節(jié)日彩燈控制器設(shè)計

1、2013級單片機接口設(shè)計課程設(shè)計石家莊鐵道大學四方學院集中實踐報告書課題名稱節(jié)日彩燈控制器設(shè)計姓 名吳春慧學 號20137762系、 部電氣工程系專業(yè)班級方1353-2指導教師牛曉燕2016 年 7 月 6 日 一、設(shè)計任務及要求：設(shè)計任務：設(shè)計一個節(jié)日彩燈控制器，通過按鈕控制彩燈的各種變化。設(shè)計要求：1.設(shè)計4個按鍵S0、S1、S2、S3, S0開始按此鍵則燈開始流動(由上而下)； S1停止，按此鍵則停止流動，所有燈為暗；S2上，按此鍵則燈由上向下流動； S3下，按此鍵則燈由下向上流動。2.由按鍵控制功能的流水燈，其中的LED采取共陽極接法，通過依次向連接LED的I/O口送出低電平，可實現(xiàn)題

2、目要求的功能。3.要求做出實物。二、指導教師評語： 三、成績 指導教師簽名： 年 月 日 目 錄第1章設(shè)計目的1第2章設(shè)計要求1第3章硬件電路設(shè)計13.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖13.2STC89C52單片機23.3總電路圖3第4章軟件設(shè)計44.1主程序設(shè)計44.2LED燈子程序設(shè)計64.2延時子程序設(shè)計64.3源程序7第5章結(jié)論9參考文獻10第1章設(shè)計目的1、掌握單片機實際系統(tǒng)的開發(fā)步驟。2、熟悉節(jié)日彩燈控制器的工作原理。3、加深對單片機匯編語言的認識和理解，并會編程。第2章設(shè)計要求1、設(shè)計4個按鍵S0、S1、S2、S3, S0開始按此鍵則燈開始流動(由上而下)； S1停止，按此鍵則停止流動，所有燈為暗

3、；S2上，按此鍵則燈由上向下流動； S3下，按此鍵則燈由下向上流動。2、由按鍵控制功能的流水燈，其中的LED采取共陽極接法，通過依次向連接LED的I/O口送出低電平，可實現(xiàn)題目要求的功能。3、要求做出實物。第3章硬件電路設(shè)計3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 節(jié)日彩燈控制系統(tǒng)主要由單片機、LED顯示器、開關(guān)及電源組成。其結(jié)構(gòu)框圖如圖3-1所示。八個LED燈顯示器開關(guān)單片機最小系統(tǒng)5V電源圖3-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3.2STC89C52單片機89C52本質(zhì)是一種低耗高性能的微控制器。它的主要特性是擁有8K字節(jié)的程序存儲空間；512字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲空間；內(nèi)帶4K字節(jié)的EEPROM存儲空間和可直接使用串行口下載。此外，它

4、還是增強型的80C51單片機，有6時鐘/機器周期和12時鐘/機器周期可以任意選擇，同時它的指令代碼完全兼容傳統(tǒng)80C51單片機。89C52共有四個八位的并行雙向口，即有32根輸入輸出口線。各口的每一位均由鎖存器、輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器組成。STC89C52芯片有40個引腳，引腳圖如圖3-2所示，各引腳功能介紹如下：圖3-2 STC89C52引腳圖VCC(40引腳)：電源電壓。VSS(20引腳)：接地。P1端口(P1.0P1.7，18引腳)：P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動4個TTL負載。對端口寫入1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。P

5、1口作輸入口使用時，因為有內(nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會輸出一個電流。P1口特點是輸出鎖存器，輸出時沒有條件。輸入緩沖，輸入時有條件，即需要先將該口設(shè)為輸入狀態(tài)，先輸出1。此外，P1.0和P1.1是多功能的。P1.0還可以作為定時器/計數(shù)器2的外部輸入端T2。P1.1還可以作為定時器/計數(shù)器2的外部控制端T2EX。P3端口(P3.0P3.7，1017引腳)：P3是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3的輸出緩沖器可驅(qū)動4個TTL負載。對端口寫入1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。P3做輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸入一個電流

6、。P3口除作為一般I/O口外，還有其他一些復用功能如下：P3.0-RXD，串行輸入口。P3.1-TXD，串行輸出口。P3.2-INT0，外部中斷0的請求。P3.3-INT1，外部中斷1的請求。P3.4-T0，定時器/計數(shù)器0外部計數(shù)脈沖。P3.5-T1，定時器/計數(shù)器,1外部計數(shù)脈沖。P3.6-WR,外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通。P3.7-RD,外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通。RST(9引腳)：復位輸入。當輸入連續(xù)兩個機器周期以上高電平時為有效，用來完成單片機單片機的復位初始化操作。ALE(30引腳)：地址鎖存控制信號(ALE)是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸出脈沖。XTAL1(19引腳)）：振蕩器反

7、相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2(18引腳)：振蕩器反相放大器的輸入端。3.3總電路圖在總電路圖中，復位電路與晶振電路是單片機最小系統(tǒng)中包括的電路，復位連在AT89C52的9引腳，而晶振電路的兩條接線分別與18、19引腳相連。對于本次設(shè)計，還需要將8個LED燈接入電阻中，并且分別與8個限流電阻相連保護發(fā)光二極管，與單片機的P1口相連。4個按鍵S0、S1、S2、S3分別連單片機的P3.4、P3.5、P3.3和P3.1由這四個按鍵來控制燈的啟動、停止、由上而下、由下而上。由按鍵控制功能的LED工作的方式，其中的LED采取共陽極接法，通過依次向連接LED的I/O口送出低電平,可實現(xiàn)題目

