基于51單片機的四花樣彩燈課程設(shè)計報告

1、 課程設(shè)計說明書課程設(shè)計名稱： 專業(yè)綜合課程設(shè)計 課程設(shè)計題目： 基于單片機的綜合系統(tǒng)設(shè)計 學(xué) 院 名 稱： 信息工程學(xué)院 專業(yè)：計算機科學(xué)與技術(shù) 班級： 學(xué)號： 姓名： 評分： 教師： 20 年 1月 20 日目錄1.摘要- 2 -2、 系統(tǒng)設(shè)計- 3 -2.1 設(shè)計任務(wù)與要求- 3 -2.1.1 設(shè)計任務(wù)- 3 -2.1.2 設(shè)計要求- 4 -2.2 方案的選擇與論證- 4 -2.2.1 總體設(shè)計方案- 4 -3 、系統(tǒng)硬件設(shè)計- 4 -3.1 控制器模塊- 5 -3.2 按鍵模塊- 7 -3.3led顯示模塊- 7 -3.4硬件元件清單- 8 -4、軟件設(shè)計- 8 -4.1主程序設(shè)計-

2、9 -4.2 編譯器簡介- 10 -4.3 結(jié)果- 10 -4.4 系統(tǒng)調(diào)試- 11 -4.5 誤差分析- 11 -5、總結(jié)- 12 -參考文獻- 12 -附錄（代碼）.1.摘要本次試驗為大學(xué)期間的綜合設(shè)計，主要特點是軟硬件結(jié)合。其中硬件使用大三時學(xué)習(xí)的匯編原理和單片機，而軟件使用特定的可以進行c語言編程的軟件。本次課程設(shè)計中主要負責屏幕顯示的編寫部分。在本部分中需要進行屏幕漢字的編寫、屏幕坐標的設(shè)定和與硬件的結(jié)合部分。在查閱資料和進行與同學(xué)探討后，屏幕漢字的編寫使用的是字母驅(qū)動軟件，屏幕坐標的設(shè)定包括幾個小部分，分別由uvision4進行編寫，與硬件在進行引腳設(shè)定后需要反復(fù)調(diào)試。本次課設(shè)系統(tǒng)

3、主要分為四個功能模塊，一.5110液晶顯示器驅(qū)動設(shè)計及用5110顯示屏顯示，二.基于51單片機的電子琴設(shè)計，三.基于51單片機的花樣彩燈設(shè)計，四.基于51單片機的串口通信設(shè)計，我主要寫了花樣彩燈這個功能，該功能用單片機8951結(jié)合led制作了一種新型的led彩燈控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，以at89c51單片機作為主控核心，與按鍵、顯示器等較少的輔助硬件電路相結(jié)合，利用軟件實現(xiàn)對led彩燈進行控制。本系統(tǒng)具有體積小、硬件少、電路結(jié)構(gòu)簡單及容易操作等優(yōu)點。 關(guān)鍵字：led彩燈；at89c51單片機；模塊設(shè)計 2、 系統(tǒng)設(shè)計2.1 設(shè)計任務(wù)與要求2.1.1 設(shè)計任務(wù)（1）設(shè)計一個基于單片機的花樣彩燈；（2

4、）在設(shè)計過程中，選擇12個單元電路使用仿真軟件（例如proteus等）進行仿真調(diào)試；（3）用計算機繪制所有的電路圖。2.1.2 設(shè)計要求（1）設(shè)計一個花樣彩燈。（2）彩燈至少有7種工作模式。（3）當按下按鍵后，模式可以復(fù)位。2.2 方案的選擇與論證2.2.1 總體設(shè)計方案方案一：采用各類數(shù)字電路來組成鍵盤控制系統(tǒng)，進行信號處理，如選用cpld等可編程邏輯器件。本方案電路復(fù)雜，靈活性不高，效率低，不利于系統(tǒng)的擴展，對信號處理比較困難。方案二：過單片機控制二極管的閃爍，通過中斷來改變模式同時串行輸出數(shù)碼管。p0，p1口接16個二極管，p3口接擴展板的數(shù)碼顯示接口。 該方案簡單，易于設(shè)計和控制。3

