彩燈單片機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　《單片機(jī)彩燈控制器設(shè)計(jì)》</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</b></p><p><b>　　物理與電氣工程學(xué)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(yùn)涵著豐富的文化底蘊(yùn)，被廣泛地應(yīng)用于各種店面的裝飾。變換無(wú)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(ài)。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(jì)與制作工藝也一步一步的走向成熟。</p><p>　　本設(shè)計(jì)是以AT89C52單片機(jī)為基礎(chǔ)

3、的彩燈控制方案，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)LED彩燈的控制。以AT89C52單片機(jī)作為主控核心，與鍵盤(pán)、數(shù)碼管、LED彩燈等模塊組成整個(gè)彩燈系統(tǒng)。在主控模塊上設(shè)有4個(gè)按鍵和12個(gè)LED彩燈還有1位彩燈狀態(tài)數(shù)碼管，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求編寫(xiě)3種亮燈模式和1種中斷亮燈模式，根據(jù)各種場(chǎng)景對(duì)彩燈亮燈方式的不同需要，可以通過(guò)按鍵選擇彩燈的亮燈方式，另外還設(shè)置一中斷按鍵在突發(fā)場(chǎng)景下給人以提醒。</p><p>　　關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)、鍵盤(pán)、數(shù)碼管、中斷&l

4、t;/p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一 彩燈設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)要4</p><p>　　1.1彩燈設(shè)計(jì)內(nèi)容4</p><p>　　1.2彩燈設(shè)計(jì)要求4</p><p>　　1.3彩燈設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)5</p><p><b>　　2.1硬件組成5</b></p><p>　　2.2 AT89C52單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)5</p><p>　　2.3系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及功能描述7</p><p>　　三 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)體會(huì)12</p><p>　　五 參考文獻(xiàn)12</p><p>　　一 彩燈設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)要</p><p><b>　　1.1彩燈設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　

7、1．設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)具有復(fù)位功能的單片機(jī)小系統(tǒng)；</p><p>　　2．利用單片機(jī)進(jìn)行燈光的場(chǎng)景選擇控制；</p><p>　　3．利用單片機(jī)進(jìn)行燈光的循環(huán)點(diǎn)亮控制；</p><p>　　4．利用單片機(jī)進(jìn)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(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1.能啟動(dòng)、停止； </p><p>　　2能通過(guò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行功能選擇；</p><p>　　3.能通過(guò)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(shè)計(jì)原理</b></p><p>　　主控模塊主要設(shè)計(jì)器件有89C52，12個(gè)LED彩燈，4個(gè)按鍵，1個(gè)數(shù)碼管，3個(gè)穩(wěn)壓器（提供5 V電壓）。通過(guò)軟件設(shè)計(jì)，使單片機(jī)P1口作為三色LED彩燈驅(qū)動(dòng)信號(hào)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(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1硬件組成</b></p><p>　　按照單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展與系統(tǒng)配置狀況，單片機(jī)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。AT89C52單片機(jī)是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CM

11、OS 8位單片機(jī)，具有豐富的內(nèi)部資源：4kB閃存、128BRAM、32根I/O口線、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、5個(gè)向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)、2個(gè)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(jī)時(shí)無(wú)須外擴(kuò)存儲(chǔ)器。因此，本流水燈實(shí)際上就是一個(gè)帶有12個(gè)發(fā)光二極管的單片機(jī)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(gè)單片機(jī)</p><p>　　

12、2.2 AT89C52單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)</p><p>　　AT89C52是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的單片機(jī)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(shuō)明： </b></p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。</p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存

14、儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 </p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)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(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八

15、位地址接收。 </p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)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(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，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(shí)，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(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)

16、存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，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(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 </p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)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(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，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(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， 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(wú)效。 </p><p>　　PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 </p><p>　　EA/VPP：當(dāng)EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，EA將內(nèi)部鎖定為

19、RESET；當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。</p><p>　　XTAL1和XTAL2：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 </p><p>　　2.3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(jì)電路圖如圖3所示：</p><p>　　圖3控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)電路圖</p><p>

