單片機(jī)控制的花樣彩燈

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告書題 目:花樣彩燈控制系統(tǒng)專 業(yè)： 電氣工程日期：2012-6-22i河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書、課題設(shè)計(jì)（論文）題目：花樣彩燈控制系統(tǒng)二、課程設(shè)計(jì)（論文）使用的原始資料（數(shù)據(jù)）及設(shè)計(jì)技術(shù)要求：設(shè)計(jì)要求：利用8031單片機(jī)，正常情形下使P1 口八個(gè)發(fā)光二極管做跑馬燈和流水燈 顯示；緊急情形下，使八個(gè)發(fā)光二極管做鴛鴦戲水燈顯示。三、設(shè)計(jì)任務(wù)：1. 設(shè)計(jì)硬件電路，畫出電路原理圖；2. 畫出程序流程圖；3. 編制程序，寫出源程序代碼；4. 寫出5000字的詳細(xì)說明書，要求字跡工整，原理敘述正確，會(huì)計(jì)算主要 元器件的一些參數(shù)，并選擇元器件；23四、主要參考資料:1、單片機(jī)原

2、理及應(yīng)用，李建忠，西安電子科技大學(xué)出版社，2002年2、單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)，李群芳等，電子工業(yè)出版社，2002年1999 年3、單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)，陳光東等，華中科技大學(xué)出版社，4、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐，周立功等，北京航空航天大學(xué)出版社，2004年5、開放式綜合實(shí)驗(yàn)/仿真系統(tǒng)MCS51實(shí)驗(yàn)分冊(cè)，偉福公司電氣工程系 電氣自動(dòng)化專業(yè)1001 班學(xué)生：杜世會(huì)指導(dǎo)教師：趙陽助理指導(dǎo)教師（并指出所負(fù)責(zé)的部分）：教研室： 教研室主任： 1弓I言4.2設(shè)計(jì)原理5.2.1MCS51 52.2 LED62.3中斷指令82.4硬件接原理圖93程序流程圖113.1主流程圖113.2流水燈子流程圖 123

3、.3中斷程序流程圖 134匯編程序144.1主程序144.2 一秒鐘定時(shí)程序175小結(jié)18參考文獻(xiàn)191.1引言隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場(chǎng)合可以看到彩色霓虹燈。LED彩燈由于其豐富的燈光色彩，低廉的造價(jià)以及控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，用彩燈來裝飾已經(jīng)成為一種時(shí)尚。但目前 市場(chǎng)上各式樣的LED彩燈控制器大多數(shù)用全硬件電路實(shí)現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能單一，這樣一旦制作成 品只能按照固定的模式閃亮，不能根據(jù)不同場(chǎng)合、不同時(shí)間段的需要來調(diào)節(jié)亮燈時(shí)間、模式、閃爍頻率等 動(dòng)態(tài)參數(shù)。這種彩燈控制器結(jié)構(gòu)往往有芯片過多、電路復(fù)雜、功率損耗大等缺點(diǎn)。此外從功能效果上看， 亮燈模式少而且樣式單調(diào)，

4、缺乏用戶可操作性，影響亮燈效果。因此有必要對(duì)現(xiàn)有的彩燈控制器進(jìn)行改進(jìn)。課程設(shè)計(jì)是學(xué)完一門課后應(yīng)用本課知識(shí)及以前的知識(shí)積累而進(jìn)行的綜合性、開放性的訓(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。進(jìn)一步鞏固和加深“單片機(jī)”課程的基本知識(shí)，了解單片機(jī)設(shè)計(jì)知識(shí)在實(shí)際中的應(yīng)用。綜合運(yùn)用“單片機(jī)”課程和先修課程的理論及生產(chǎn)實(shí)際知識(shí) 去分析和解決電路設(shè)計(jì)問題，進(jìn)行單片機(jī)電路設(shè)計(jì)的訓(xùn)練。學(xué)習(xí)單片機(jī)設(shè)計(jì)電路的一般方法，了 解和掌握單片機(jī)電路的設(shè)計(jì)過程和進(jìn)行方式，培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想和分析問題、解決問題的能力，特別是總體電路設(shè)計(jì)能力。通過計(jì)算和繪圖，學(xué)會(huì)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和查閱有關(guān)技術(shù)資料等，培養(yǎng) 單片機(jī)電路設(shè)計(jì)的基本技

