課程設(shè)計(jì)(論文)-節(jié)日彩燈控制器設(shè)計(jì)

1、 i探 探 探 探 探 探 探2013 級(jí)單片機(jī)接口設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)探 探 探 探 探 探 探石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院集中實(shí)踐報(bào)告書(shū)課題名稱(chēng)節(jié)日彩燈控制器設(shè)計(jì)姓名學(xué)號(hào)系、部電氣工程系專(zhuān)業(yè)班級(jí)方1353-2指導(dǎo)教師2016年7月6日 一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)節(jié)日彩燈控制器，通過(guò)按鈕控制彩燈的各種變化。設(shè)計(jì)要求：1.設(shè)計(jì)4個(gè)按鍵SO、S1、S2、S3,開(kāi)始按此鍵則燈開(kāi)始流動(dòng)（由上而下）；停止，按此鍵則停止流動(dòng)，所有燈為暗；上，按此鍵則燈由上向下流動(dòng)；下，按此鍵則燈由下向上流動(dòng)。2由按鍵控制功能的流水燈，其中的LED采取共陽(yáng)極接法，通過(guò)依次向連接LED 的I/O 口送出低電平，可實(shí)現(xiàn)題目要求

2、的功能。3要求做出實(shí)物。二、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：二、成績(jī)指導(dǎo)教師簽名：年月 日 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 第1章設(shè)計(jì)目的2 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 第2章設(shè)計(jì)要求2 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 第3章硬件電路設(shè)計(jì)2 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 2STC89C52單片機(jī)3 HYPERLINK l bookmark22 o Curren

3、t Document 總電路圖 4 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 第4章軟件設(shè)計(jì)5 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 主程序設(shè)計(jì) 5 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document LED燈子程序設(shè)計(jì) 7 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 延時(shí)子程序設(shè)計(jì) 7源程序 8 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 第5章結(jié)論10 HYPERLINK l bookmark

4、34 o Current Document 參考文獻(xiàn)11第1章設(shè)計(jì)目的1、掌握單片機(jī)實(shí)際系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)步驟。2、熟悉節(jié)日彩燈控制器的工作原理。3、加深對(duì)單片機(jī)匯編語(yǔ)言的認(rèn)識(shí)和理解，并會(huì)編程。第2章設(shè)計(jì)要求1、設(shè)計(jì)4個(gè)按鍵SO、S1、S2、S3,開(kāi)始按此鍵則燈開(kāi)始流動(dòng)（由上而下）；停止，按此鍵則停止流動(dòng)，所有燈為暗；上，按此鍵則燈由上向下流動(dòng)；下，按此鍵則燈由下向上流動(dòng)。2、由按鍵控制功能的流水燈，其中的 LED采取共陽(yáng)極接法，通過(guò)依次向連接 LED的I/O 口送出低電平，可實(shí)現(xiàn)題目要求的功能。3、要求做出實(shí)物。第3章硬件電路設(shè)計(jì)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(jī)、LED顯示器、開(kāi)關(guān)及

5、電源組成。其結(jié)構(gòu) 框圖如圖3-1所示。圖3-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖STC89C5單片機(jī)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(chǔ)空間；512字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；內(nèi)帶4K字節(jié)的EEPROM存儲(chǔ)空間和 可直接使用串行口下載。此外，它還是增強(qiáng)型的 80C51單片機(jī)，有6時(shí)鐘/機(jī)器 周期和12時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，同時(shí)它的指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 80C51 單片機(jī)。89C52共有四個(gè)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(dòng)器和輸入緩沖器組成。 STC89C52芯片有40個(gè)引腳, 引腳圖如圖3-2所示，各引腳功能介紹如下：T2/P

6、1.0 匚140J vccT2EX/P11 L239J PO O/ADOP1-2 匚338PO.1/AD1P1-3 匚437P0.2/AD2P1-4 匚536J P0.3/AD3P15匚635P0.4/AD4P1-6 匚734j P0.5/AD5P1.7 L833P0.6/AD6RST Lg32PO.7/AD7RXD/P3.0 匚1031E7WPPTxD/P3.1 匚1130ALE/PROGINT0/P3.2 1229PSENiNTi/P3 3 E1328P27/A15T0/P3.4 匸1427J P2.6/A14T1/P3 5 匸1526P25/A13WR/P3.6 1625P2.4/A12

