四路彩燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文 四路彩燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 目錄0.前言11.總體方案的設(shè)計(jì)12.硬件電路的設(shè)計(jì)22.1 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)22.2 單片機(jī)22.3 LED彩燈43.軟件設(shè)計(jì)44.調(diào)試分析及說明54.1第一節(jié)拍的調(diào)試54.2第二節(jié)拍的調(diào)試64.3第三節(jié)拍的調(diào)試65.結(jié)論6參考文獻(xiàn)6課設(shè)體會(huì)8附錄1 電路原理9附錄2 程序清單10 四路彩燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 許山 沈陽航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院摘要：彩燈是我國普遍流行的傳統(tǒng)的民間的綜合性的工藝品。彩燈藝術(shù)也就是燈的綜合性的裝飾藝術(shù)。LED彩燈由于其豐富的燈光色彩，低廉的造價(jià)以及控制簡單等特點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，但目前市場上各式樣的 LED 彩燈控制

2、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)，缺乏用戶可操作性，影響亮燈效果。這里我們所設(shè)計(jì)的四路彩燈控制系統(tǒng)是8051單片機(jī)作為控制核心，電源開關(guān)等較少的輔助硬件電路相結(jié)合，利用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)彩燈的控制。本系統(tǒng)具有硬件少、體積小、電路結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，而且方便調(diào)節(jié)亮燈模式，只需要修改軟件程序，無需修改硬件電路等。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；四路彩燈；控制0.前言 近年來，隨著電子技術(shù)和微機(jī)計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，單片機(jī)的檔次不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大，已在工業(yè)控制、尖端科學(xué)、智能儀器儀表、日用家電、

3、汽車電子系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化設(shè)備、個(gè)人信息終端及通信產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化的核心部件。尤其是單片機(jī)在最小系統(tǒng)的應(yīng)用越來越多，也越是成熟。 LED彩燈由于其豐富的燈光色彩，低廉的造價(jià)以及控制簡單等特點(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)，缺乏用戶可操作

4、性，影響亮燈效果。因此需要我們改進(jìn)，該為單片機(jī)作為控制核心的最小系統(tǒng)。1.總體方案的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)四路彩燈控制系統(tǒng)，系統(tǒng)功能如下： （1）、采用單片機(jī)作為控制核心電路。 （2）、彩燈的控制由三節(jié)拍組成：第一拍時(shí)從第一路到第四路每間隔1s逐次點(diǎn)亮， 第二拍時(shí)從第四路到第一路每間隔1s逐次熄滅，第三拍時(shí)第一路到第四路同時(shí)0.5s點(diǎn)亮，0.5s熄滅，20次后重復(fù)前面的過程。 該系統(tǒng)由89C51、BUTTON、LED彩燈等構(gòu)成，采用晶振電路作為驅(qū)動(dòng)電路，利用單片機(jī)的P1端口作為輸出口，這樣就無需再外接上拉電阻。四路彩燈采用共陽極接電源，陰極分別接P1.0到P1.3。通過控制P1端口的輸出高低電平來實(shí)現(xiàn)點(diǎn)

5、亮和熄滅彩燈，系統(tǒng)中軟件部分比較簡單，由一個(gè)入口函數(shù)和四個(gè)子函數(shù)構(gòu)成。 圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 從系統(tǒng)框圖可以看出本次設(shè)計(jì)的核心就是單片機(jī)，可以說是單片機(jī)的簡單應(yīng)用。通過軟件來控制單片機(jī)的輸出，高低電平的輸出決定彩燈亮滅。2.硬件電路的設(shè)計(jì)2.1 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)單片機(jī)利用外部12MHZ晶振構(gòu)成振蕩電路作為時(shí)鐘源，時(shí)鐘電路的原理如下圖： 圖2 時(shí)鐘電路 2.2 單片機(jī)AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。外形及引腳排列如下圖

