制系統(tǒng)設(shè)計

1、<p>　　單片機系統(tǒng)綜合設(shè)計報告</p><p>　　課題名稱：藝術(shù)彩燈控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　.一 概述··············&

2、#183;····································

3、;·1</p><p>　　1.1 藝術(shù)彩燈的設(shè)計背景及意義····························

4、3;··············1</p><p>　　1.2 系統(tǒng)設(shè)計功能概述················&

5、#183;····································

6、;·1</p><p>　　.二 彩燈設(shè)計內(nèi)容簡要·····························

7、83;····1</p><p>　　2.1 彩燈設(shè)計內(nèi)容··························&#

8、183;···················1</p><p>　　2.2 彩燈設(shè)計要求···········&

9、#183;··································1</p>

10、<p>　　2.3 彩燈設(shè)計原理································

11、3;·············1</p><p>　　2.4 彩燈總體控制框圖·················&

12、#183;····························2</p><p>　　.三 硬件電路設(shè)計··&

13、#183;·······························2</p><p>　　3.1

14、硬件組成····································

15、·········2</p><p>　　3.2 AT89C51單片機硬件結(jié)構(gòu)····················

16、83;························3</p><p>　　3.3 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及功能·····

17、3;·································4</p><p&g

18、t;　　.四 系統(tǒng)的軟件設(shè)計··································&

19、#183;··············5</p><p>　　程序流程圖·················

20、····································

21、3;·······6</p><p>　　軟件程序························

22、3;····································7&

23、lt;/p><p>　　.五 設(shè)計體會·······························

24、3;·················8</p><p>　　.六 參考文獻(xiàn)··············

25、···································9</p>

26、;<p>　　藝術(shù)彩燈控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　一． 概述</b></p><p>　　藝術(shù)彩燈的設(shè)計背景及意義</p><p>　　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)日氣氛。它蘊涵著豐富的文化底蘊，被廣泛地應(yīng)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

27、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(shù)的發(fā)展，應(yīng)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(xué)技術(shù)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(shè)計與制作工藝也一步一步的走向成熟。</p><p>　　1.2 系統(tǒng)設(shè)計功能概述</p><p>　　本設(shè)計是以AT89C51單片機為基礎(chǔ)的彩燈控制方案，來實現(xiàn)對LED彩燈的控

28、制。以AT89C51單片機作為主控核心，與鍵盤、顯示、驅(qū)動等模塊組成核心主控制模塊。在主控模塊上設(shè)有5個按鍵和8位LED狀態(tài)顯示器，根據(jù)實驗要求編寫若干種亮燈模式，利用其內(nèi)部定時器T0實現(xiàn)一個基本單位時間為5 ms的定時中斷，根據(jù)各種亮燈時間的不同需要，在不同時刻輸出燈亮或燈滅的控制信號，然后驅(qū)動各種顏色的燈亮或滅。</p><p>　　二．彩燈設(shè)計內(nèi)容簡要：</p><p>　

29、　2.1彩燈設(shè)計內(nèi)容：</p><p>　　1．設(shè)計并實現(xiàn)具有復(fù)位功能的單片機小系統(tǒng)；</p><p>　　2．利用單片機進(jìn)行燈光的場景開關(guān)控制；</p><p>　　3．利用單片機進(jìn)行燈光的循環(huán)點亮控制及速度變化控制；</p><p>　　4．利用單片機進(jìn)行燈光的色彩連續(xù)變化效果控制。</p><p>　　5．利用單

30、片機進(jìn)行燈光的三色聯(lián)動定時控制。</p><p>　　2.2彩燈設(shè)計要求：</p><p><b>　　1．能啟動、停止；</b></p><p>　　2．能通過開關(guān)進(jìn)行功能選擇；</p><p>　　3．要體現(xiàn)循環(huán)、組合和色彩變化的控制功能和效果，實現(xiàn)三色聯(lián)動定時控制，控制變化規(guī)律的類型或功能不少于5種；</p&

31、gt;<p>　　2.3彩燈設(shè)計原理：　 主控模塊主要設(shè)計器件有89C51，8個LED狀態(tài)顯示器，6個按鍵，3個穩(wěn)壓器（提供5 V電壓）。通過軟件設(shè)計，使單片機P1口作為三色LED驅(qū)動信號輸出口及移位時鐘CLOCK信號，P0口為按鍵輸入口，P2口、P1口與8位七段碼LED相接作為顯示器的輸出口。</p><p>　　2.4彩燈總體控制框圖：</p><p><b>

