基于AT-89C51單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告彩燈控制器

.PAGE.-..-可修遍-單位代碼學(xué)號(hào)1201050052分類號(hào)密級(jí)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計(jì)院〔系〕名稱專業(yè)名稱學(xué)生指導(dǎo)教師2015年10月27日..-.摘要隨著人民生活水平的提高和對(duì)身邊產(chǎn)品要求多樣話的增強(qiáng)，簡(jiǎn)單的單一彩燈已經(jīng)不能滿足人民的需要。新型LED彩燈控制器講會(huì)解決LED下等單一的情況。而這需要借助于我們市場(chǎng)上的單片機(jī)，單片機(jī)即微型計(jì)算機(jī)，是集CPU、RAM、ROM、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、和多種借口于一體的微控制器。LED彩燈控制器將會(huì)用到，起定時(shí)計(jì)數(shù)的功能，在單片幾中我們常見(jiàn)的就是51系列的單片機(jī)，它是單片機(jī)中最為典型和最有代表性的一種，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。本課題設(shè)計(jì)用單片機(jī)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(jì)方法，以AT-89C51單片機(jī)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(shí)現(xiàn)對(duì)LED彩燈進(jìn)展控制。本系統(tǒng)具有體積小、硬件少、電路構(gòu)造簡(jiǎn)單及容易操作等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵字：LED彩燈；AT89C51單片機(jī)；彩燈控制器；模塊設(shè)計(jì)..-.目錄1、緒論11.1課題簡(jiǎn)介11.2設(shè)計(jì)目的22、總體設(shè)計(jì)32.1設(shè)計(jì)思路32.2原件清單43、硬件設(shè)計(jì)43.1AT89C5143.2控制原理73.3程序框圖84、設(shè)計(jì)步驟84.1硬件設(shè)計(jì)84.2單片機(jī)時(shí)鐘電路84.3復(fù)位電路94.4控制電路94.5工作電路95、軟件設(shè)計(jì)115.1設(shè)計(jì)要求115.2軟件的流程圖115.3程序設(shè)計(jì)126、軟件調(diào)試18完畢語(yǔ)16致17參考文獻(xiàn)17..1．緒論1.1課題簡(jiǎn)介單片機(jī)全稱叫單片微型計(jì)算機(jī)〔SingleChipMicroputer〕,是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能〔可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路〕集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的平安保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)疇：1.在智能儀器儀表上的應(yīng)用：,例如精細(xì)的測(cè)量設(shè)備2.在工業(yè)控制中的應(yīng)用：用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。3.在家用電器中的應(yīng)用可從手機(jī)，機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無(wú)線通信、再到日常工作中隨處可見(jiàn)的移動(dòng)，集群移動(dòng)通信，無(wú)線電對(duì)講機(jī)等。5.單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用：例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。6.在各種大型電器中的模塊化應(yīng)用：如音樂(lè)集成單片機(jī)，看似簡(jiǎn)單的功能，微縮在純電子芯片中〔有別于磁帶機(jī)的原理〕，就需要復(fù)雜的類似于計(jì)算機(jī)的原理。本設(shè)計(jì)著重在于分析計(jì)算器軟件和開(kāi)發(fā)過(guò)程中的環(huán)節(jié)和步驟，并從實(shí)踐經(jīng)歷出發(fā)對(duì)計(jì)算器設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的分析和研究。本系統(tǒng)就是充分利用了8051芯片的I/O引腳。