6、： 圖3 單片機(jī)1）四個(gè)I/O口P0口有三個(gè)功能：1、外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作數(shù)據(jù)總線（如圖1中的D0D7為數(shù)據(jù)總線接口） 2、外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線（如圖1中的A0A7為地址總線接口） 3、不擴(kuò)展時(shí)，可做一般的I/O使用，但內(nèi)部無上拉電阻，作為輸入或輸出時(shí)應(yīng)在外部接上拉電阻。 P1口：只做I/O口使用：其內(nèi)部有上拉電阻。 P2口有兩個(gè)功能：1、擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線使用； 2、做一般I/O口使用，其內(nèi)部有上拉電阻； P3口有兩個(gè)功能： 除了作為I/O使用外（其內(nèi)部有上拉電阻），還有一些特殊功能，由特殊寄存器來設(shè)置，具體功能請(qǐng)參考我們后面的引腳說明。 有內(nèi)部EPROM的單片機(jī)芯片

7、（例如8751），為寫入程序需提供專門的編程脈沖和編程電源，這些信號(hào)也是由信號(hào)引腳的形式提供的， 即：編程脈沖：30腳（ALE/PROG） 編程電壓（25V）：31腳（EA/Vpp） 接觸過工業(yè)設(shè)備的兄弟可能會(huì)看到有些印刷線路板上會(huì)有一個(gè)電池，這個(gè)電池是干什么用的呢？這就是單片機(jī)的備用電源，當(dāng)外接電源下降到下限值時(shí)，備用電源就會(huì)經(jīng)第二功能的方式由第9腳（即RST/VPD）引入，以保護(hù)內(nèi)部RAM中的信息不會(huì)丟失。2）匯編指令指令由于操作碼和操作數(shù)。分為單字節(jié)指令，雙字節(jié)指令，三字節(jié)指令。 3）尋址方式： 立即尋址：操作數(shù)包含在指令字節(jié)中，指令操作碼后面字節(jié)的內(nèi)容就是操作數(shù)本身。 直接尋址：1內(nèi)部

8、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的低128個(gè)字節(jié)單元（00H-7FH）2位地址空間；3專用功能寄存器 寄存器尋址：由指令指出某一個(gè)寄存器中的內(nèi)容作為操作數(shù)，這種尋址方式稱為寄存器尋址。 寄存器間接尋址：由指令指出某一個(gè)寄存器的內(nèi)容作為操作數(shù)的地址。 基址寄存器加變址寄存器間接尋址：用于訪問程序存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)表格。 相對(duì)尋址：以PC的內(nèi)容作為基地址，加上指令中給定的偏移量所得結(jié)果作為轉(zhuǎn)移地址，只適用于雙字節(jié)轉(zhuǎn)移指令。2.3 LED彩燈 單片機(jī)的P1.0到P1.3分別外接彩燈D3到D0的陰極，彩燈共陽極接電源。 圖4 彩燈的設(shè)計(jì)3.軟件設(shè)計(jì) 軟件主要由一個(gè)主程序和四個(gè)子程序構(gòu)成：入口程序、延時(shí)子程序、第一節(jié)拍子程序、第

9、二節(jié)拍子程序和第三節(jié)拍子程序。系統(tǒng)流程圖如下： 圖5 軟件系統(tǒng)流程圖 設(shè)計(jì)思路：根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，很容易看出系統(tǒng)由三大模塊組成，即三個(gè)節(jié)拍。要求用單片機(jī)作為控制核心，那么只需要選取其中一個(gè)端口來控制四路彩燈?？紤]系統(tǒng)的性價(jià)比，這里我們就不選P0端口，選取P1端口作為控制端（P1到P4端口的輸出級(jí)都接有內(nèi)部的上拉電阻）。單片機(jī)的P1.0到P1.3分別外接彩燈D3到D0的陰極，彩燈共陽極接電源，根據(jù)“共陽極，陰極誰低誰導(dǎo)通”來實(shí)現(xiàn)LED的亮滅。4.調(diào)試分析及說明4.1第一節(jié)拍的調(diào)試 圖6 第一節(jié)拍運(yùn)行結(jié)果圖4.2第二節(jié)拍的調(diào)試 圖7 第二節(jié)拍運(yùn)行結(jié)果圖4.3第三節(jié)拍的調(diào)試 圖8 第三節(jié)拍運(yùn)行結(jié)果圖