5、能。該程序示例了單片機(jī)鍵盤控制pl 口流水燈花樣的方法；具體表現(xiàn)為：p3.2 3.2 3.4 3.5四個(gè)小本文提出了一種基于AT89S51單片機(jī)的彩燈控制方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED彩燈的控制。按鍵，分別實(shí)現(xiàn)了四個(gè)控制。通過這次實(shí)驗(yàn)，我們也了解了團(tuán)隊(duì)合作的重要性，集體的力量是偉大的，一個(gè)人 如何融入一個(gè)團(tuán)隊(duì)是是一個(gè)重要問題，講究合作才能取得最后的成功！2設(shè)計(jì)原理2.1 MCS51單片機(jī)2345678910111213141516171819201P1.0VCCP1.1P0.0P1.2P0.1P1.3P0.2P1.4P0.3P1.5P0.4P1.6P0.5P1.71P0.6RST/VPD 7P0.7RXD

6、 P3.0 1LEA/VPPTXD P3.15ALE/PROGINT0 P3.2 85PSENINT1 P3.3 1P2.7T0 P3.40P2.6T1 P3.5P2.5WR P3.6P2.4RD P3.7P2.3XTAL2P2.2XTAL1P2.1VSSP2.03938373635343332313029282726252423222140引腳說明MCS單片機(jī)都采用40引腳的雙列直插封裝方式。圖2-9為引腳排列圖，40條引腳說明 如下：1、主電源引腳Vss和Vcc Vss接地 Vcc正常操作時(shí)為+5伏電源2、外接晶振引腳XTAL1和XTAL2 XTAL1內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接

7、晶體的一個(gè)引腳。當(dāng)采用外部振蕩 器時(shí)，此引腳接地。 XTAL2內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端。是外接晶體的另一端。當(dāng)采用外部振蕩器 時(shí)，此引腳接外部振蕩源。3、控制或與其它電源復(fù)用引腳 RST/VPDALE/PROG，PSEN和EA/VppRST/VPD當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平（由低到高跳變）， 將使單片機(jī)復(fù)位在Vcc掉電期間，此引腳可接圖2-9 8051引腳排列圖上備用電源，由VPD向內(nèi)部提供備用電源，以保持內(nèi)部 RAM中的數(shù)據(jù)ALE/ PROG正常操作時(shí)為ALE功能（允許地址鎖存）提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器，ALE引腳以不變的頻率（振蕩器頻率的 1）周期性

8、地發(fā)出正脈沖信號(hào)。因此，6它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。但要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳 過一個(gè)ALE脈沖，ALE端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）八個(gè) LSTTL電路。對(duì)于EPRO型單片機(jī)，在EPROMS程期間，此引腳接收編程脈沖（PROG功能） PSEN外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，在從外部程序存儲(chǔ)取指令（或數(shù)據(jù)）期 間，PSEN在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)兩次有效。PSEN同樣可以驅(qū)動(dòng)八LSTTL輸入。 EA/Vpp、EA/Vpp為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器選擇端。當(dāng)EA/Vpp為高電平時(shí)，訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，當(dāng)EA/Vpp為低電平時(shí)，則訪問外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于EPRO型單片機(jī)，在

9、EPROMS程期間，此引腳上加21伏EPROMS程電源（Vpp）。4、輸入/輸出引腳 P0.0 - P0.7 ，P1.0 - P1.7 ，P2.0 - P2.7 ，P3.0 - P3.7。 P0 口（ P0.0 - P0.7 ）是一個(gè)8位漏極開路型雙向I/O 口，在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它 是分時(shí)傳送的低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)總線，P0 口能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)八個(gè) LSTTL負(fù)載。 P1 口（ P1.0 - P1.7 ）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的 8位準(zhǔn)雙向I/O 口。能驅(qū)動(dòng)（吸收 或輸出電流）四個(gè)LSTTL負(fù)載。 P2 口（ P2.0 - P2.7 ）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的 8位準(zhǔn)雙向I/O 口，在訪