32、;　　三．硬件電路設(shè)計：</b></p><p><b>　　3.1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(yīng)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。AT89C51單片機是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 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

33、/計數(shù)器、5個向量兩級中斷結(jié)構(gòu)、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AT89C51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八個發(fā)光二極管的單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)，即為由發(fā)光二極管、晶振、復(fù)位、電源等電路和必要的軟件組成的單個單片機</p><p>　　AT89C51單片機硬件結(jié)構(gòu)：</p><p>　　AT89C51是一種帶4

34、K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。AT89C5外形及引腳排列如圖所示： </p><p><b>　　管腳說明： </b></p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位

35、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(dāng)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(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 </p><p>　　P1口

36、：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。 </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(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高

37、，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(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)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(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)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

38、雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)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/PROG：當(dāng)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

39、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(dāng)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)

40、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(dāng)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RESET；當(dāng)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>&l

41、t;p>　　3．3系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及功能描述：</p><p>　　控制系統(tǒng)硬件設(shè)計電路圖如圖所示：</p><p><b>　　系統(tǒng)硬件設(shè)計電路圖</b></p><p><b>　　功能描述：</b></p><p>　　系統(tǒng)硬件設(shè)計電路主要由四部分組成：按鍵復(fù)位電路、時鐘振蕩電路、按鍵電路

42、、LED顯示電路。</p><p>　　按鍵復(fù)位電路：復(fù)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立即加到了RST/VPD端，RST的電位逐漸下降。 時鐘振蕩電路：在AT89C51的外部，XTAL1和XTAL2之間跨越晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個自激振蕩器，形成時鐘振蕩電路。

43、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~P0.5五個I/O口作為輸入口，按鍵輸入均采用低電平有效。獨立式按鍵的軟件可采用中斷方式和查詢方式，本設(shè)計中按鍵程序的就是采用中斷方式。圖中P0.0的按鍵是場景開關(guān)，即控制整個系統(tǒng)。</p><p>　　LED顯示電路：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)光二極

44、管接+5V電源，其他管腳分別接P1口的8個端口.此次設(shè)計發(fā)光二極管可顯示兩種狀態(tài)，適合用于顯示系統(tǒng)狀態(tài)。此處用到8個，紅、綠、黃三種LED彩燈控制器（89C51主控模塊）和LED彩燈管（管內(nèi)LED板模塊）。 </p><p>　　四．系統(tǒng)的軟件設(shè)計  </p><p><b>　　4.1程序流程圖：</b></p><p><

45、b>　　程序如下：</b></p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　AJMP START ;指向主程序</p><p>　　ORG 0010H</p><p>　　MAIN:MOV P1,#0FFH ;設(shè)置P1口為輸入口</p>

46、;<p>　　START: MOV P0,#0FFH ;初始狀態(tài)，選擇場景控制開關(guān)</p><p>　　JNB P0.0,KEY0</p><p>　　SJMP START</p><p>　　KEY0: JNB P0.1, KEY1 </p><p>　　JNB P0.2,

47、KEY2 </p><p>　　JNB P0.3, KEY3 </p><p>　　JNB P0.4, KEY4 </p><p>　　SJMP START</p><p>　　START1: MOV P0, #0FFH &l

48、t;/p><p>　　ACALL DELAY</p><p>　　MOV A, P1 ;送顯示初值</p><p>　　JNB ACC.1, KEY1 ;ACC.1=0?若為0則P1.1對應(yīng)的鍵按下，轉(zhuǎn)KEY1</p><p>　　JNB ACC.2, KEY2

49、 ;ACC.2=0?若為0則P1.2對應(yīng)的鍵按下，轉(zhuǎn)KEY2</p><p>　　JNB ACC.3, KEY3 ;ACC.3=0?若為0則P1.3對應(yīng)的鍵按下，轉(zhuǎn)KEY3</p><p>　　JNB ACC.4, KEY4 ;ACC.1=0?若為0則P1.4對應(yīng)的鍵按下，轉(zhuǎn)KEY4</p><p>　　SJMP ST

50、ART1 </p><p>　　KEY1:MOVR2,#08H</p><p>　　MOVR5,#0FEH</p><p>　　NEXT0:MOVA,P0</p><p>　　JNB ACC.3,KEY4</p><p>　　JNB ACC.4,KEY3</p><p