10、5.結(jié)論 本次課程設(shè)計(jì)順利完成，任務(wù)要求的三個(gè)節(jié)拍（第一拍時(shí)從第一路到第四路每間隔1s逐次點(diǎn)亮， 第二拍時(shí)從第四路到第一路每間隔1s逐次熄滅，第三拍時(shí)第一路到第四路同時(shí)0.5s點(diǎn)亮，0.5s熄滅，20次后重復(fù)前面的過程。）全都完美的實(shí)現(xiàn)了。硬件的運(yùn)行也很完美的完成了，所有要求功能都實(shí)現(xiàn)了，雖然實(shí)物做的不美觀。參考文獻(xiàn)1李建忠 單片機(jī)原理及應(yīng)用 西安：西安電子科技大學(xué)出版社 20012高峰 單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù) 北京：電子工業(yè)出版社 19983鄒逢興 單片機(jī)應(yīng)用新技術(shù)教程 北京：高等教育出版社 19974朱宇光 16位微型計(jì)算機(jī)原理接口及其應(yīng)用 北京：電子工業(yè)出版社 20035吳秀清 微

11、型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù) 北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社 20016鄧亞平 微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù) 北京：清華大學(xué)出版社 20007王迎旭 單片機(jī)原理及及應(yīng)用 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2003課設(shè)體會(huì) 兩周的時(shí)間就這么的過去了，課程設(shè)計(jì)也就這樣的結(jié)束。本次課設(shè)非常的順利，不僅很好的完成設(shè)計(jì)，更是做出了實(shí)物，雖然實(shí)物做的不是完美。通過本次課設(shè)讓我又重新的學(xué)習(xí)了一遍單片機(jī)等相關(guān)知識(shí)，更是提高了我的動(dòng)手能力，完成彩燈的設(shè)計(jì)制作，為明年的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了一定的基礎(chǔ)和信心。 本次課設(shè)中在動(dòng)手制作這一環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)了很多問題，也學(xué)了很多，動(dòng)手做一做還是非常有必要和益處的。學(xué)再多的理論知識(shí)，如果不能做出東西來，那么就和沒有學(xué)的人

12、幾乎一樣。此次動(dòng)手環(huán)節(jié)，由于自己的粗心大意，燒壞了兩個(gè)LED燈和一個(gè)單片機(jī)。沒有接限流電阻，燒了燈，單片機(jī)也插反了。由于焊接技術(shù)不行，直接浪費(fèi)了一塊板。沒有做之前，個(gè)人認(rèn)為如此簡單的最小系統(tǒng)一個(gè)小時(shí)就能完成，結(jié)果確實(shí)整整半天時(shí)間才完成。雖然過程是痛苦的，但通過這個(gè)痛苦的環(huán)節(jié)我學(xué)到了很多，比如排版布局的技巧、開關(guān)等器件的焊接法、簡單系統(tǒng)檢查錯(cuò)誤和錯(cuò)誤分析。 軟件的設(shè)計(jì)讓我對(duì)C語言看法改變了不少，讓我認(rèn)識(shí)到它的重要性，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了我對(duì)匯編語言的一片茫然。匯編語言一點(diǎn)不會(huì)，在以后的日子里需要加緊惡補(bǔ)一下匯編語言了。即將畢業(yè)走向社會(huì)，我相信多會(huì)一個(gè)語言，而且是如此重要的語言，肯定能給我?guī)聿灰粯拥母偁?/p>

13、力。最后感謝老師的指導(dǎo)！ 2013年1月 9日完成 附錄1 電路原理 附錄2 程序清單#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit led1=P10;sbit led2=P11;sbit led3=P12;sbit led4=P13; void Delay_ms(uint xms)uchar i;while(xms-)for(i=110;i>0;i-); void Dis_1() Delay_ms(1000); led1=0; Delay_ms(1000); led2=0; Delay_ms(1000); led3=0; Delay_ms(1000); led4=0; Delay_ms(1000);void Dis_2() Delay_ms(1000); led4=1; Delay_ms(1000); led3=1; Delay_ms(1000);