10、問外部存 儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高8位地址。P2 口可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）四個(gè)LSTTL負(fù)載。P3 口（P3.0 - P3.7）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O 口。能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）四個(gè)LSTTL負(fù)載2.2 LED顯示數(shù)碼管LED有共陰極和共陽極兩種。如圖所示。二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接 地，而共陽極則將發(fā)光二極管的陽極連接在一起，接入 +5V的電壓。一位顯示器由8個(gè)發(fā)光 二極管組成，其中7個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成字型“ 8”的各個(gè)筆劃（段）ag,另一個(gè)小數(shù)點(diǎn)為 dp發(fā)光二極管。當(dāng)在某段發(fā)光二極管施加一定的正向電壓時(shí)，該段筆劃即亮；不加電壓則暗。為了保護(hù)各段LED不被損壞，需

11、外加限流電阻。LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)原理圖：高電平驅(qū)動(dòng)RSTI2 (HXD)P3.0 匚 他昨匸 XTAI2 匚 4 XTAL1C0NT0JP3.2C6 (1NT1JP3.3 匚 7 (T0)P34C8 friCgGNDtZmPDIP/SOIC1918171615JVCC3P1.73P1.63P1.52P143P1314pPL22P1-W1) 12 2PL0(AIN0) H 2P3J13+5V 丫電 oab omn圖3 AT89C2051引腳配置d oCDe 1 I_f Q1 E 6低電平驅(qū)動(dòng)共陽極AT89C2051芯片的20個(gè)引腳功能為：VCC電源電壓。GND接地。RST 復(fù)位輸入。當(dāng)RST變?yōu)楦?/p>

12、電平并保持2 個(gè)機(jī)器周期時(shí)，所有I/O引腳復(fù)位至“1”。XTAL1反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工 作電路的輸入。XTAL2來自反向振蕩放大器的輸出。P1 口 8位雙向I/O 口。弓I腳P1.2P1.7提供內(nèi)部上拉，當(dāng)作為輸入并被外部下拉為低電平時(shí)，它們將輸出電流，這是因內(nèi) 部上拉的緣故。P1.0和P1.1需要外部上拉，可用作片內(nèi)精確模擬比較器的正向 輸入（AIN0）和反向輸入（AIN1）, P1 口輸出緩沖器能接收20mA電流，并能直 接驅(qū)動(dòng)LED顯示器；P1 口引腳寫入“ 1”后，可用作輸入。在閃速編程與編程 校驗(yàn)期間，P1 口也可接收編碼數(shù)據(jù)。P3 口 引腳P3.0P3.5與P3.7為7

13、個(gè)帶內(nèi)部上拉的雙向1/0引腳。P3.6在內(nèi)部已與片內(nèi)比較器輸出相連，不能作為通用I/O引腳訪問。P3 口的輸出緩沖器能 接收20mA的灌電流；P3 口寫入“ 1”后，內(nèi)部上拉，可用輸入。P3 口也可用 作特殊功能口。2.3中斷指令在CPU和外設(shè)交換信息時(shí)，存在著快速 CPU和慢速外設(shè)間的矛盾，機(jī)器內(nèi) 部有時(shí)也可能出現(xiàn)突發(fā)事件，為此，計(jì)算機(jī)中通常采用中斷技術(shù)。CPU和外設(shè)并行工作，當(dāng)外設(shè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好（或有某種突發(fā)事件發(fā)生）時(shí)向CPU 提出請(qǐng)求，CPU暫停正在執(zhí)行的程序轉(zhuǎn)而為該外設(shè)服務(wù)（或處理緊急事件），處 理完畢再回到原斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行原程序。中斷優(yōu)先級(jí)：當(dāng)有多個(gè)中斷源同時(shí) 向CPU申請(qǐng)中斷時(shí)，CPU