8、要求的功能。節(jié)日彩燈控制器的總電路圖如圖3-5所示。圖3-3 總電路圖第4章軟件設(shè)計4.1主程序設(shè)計節(jié)日彩燈控制器設(shè)計的功能是：當在沒有任何按鍵按下時，8個LED燈均呈現(xiàn)滅燈的狀態(tài)，并一直在等待按鍵的按下。當按下開始鍵S0鍵后，8個LED燈自上而下循環(huán)流動，檢測有沒有按下停止鍵即S1，若按下停止鍵S1則立即停止流動，否則檢測是否按下按鍵S2或者按鍵S3，若都沒有按下則燈繼續(xù)保持原先的狀態(tài)流動。當按鍵S3被按下，燈自下而上流動，同樣也要檢測是否按下停止鍵S1，按下則停止，否則燈將繼續(xù)自下而上流動。同理，當按鍵S2被按下時，燈自上而下流動，如果按下停止鍵S1，按下則停止，否則燈將繼續(xù)自上而下流動。

9、當既按下S2又按下S3時，燈將先自上而下流動，后自下而上流動。通過四個鍵S1、S2、S3、S4的控制，實現(xiàn)彩燈的亮、滅和彩燈的流動顯示，以及在不同情況下的彩燈的流動變換。這是整個節(jié)日彩燈的完整控制與流動過程。節(jié)日彩燈控制器的主程序流程圖如圖4-1所示YYYNYN開始鍵1接下？N調(diào)用san子程序鍵2接下？燈滅鍵3接下？調(diào)用san子程序鍵4接下？調(diào)用wu子程序圖4-1 主程序流程圖4.2LED燈子程序設(shè)計在本設(shè)計中的LED燈的流動有兩個方向，分別為自上而下和自下而上，無論是哪種方式，其LED燈的子程序都是一樣的過程。首先賦初值，取表中的數(shù)，將數(shù)值給P1口，然后判斷LED燈是否循環(huán)完了8次。如果循環(huán)

10、完8次則對應LED燈亮，并延時輸出。如果沒有循環(huán)完8次，將返回原處重新開始。因而得到流程圖為圖4-2所示。返回初始化8次是否循環(huán)完？給P1賦值對應燈亮延時開始圖4-2 LED燈子程序流程圖4.2延時子程序設(shè)計對于LED燈循環(huán)顯示程序來說，由于單片機運行速度非?？?，以至于當燈亮時人眼看不見，不方便檢測與監(jiān)控，因此在程序中需要添加延時子程序。同時延時子程序還可以有效的防止抖動。延時子程序運用了兩個for循環(huán)嵌套，外循環(huán)執(zhí)行一次，內(nèi)循環(huán)執(zhí)行z次，因此延時時間為100z。延時子程序的流程圖如圖4-3所示。給y賦初值為zy>0?y自減一x自減一結(jié)束開始定義無符號整型數(shù)x、y給x賦初值為100x&g

11、t;0?圖4-3 子程序流程圖4.3源程序#include<reg52.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charvoid san();void wu();void delay(uint);sbit key2=P35;/關(guān)閉彩燈的開關(guān)sbit key1=P34;/啟動彩燈的開關(guān)sbit key3=P33;/控制彩燈右移的開關(guān)sbit key4=P31;/控制彩燈左移的開關(guān)uchar temp;/定義一個無符號字符型數(shù)據(jù)變量uchar temp1;/定義一個無符號字符型數(shù)據(jù)變量uchar temp2;/定義一個無符號字

12、符型數(shù)據(jù)變量uint a;int c;void main()/主程序 while(1)/判斷哪個開關(guān)被按下 if(key1=0) san(); if(key2=0) P1=0xff; if(key3=0) san(); if(key4=0) wu(); void san() uchar table=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;/定義一個數(shù)組for(a=0;a<8;a+) temp=tablea;/將數(shù)組賦值給變量tempP1=temp; delay(300);/延時 void delay(uint z)/延時程序 uint x,y; f

13、or(x=100;x>0;x-) for(y=z;y>0;y-); void wu() uchar table1=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;/定義一個數(shù)組for(c=7;c>-1;c-) temp1=table1c;/將數(shù)組賦值給變量temp1 P1=temp1; delay(300);/延時 第5章結(jié)論在本次課程設(shè)計中，我們用的是Multisim軟件畫圖，然后經(jīng)過不斷地仿真、調(diào)試成功。最后根據(jù)本設(shè)計做出實物并與計算機相連，完成整個設(shè)計。本設(shè)計做的是實物，我主要負責軟件部分，但是我也參與了硬件部分，利用我們編好的程序成功寫入到了單片機當中，然后實現(xiàn)了LED燈的從上往下，從下往上，以及反復往返流動。本次設(shè)計主要運用C語言對單片機進行編程控制。只需要節(jié)日彩燈的程序分為三部分即可：主程序、LED燈的程序，延時程序。主程序要根據(jù)題目要求畫出主程序框圖，依據(jù)主電路圖及主流程圖編程。LED燈的程序分兩個流動方向，設(shè)置不同的初值及移動的方向就可以獲得。而延時程序