7、RD/P3.7 匸1724J P2.3/A11XTAL2 匚1823J P2,2/A10XTAL1 1922J P2.1/A9GND匚2021J P2 0/A8圖3-2 STC89C52引腳圖VCC（40引腳）：電源電壓。VSS（20弓I腳）：接地。P1端口（P1.0P1.7, 18引腳）：P1 口是一個(gè)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(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。對(duì)端口寫(xiě)入1時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉 電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。 P1 口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。P1 口特點(diǎn)是輸出鎖存器，輸出時(shí)沒(méi)有條件。輸入緩沖，輸入時(shí)有條件

8、，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(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外 部輸入端T2。P1.1還可以作為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部控制端T2EX。P3端口（P3.0P3.7, 1017引腳）：P3是一個(gè)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(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。對(duì)端口寫(xiě)入1時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上 拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。P3做輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸入一個(gè)電流。P3 口除作為一般I/O 口外，還有其他一些復(fù)用功能如下：P3.0RXD，串行輸入口。P3.1TXD，串行輸出口。P3.2I

9、NT0，外部中斷0的請(qǐng)求。P3.3INT1，外部中斷1的請(qǐng)求。P3.4T0,定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0外部計(jì)數(shù)脈沖。P3.5T1，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,1外部計(jì)數(shù)脈沖。P3.6WR，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通。P3.7RD,外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通。RST（9引腳）：復(fù)位輸入。當(dāng)輸入連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)為有效，用來(lái)完成單片機(jī)單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。ALE（30引腳）:地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低 8位地址的輸出脈沖。XTAL1（19引腳）：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)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(fù)位電路與晶振電路是單

10、片機(jī)最小系統(tǒng)中包括的電路，復(fù)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(duì)于本次設(shè)計(jì)，還需要將8個(gè)LED燈接入電阻中，并且分別與 8個(gè)限流電阻相連保 護(hù)發(fā)光二極管，與單片機(jī)的P1 口相連。4個(gè)按鍵S0、S1、S2、S3分別連單片機(jī) 的P34 P3.5、P3.3和P3.1由這四個(gè)按鍵來(lái)控制燈的啟動(dòng)、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(yáng)極接法，通過(guò)依 次向連接LED的I/O 口送出低電平,可實(shí)現(xiàn)題目要求的功能。節(jié)日彩燈控制器的總電路圖如圖3-5所示R1嚴(yán)R3AR41/Rf1產(chǎn)一盧 /- 戸 產(chǎn)一盧一 產(chǎn) 一一PIOPll

11、P12Pl?P16P17?TP30P31P32P33F34P2I?35P22P36P23P37P24KTAI4KTAL1P242NDP27393S37恥35343332313029軸z?262524232221圖3-3總電路圖第4章軟件設(shè)計(jì)4.1主程序設(shè)計(jì)節(jié)日彩燈控制器設(shè)計(jì)的功能是：當(dāng)在沒(méi)有任何按鍵按下時(shí)，8個(gè)LED燈均呈現(xiàn)滅燈的狀態(tài)，并一直在等待按鍵的按下。當(dāng)按下開(kāi)始鍵SO鍵后，8個(gè)LED燈自上而下循環(huán)流動(dòng)，檢測(cè)有沒(méi)有按下停止鍵即 S1，若按下停止鍵S1則立即停 止流動(dòng)，否則檢測(cè)是否按下按鍵 S2或者按鍵S3,若都沒(méi)有按下則燈繼續(xù)保持原 先的狀態(tài)流動(dòng)。當(dāng)按鍵S3被按下，燈自下而上流動(dòng)，同樣也

12、要檢測(cè)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(dòng)。同理，當(dāng)按鍵S2被按下時(shí), 燈自上而下流動(dòng)，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(dòng)。當(dāng)既按下S2又按下S3時(shí)，燈將先自上而下流動(dòng)，后自下而上流動(dòng)。 通過(guò)四 個(gè)鍵S1、S2、S3、S4的控制，實(shí)現(xiàn)彩燈的亮、滅和彩燈的流動(dòng)顯示，以及在不 同情況下的彩燈的流動(dòng)變換。這是整個(gè)節(jié)日彩燈的完整控制與流動(dòng)過(guò)程。節(jié)日彩燈控制器的主程序流程圖如圖4-1所示LED燈子程序設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中的LED燈的流動(dòng)有兩個(gè)方向，分別為自上而下和自下而上，無(wú) 論是哪種方式，其LED燈的子程序都是一樣的過(guò)程。首先賦初值，取表中的數(shù)，將數(shù)值給P1