14、優(yōu)先響應(yīng)最需 緊急處理的中斷請(qǐng)求，處理完畢再響應(yīng)優(yōu)先級(jí)別較低的 ，這種預(yù)先安排的響應(yīng) 次序。中斷的嵌套：在中斷系統(tǒng)中，高優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求能中斷正在進(jìn)行的較低級(jí)的中斷源處理，（1） 中斷技術(shù)是實(shí)時(shí)控制中的常用技術(shù)，51系列單片機(jī)有三個(gè)內(nèi)部中斷， 二個(gè)外部中斷。所謂 外部中斷就是在外部引腳上有產(chǎn)生中斷所需要的信號(hào)。每個(gè)中斷源有固定的中斷服務(wù)程序的入口地址 （稱矢量地址或向量地址）。當(dāng) CPU響應(yīng)中斷以 后單片機(jī)內(nèi)部硬件保證它能自動(dòng)的跳轉(zhuǎn)到該地址。 因此，此地 址是應(yīng)該熟記的，在匯編程序 中，中斷服務(wù)程序應(yīng)存放在正確的向量地址內(nèi)。（或存放一條轉(zhuǎn)移指令）；而在C語言中是靠Interrupt n的關(guān)鍵字

15、n自動(dòng)設(shè)置的。（2） 單片機(jī)的中斷是靠?jī)?nèi)部的寄存器管理的，這就是中斷允許寄存器 IE,中 斷優(yōu)先權(quán)寄存器IP，必須在CPU開中斷即開全局中斷開關(guān) EA，開各中斷源的 中斷開關(guān)，CPU才能響應(yīng)該中斷源的 中斷請(qǐng)求，其中缺一不可。（3）從程序表面看來，主程序和中斷服務(wù)程序好象是沒有關(guān)連的，只有掌握 中斷響應(yīng)的過程， 才能理解中斷的發(fā)生和返回，看得懂中斷程序，并能編寫高 質(zhì)量中斷程序。表2.1常用中斷符號(hào)名稱中斷引起原因中斷服務(wù)程序入口INTO外部中斷0P3.2引腳的低電平或下降沿信號(hào)0003HINT1外部中斷1P3.3引腳的低電平或下降沿信號(hào)0013HT0定時(shí)器0中斷定時(shí)計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)回零溢出000

16、BHT1定時(shí)器1中斷定時(shí)計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)回零溢出001BHT2定時(shí)器2中斷定時(shí)計(jì)數(shù)器2中斷（TF2或T2EX信號(hào)）002BHTI/RI串行口中斷串行通信完成一幀數(shù)據(jù)發(fā)送或接收引起中斷0023H2.4硬件原理圖晶振（12MHZ定時(shí)1秒對(duì)于12MHZ勺晶振而言，其時(shí)鐘周期T=1/f=1/12us,而89C51的一個(gè)機(jī)器周 期包括12個(gè)時(shí)鐘周期，所以一個(gè)機(jī)器周期為1us，對(duì)于T0而言，使之工作于 16-bit，最大計(jì)時(shí)為65536*1=65536us,需要多次定時(shí)才能實(shí)現(xiàn)一秒定時(shí)。vcc+5vAC230nFD1LED-REDD2LED-REDU1VCC+5V19D3R318270LED-REDD4LED

17、-REDD5LED-REDD6C31nFR9293031 X1 CRYSTAL、XTAL1XTAL2RSTPSENALEEAC130nFR6270LED-RED12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P0.0/AD(P0.1/AD-P0.2/AD2P0.3/AD；P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT-P3.4/T0P3.5/T1P3.6/W