5、、系統(tǒng)硬件設(shè)計按照單片機系統(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。at-89c51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/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4.255.50v的電壓工作范圍和024mhz工作頻率，使用at-89c51單片機時無須外擴存儲器。因此，本彩燈控制系統(tǒng)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。其具體硬件組成如圖1所示。圖1彩

6、燈硬件原理圖從圖1中可以看出，如果要讓接在p1.0口的led1亮起來，那么只要把p1.0口的電平變?yōu)榈碗娖骄涂梢粤?；相反，如果要讓接在p1.0口的led1熄滅，就要把p1.0口的電平變?yōu)楦唠娖?；同理，接在p1.1p1.7口的其他7個led的點亮和熄滅的方法同led1。因此，要實現(xiàn)彩燈功能，我們只要將發(fā)光二極管led1led8依次點亮、熄滅，8只led燈便會一亮一暗的做彩燈了。在此我們還應(yīng)注意一點，由于人眼的視覺暫留效應(yīng)以及單片機執(zhí)行每條指令的時間很短，我們在控制二極管亮滅的時候應(yīng)該延時一段時間，否則我們就看不到“彩燈”效果了。3.1 控制器模塊本系統(tǒng)控制器芯片采用at89c51單片機，其管腳圖

7、如圖3所示。d8-d6：數(shù)據(jù)輸入線。reset：復(fù)位端口。t0，t1：計數(shù)器端口外部計數(shù)脈沖輸入線。xtal1，xtal2：時鐘電路。vcc：供電電壓。gnd：接地。圖3 89c51功能說明圖at89c51是一種帶4k字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器（fperomflash programmable and erasable read only memory）的低電壓、高性能cmos 8位微處理器，俗稱單片機。at89c2051是一種帶2k字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用atmel高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的mcs

8、-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲器組合在單個芯片中，atmel的at89c51是一種高效微控制器，at89c2051是它的一種精簡版本。at89c單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。at89c51具有以下特性：與mcs-51 兼容,4k字節(jié)可編程閃爍存儲器,壽命：1000寫/擦循環(huán),數(shù)據(jù)保留時間：10年,全靜態(tài)工作：0hz-24mhz,三級程序存儲器鎖定,1288位內(nèi)部ram,32可編程i/o線,兩個16位定時器/計數(shù)器,5個中斷源,可編程串行通道,低功耗的閑置和掉電模式、片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。3.2 按鍵模塊采用如下所示電路來實現(xiàn)控制花樣彩

9、燈的復(fù)位，按下開關(guān)，單片機復(fù)位，花樣彩燈按模式一閃爍。圖電源電路有三端穩(wěn)壓器7805和電容組成，外部電池供電，bat接7v左右的電壓，穩(wěn)壓輸出5v的電壓。電源電路如圖4所示。圖4.電源電路3.3led顯示模塊led顯示電路由單片機89s52的p0口,p2口與發(fā)光二極管相連，高電平二極管發(fā)光。led顯示電路如圖2所示。圖2.led顯示電路3.4硬件元件清單系統(tǒng)元器件清單見表2。表2 系統(tǒng)元器件清單器件數(shù)量器件數(shù)量at89c511晶振器1led8排阻（4.7k）8電容（30pf）2電阻（100k）1電容（10uf）1開關(guān)14、軟件設(shè)計本系統(tǒng)程序包括主程序、鍵盤掃描子程序、發(fā)送鍵碼子程序、發(fā)送數(shù)據(jù)子

10、程序、接收命令子程序等。主程序用于系統(tǒng)初始化，子程序調(diào)度等。鍵盤掃描子程序用于掃描鍵盤狀態(tài)，將被按鍵的位置號存入緩沖器中。發(fā)送鍵碼子程序用于將緩沖區(qū)鍵的接通碼或斷開碼發(fā)送給單片機接口。發(fā)送數(shù)據(jù)子程序用于將數(shù)據(jù)發(fā)給單片機接口。接收命令子程序用于接收單片機接口發(fā)來的鍵盤命令。4.1主程序設(shè)計程序流程圖：中斷程序：主程序：4.2 編譯器簡介軟件編譯采用keil c51軟件，keil c51是美國keil software公司出品的51系列兼容單片機c語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，c語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用c來開發(fā)，體會更加深刻。keil