20、;<b>　　功能描述：</b></p><p>　　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)電路主要由四部分組成：按鍵復(fù)位電路、時(shí)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(fù)位電路：復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其作用是使CPU中的各個(gè)部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)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(shí)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(gòu)成一個(gè)自激振蕩器，形成時(shí)鐘振蕩電路。時(shí)鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過(guò)觸發(fā)器二分頻后，形成單片機(jī)的時(shí)鐘脈沖信號(hào)。</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(dú)立式按鍵的軟件可采用查詢方式，本設(shè)計(jì)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(yīng)彩燈亮燈方式。P3.2(INT0)口接一個(gè)按鍵，INT0為邊沿出發(fā)方式（下降沿有效），當(dāng)按鍵按下進(jìn)入中斷服務(wù)子程序，彩燈會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的亮燈方式。</p><p>　　LED彩燈電路：發(fā)光二極管與單片機(jī)的P1口相連接，其電路圖如圖所示。發(fā)光

23、二極管通過(guò)電阻接+5V電源，其他管腳分別接P1口的8個(gè)端口，P1.0、P1.1、P1.2、P1.4、P1.5、P1.6每個(gè)端口接兩個(gè)彩燈，當(dāng)給他們送低電平時(shí)發(fā)光二極管就會(huì)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?yàn)楣捕私恿巳龢O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(yáng)極。當(dāng)某個(gè)按鍵按下，軟件程序就會(huì)給P0口送相應(yīng)的執(zhí)行碼

24、，就會(huì)在數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的鍵號(hào)，若中斷鍵按下，就會(huì)在數(shù)碼管上顯示P。</p><p>　　三 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</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(kāi)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(pán)</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(wù)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(shí)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(shè)計(jì)體會(huì)</b></p><p>　　歷時(shí)兩個(gè)星期的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我從中受益匪淺。因?yàn)閷?duì)我而言學(xué)到的不僅是專(zhuān)業(yè)知識(shí)，而且是團(tuán)隊(duì)的合作精神。在本次課程設(shè)計(jì)中，我主要感觸最深的當(dāng)屬查閱大量的設(shè)計(jì)資

40、料了。為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善，查閱這方面的設(shè)計(jì)資料是十分必要的，同時(shí)也是必不可少的。作為一個(gè)團(tuán)隊(duì)，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(jì)和最終調(diào)試的任務(wù)，我和搭檔互相幫助，彼此勉勵(lì)，有問(wèn)題一起尋求解決之道。雖然一開(kāi)始我們就對(duì)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?yàn)榇蠹页踔允且粯拥摹ｉ_(kāi)始設(shè)計(jì)的功能不能全部實(shí)現(xiàn)出來(lái)，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(cuò)誤所在。</p><

41、;p>　　經(jīng)過(guò)總結(jié)和分析，我和組員一致認(rèn)為要做好一個(gè)課程設(shè)計(jì)，就必須做到：在設(shè)計(jì)程序之前，對(duì)所用單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個(gè)系統(tǒng)的了解，知道該單片機(jī)內(nèi)有哪些資源；要有一個(gè)清晰的思路和一個(gè)完整的的軟件流程圖；在設(shè)計(jì)程序時(shí)，不能妄想一次就將整個(gè)程序設(shè)計(jì)好，反復(fù)修改、不斷改進(jìn)是程序設(shè)計(jì)的必經(jīng)之路；要養(yǎng)成注釋程序的好習(xí)慣，一個(gè)程序的完美與否不僅僅是實(shí)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(jì)課程過(guò)程中遇到

42、問(wèn)題是很正常,但我們應(yīng)該將每次遇到的問(wèn)題記錄下來(lái)，并分析清楚，以免下次再碰到同樣的問(wèn)題。 </p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)使我明白理論與實(shí)際相結(jié)合的重要，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。在接下來(lái)的復(fù)習(xí)中我會(huì)再接再厲，加深對(duì)單片機(jī)相關(guān)知識(shí)的理解。&l

43、t;/p><p><b>　　五 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】《跟我學(xué)用單片機(jī)》,肖洪兵 ,北京航空航天大學(xué)出版社,出版日期：2002.8 。</p><p>　　【2】《單片機(jī)實(shí)踐應(yīng)用與技術(shù)》，馬長(zhǎng)林，陳怡，北京大學(xué)出版社 ，出版日期：2008。</p><p>　　【3】《單片機(jī)高級(jí)教程第1版》 ，何立