18、FP3.7/R 匸3938373635343321222324252627281011121314151617D7LED-REDR8270D8LED-REDAT89C51SRCFILE=1.ASMPROGRAM=1.HEXR10R11R1210k10k10kR1310kvcc+5vA3.1總流程圖3程序流程圖3.2流水燈子程序流程圖其他子程序流程圖與上圖按下其他鍵的流程圖和它相類似33中斷程序流程圖定時(shí)中斷入口輸出置高,Ik發(fā)使可控硅導(dǎo)通關(guān)閉定時(shí)中斷返回4匯編程序4.1主程序：ORG 0000H;LJMP STARTORG 0003HRETIORG 000BHRETIORG 0013HRETI

19、ORG 001BHRETICLEAR: RET;START:ACALL CLEAR STAR1:MOV P3,#0FFHJNB P3.2,FUN2JNB P3.3,FUN3;JNB P3.4,FUN0JNB P3.5,FUN1JNB F0,STAR1;RET;FUN0:LCALL DL10MSJB P3.4,STAR1WAITL0:JNB P3.4,WAITL0SETB F0中斷入口程序；初始化程序主程序關(guān)閉按紐曾經(jīng)有鍵按下F0置1消除抖動(dòng)等待鍵釋放FUN01:LCALL FUN00LCALL STAR1LJMP FUN01;FUN1:LCALL DL10MSJB P3.5,STAR1WAIT

20、L1:JNB P3.5,WAITL1SETB F0FUN10:LCALL FUN11LCALLSTAR1LJMP FUN10;FUN2:LCALL DL10MSJB P3.2,STAR1WAITL2:JNB P3.2,WAITL2SETB F0FUN20:LCALL FUN22LCALLSTAR1LJMP FUN20;FUN3:LCALL DL10MSJB P3.3,STAR1WAITL3:JNB P3.3,WAITL3CLR F0MOV P1,#0FFH;LJMP STAR1;FUN00:MOV A,#0FEHFUN000:M0V P0,ALCALL DL05SJNB ACC.7,OUTRL

21、 AAJMP FUN000OUT: RET;FUN11:MOV A,#0FEH消除抖動(dòng)等待鍵釋放消除抖動(dòng)等待鍵釋放消除抖動(dòng)等待鍵釋放關(guān)顯示;從P1.0到P1.7移動(dòng)點(diǎn)亮;從P1.0到P1.7依次點(diǎn)亮FUN111:M0V P1,ALCALL DL05SJZ OUTRL AANL A,P1AJMP FUN111;FUN22:MOV A,#0FEHFUN222:MOV P1,ALCALL DL01SCPL ARL AMOV P1,ALCALL DL01SRET;FUN33: MOV A,#01HFUN333: MOV P1,ALCALL DL01SJNZ OUTRL AORL A,P1AJMP FU

22、N333DL01S:MOV R2,#0FFHMOV R7 #02HLOOP1: DJNZ R2,LOOP1LOOP5 DJNZ R7 DL512RETDL10MS:MOV R3,#14HLOOP2: LCALL DL512DJNZ R3,LOOP2;間隔點(diǎn)亮;逐點(diǎn)熄滅延時(shí)程序RETDL05S:MOV R4,#0AHL00P3: LCALL DL10MSDJNZ R4,L 00P3RETDL30S:MOV R5,#03HL00P4:LCALL DL05SDJNZ R5,L00P4RETEND4.2 一秒鐘定時(shí)程序;允許中斷;工作方式1;啟動(dòng)計(jì)數(shù);開中斷M0V B,#0AHM0V TM0D,#01HM0V TH0,#0B0HM0V TL0,#3CHSETB TR0SETB EABU:JBC TF0,SHISJMP BUSHI:MOV TH0,#3CHMOV TL0,#0B0HRET小結(jié)經(jīng)過努力，我們組終于完成這次數(shù)字彩燈的課程設(shè)計(jì)任務(wù)。我們首先查閱了大量的書本 資料，接著又上網(wǎng)搜集了許多有用信息，有時(shí)候?yàn)榱苏业揭粋€(gè)合適的電路而苦惱，有時(shí)候又 為取得一