11、 c51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到keil c51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。4.3 結(jié)果 先按復(fù)位鍵，系統(tǒng)初始化，然后8個led開始按照要求閃爍，分別按下列模塊點亮：模塊1：向右單向閃爍，只有一個燈亮模塊2：向左單向閃爍，只有一個燈亮模塊3：交替閃一個模塊4： 交替閃兩個模塊5： 交替閃三個模塊6： 交替閃四個模塊7：全亮4.4 系統(tǒng)調(diào)試在調(diào)試過程中主要是對程序的修改，特別是延時子程序。開始延時較短時，當按下開

12、關(guān)時，led開始閃爍。如果延時較長則led閃爍更慢。通過修改程序，將延時調(diào)到適中，系統(tǒng)正常工作。4.5 誤差分析設(shè)定預(yù)設(shè)值后，記錄模式一的數(shù)據(jù)，每次送出的數(shù)據(jù)是不同，具體的數(shù)據(jù)如下表1所示 ：表一p1.7p1.6p1.5p1.4p1.3p1.2p1.1p1.0說明l8l7l6l5l4l3l2l100000001l1亮00000010l2亮0000010 0l3亮00001000l4亮00010000l5亮00100000l6亮01000000l7亮10000000l8亮后面幾種模式的實驗結(jié)果基本和理論值一樣，沒什么誤差。5、總結(jié)該設(shè)計是以at-89c51單片機為主控芯片,與發(fā)光二極管、晶振電路

13、、復(fù)位電路和電源電路組成，通過程序控制彩燈流水花樣。本文所給程序?qū)崿F(xiàn)的功能比較簡單，旨在拋磚引玉，可以在此基礎(chǔ)上擴展成更復(fù)雜的彩燈控制，比如鍵盤控制流水花樣、控制流水燈顯示數(shù)字或圖案等等。通過花樣彩燈的制作，給我最大的體會是對一個程序整體的把握和控制，只有將子程序有效的結(jié)合起來，才能完成設(shè)計的目的。另外，在程序的調(diào)試過程中，我也遇到了很多意想不到的困難，在老師的幫助和自己的不懈努力下，我對偉福這款仿真軟件有了更深的認識，將困難一一克服，使程序編譯成功，仿真實現(xiàn)。參考文獻1李維緹，郭強.液晶顯示器件應(yīng)用技術(shù)m.北京：北京郵電學(xué)院出版社，19932內(nèi)藏t6963c控制器點陣圖形式液晶顯示模塊使用手

14、冊j.南京國顯電子公司3賴麒文.8051單片機c語言徹底應(yīng)用m.北京：科學(xué)出版社，20024何立民,張俊謨.單片機中級教程原理與應(yīng)用m.北京:航空航天大學(xué)出版社,1999.5陳明熒.8051單片機課程設(shè)計實訓(xùn)教材m.北京:清華大學(xué)出版社,2003.6趙志海.液晶顯示器及其應(yīng)用j.國際光電與顯示.2001.7永勝.lcd模塊用電源電路j.電訊技術(shù),1995.8范志新.液晶器件工藝基礎(chǔ)m.北京：北京郵電大學(xué)出版社，2000.9楊澤民，劉培興等.液晶顯示器原理與應(yīng)用j.大連東顯電子有限公司10李錦飛.點陣式液晶顯示器圖形程序設(shè)計j.電子技術(shù)應(yīng)用，199311劉復(fù)華.8098單片機及其應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計m.

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16、式一：void led1() /led 左移unsigned char i;p2= 0x01;for(i=8;i0;i-)p20;i-)p2=1;delayp(100);模式三：void led3() /led 交替閃1p2= 0xaa;delayp(100);p2= 0x55;delayp(100);p2= 0xaa;delayp(100);p2= 0x55;delayp(100);模式四：void led4() /led 交替閃2p2= 0x55;delayp(100);p2= 0xaa;delayp(100);p2= 0x55;delayp(100);p2= 0xaa;delayp(100