13、口，然后判斷LED燈是否循環(huán)完了8次。如果循環(huán)完8次則對(duì)應(yīng)LED燈亮，并延時(shí)輸出。如果沒(méi)有循環(huán)完 8次, 將返回原處重新開(kāi)始。因而得到流程圖為圖 4-2所示。圖4-2 LED燈子程序流程圖4.2延時(shí)子程序設(shè)計(jì)對(duì)于LED燈循環(huán)顯示程序來(lái)說(shuō)，由于單片機(jī)運(yùn)行速度非?？?，以至于當(dāng)燈 亮?xí)r人眼看不見(jiàn)，不方便檢測(cè)與監(jiān)控，因此在程序中需要添加延時(shí)子程序。同時(shí) 延時(shí)子程序還可以有效的防止抖動(dòng)。延時(shí)子程序運(yùn)用了兩個(gè)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(shí)時(shí)間為100z。延時(shí)子程序的流程圖如圖4-3所示圖4-3 子程序流程圖源程序#in clude#defi ne uint un sig ned

14、int#defi ne uchar un sig ned char void san();void wu();void delay(ui nt);sbit key2=P3p關(guān)閉彩燈的開(kāi)關(guān)sbit key仁P3M;/啟動(dòng)彩燈的開(kāi)關(guān)sbit key3=P3A3;/控制彩燈右移的開(kāi)關(guān) sbit key4=P3A1；/控制彩燈左移的開(kāi)關(guān) uchar temp;/定義一個(gè)無(wú)符號(hào)字符型數(shù)據(jù)變量 uchar tempi;/定義一個(gè)無(wú)符號(hào)字符型數(shù)據(jù)變量 uchar temp2;/定義一個(gè)無(wú)符號(hào)字符型數(shù)據(jù)變量 uint a;int c;void ma in() 主程序while(1)/判斷哪個(gè)開(kāi)關(guān)被按下if(k

15、ey 仁=0) sa n();if(key2=0) P1=0 xff; if(key3=0) sa n();if(key4=0) wu();void san()uchar table=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7,0 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7f; 定義一個(gè)數(shù)組 for(a=0;a0;x-) for(y=z;y0;y-);void wu()uchar table1=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7,0 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7f; 定義一個(gè)數(shù) 組for(c=7;c-1;c-)temp1=table1c;/將數(shù)組賦值給變量temp1P

16、仁 temp1;delay(300);延時(shí)第5章結(jié)論在本次課程設(shè)計(jì)中，我們用的是 Multisim軟件畫(huà)圖，然后經(jīng)過(guò)不斷地仿真、 調(diào)試成功。最后根據(jù)本設(shè)計(jì)做出實(shí)物并與計(jì)算機(jī)相連，完成整個(gè)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)做的是實(shí)物，我主要負(fù)責(zé)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(xiě)入到了單片機(jī)當(dāng)中，然后實(shí)現(xiàn)了 LED燈的從上往下，從下往上，以及 反復(fù)往返流動(dòng)。本次設(shè)計(jì)主要運(yùn)用C語(yǔ)言對(duì)單片機(jī)進(jìn)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(shí)程序。主程序要根據(jù)題目要求 畫(huà)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(gè)流動(dòng)方向，設(shè)置不同的初值及移動(dòng)的方向就可以獲得。 而延時(shí)程序根據(jù)延時(shí)時(shí)間利用for 循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)。編程之后，修改錯(cuò)誤，進(jìn)行調(diào)試。這次設(shè)計(jì)燈的流動(dòng)方式是可以有好多種的，但是時(shí)間有限，我們只完成了老師給的任務(wù)。在這次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程 中，我們既鍛煉了自己的思考能力，又加強(qiáng)了我們思考問(wèn)題的完整性和與實(shí)際生 活聯(lián)系的可行性。參考文獻(xiàn)高峰.單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)M.科學(xué)出版社，2007張志良單片機(jī)原理與控制技術(shù)M.機(jī)械工業(yè)出版社,2007譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)出版社，