51、>　　JB ACC.0,MAIN</p><p><b>　　MOVA,R5</b></p><p>　　MOVP1,A ;點亮燈</p><p>　　ACALLDELAY</p><p>　　MOVA,R5 </p>

52、<p>　　RL A ;左移，下一個燈亮 </p><p><b>　　MOVR5,A</b></p><p>　　DJNZR2,NEXT0</p><p><b>　　SJMPKEY1</b></p><

53、p>　　KEY2: MOV A,P0 ;按鍵2，三色聯(lián)動，</p><p>　　JB ACC.0,MAIN ；檢測開關(guān)是否按下</p><p>　　JNB ACC.4, KEY3</p><p>　　JNB ACC.3, KEY4</p><p>　　MOV

54、P1,#0DAH</p><p>　　ACALL DELAY2</p><p>　　MOV P1,#0C7H</p><p>　　ACALL DELAY2</p><p>　　MOV P1,#06EH</p><p>　　ACALL DELAY2</p><p>　　AJMP KEY2<

55、;/p><p>　　LP1: JBC TF1, LP2</p><p><b>　　SJMP LP1</b></p><p>　　LP2: MOV TH1, #0B1H</p><p>　　MOV TL1, #0E0H</p><p>　　DJNZ R3, LP1</p>&

56、lt;p><b>　　RET</b></p><p>　　KEY3: ACALL DELAY</p><p>　　MOV A,R6 ;循環(huán)點亮加速</p><p>　　ADD A,#3H</p><p><b>　　MOV R6,A</b></p

57、><p>　　SJMP NEXT0</p><p>　　KEY4 : ACALL DELAY ;循環(huán)點亮減速</p><p>　　MOV A,R6 </p><p>　　MOV A,#3H</p><p><b>　　MOV R6,A</b></

58、p><p>　　SJMP NEXT0</p><p>　　DELAY: MOV R3, #14H ;加速減速,延時程序</p><p>　　MOV TMOD, #10H</p><p>　　MOV TH1, #0B1H</p><p>　　MOV TL1, #0E0H</p>&

59、lt;p><b>　　SETB TR1</b></p><p>　　DELAY2:CALLDELAY</p><p>　　CALL DELAY</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　END</b></p><p>

60、;<b>　　五．設(shè)計體會：</b></p><p>　　歷時五個星期的單片機課程設(shè)計，我從中受益匪淺。因為對我而言學(xué)到的不僅是專業(yè)知識，而且是團隊的合作精神。</p><p>　　在本次課程設(shè)計中，我主要感觸最深的當(dāng)屬查閱大量的設(shè)計資料了。為了讓自己的設(shè)計更加完善，查閱這方面的設(shè)計資料是十分必要的，同時也是必不可少的。</p><p>　　作

61、為一個團隊，分工就顯得尤為重要，我主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計和最終調(diào)試的任務(wù)，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(shè)計的功能不能全部實現(xiàn)出來，于是拿著程序反復(fù)分析和修改，在老師和同學(xué)的幫助指導(dǎo)下最終找出錯誤所在。</p><p>　　經(jīng)過總結(jié)和分析，我和組員一致認(rèn)為要做好一個課程設(shè)計，就必須做到：在設(shè)計程

62、序之前，對所用單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)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軟件流程圖；在設(shè)計程序時，不能妄想一次就將整個程序設(shè)計好，反復(fù)修改、不斷改進(jìn)是程序設(shè)計的必經(jīng)之路；要養(yǎng)成注釋程序的好習(xí)慣，一個程序的完美與否不僅僅是實現(xiàn)功能，而應(yīng)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(shè)計課程過程中遇到問題是很正常,但我們應(yīng)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。

63、</p><p>　　這次課程設(shè)計使我明白理論與實際相結(jié)合的重要，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)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(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。在接下來的復(fù)習(xí)中我會再接再厲，加深對單片機相關(guān)知識的理解。</p><p><b>　　六．參考文獻(xiàn)：</b&g

64、t;</p><p>　　《單片機應(yīng)用技術(shù)》張曄 王玉民 ·出版社：高等教育出版社 出版日期：2006.6</p><p>　　《跟我學(xué)用單片機》. 肖洪兵 北京航空航天大學(xué)出版社 出版日期：2002.8 </p><p>　　《單片機實踐應(yīng)用與技術(shù)》馬長林、陳怡 北京大學(xué)出版社 出版日期：2008</p><p&g