系統(tǒng)以采用MCS-51系列單片機(jī)Intel8051為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)LED流水燈系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)8個(gè)LED霓虹燈的左、右循環(huán)顯示，并實(shí)現(xiàn)循環(huán)的速度可調(diào)。1.2設(shè)計(jì)目的1.學(xué)習(xí)根本理論在實(shí)踐中綜合運(yùn)用的初步經(jīng)歷，掌握電路設(shè)計(jì)的根本方法、設(shè)計(jì)步驟，培養(yǎng)綜合設(shè)計(jì)與調(diào)試能力。2.掌握匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)方法。3.培養(yǎng)實(shí)踐技能，提高分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。1.3設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1．彩燈用8個(gè)發(fā)光二極管代替。2．電路具有控制彩燈點(diǎn)亮右移、左移、全亮及全滅等功能〔用按鍵切換彩燈狀態(tài)〕3、彩燈兩點(diǎn)移動(dòng)時(shí)間間隔為0.5秒。2．總體設(shè)計(jì)思路2.1設(shè)計(jì)思路本課題使用AT89C51單片機(jī)時(shí)無(wú)須外擴(kuò)存儲(chǔ)器。因此，本流水燈實(shí)際上就是一個(gè)帶有八個(gè)發(fā)光二極管的單片機(jī)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(gè)單片機(jī)。如果要讓接在P1.0口的LED1亮起來(lái)，那么只要把P1.0口的電平變?yōu)榈碗娖骄涂梢粤?；相反，如果要接在P1.0口的LED1熄滅，就要把P1.0口的電平變?yōu)楦唠娖剑煌?，接在P1.1～P1.7口的其他7個(gè)LED的點(diǎn)亮和熄滅的方法同LED1。因此，要實(shí)現(xiàn)流水燈功能，我們只要將發(fā)光二極管LED1～LED8依次點(diǎn)亮、熄滅，8只LED燈便會(huì)一亮一暗的做流水燈了。同樣的道理，可以讓8個(gè)燈左移點(diǎn)亮，全亮、全滅。在此我們還應(yīng)注意一點(diǎn)，由于人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)以及單片機(jī)執(zhí)行每條指令的時(shí)間很短，我們?cè)诳刂贫O管亮滅的時(shí)候應(yīng)該延時(shí)一段時(shí)間，否那么我們就看不到"流水〞效果了。在此根底上，增加外擴(kuò)設(shè)備，利用74LS373和8255擴(kuò)展成24個(gè)LED燈循環(huán)顯示。2.2.原件清單元件名稱型號(hào)數(shù)量/個(gè)用途單片機(jī)AT89S511控制核心晶振12MHZ1晶振電路電容30pF2晶振電路電阻Respack88上位電阻電阻10k4開(kāi)關(guān)電阻電阻10k1復(fù)位電路電源+5v1提供電源撥碼開(kāi)關(guān)BUTTON4發(fā)出信號(hào)LEDLed_red3顯示電路Led_blue3Led_green23．硬件設(shè)計(jì)3.1AT89C511.芯片由UNTITLED—ISISPROFESSIONAL實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供〔AT89C51〕1〕主要特性：與MCS-51兼容4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保存時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：0Hz—24Hz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定128*8位部RAM32可編程I/O線5個(gè)中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片震蕩器和時(shí)鐘電路2〕管腳說(shuō)明：①電源引腳

Vcc〔40腳〕：典型值＋5V。

Vss〔20腳〕：接低電平。②外部晶振

XTAL1、XTAL2分別與晶振兩端相連接。③輸入輸出口引腳：

P0口：I/O雙向口。作輸入口時(shí)，應(yīng)先軟件置"1〞。

P1口：I/O雙向口。作輸入口時(shí)，應(yīng)先軟件置"1〞。

P2口：I/O雙向口。作輸入口時(shí)，應(yīng)先軟件置"1〞。

P3口：I/O雙向口。作輸入口時(shí)，應(yīng)先軟件置"1〞。④控制引腳：

RST、ALE/-PROG、-PSEN、-EA/Vpp組成了MSC-51的控制總線。

RST〔9腳〕：復(fù)位信號(hào)輸入端〔高電平有效〕。

ALE/-PROG(30腳〕：地址鎖存信號(hào)輸出端。

第二功能：編程脈沖輸入。-PSEN〔29腳〕：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。-EA/Vpp(31腳〕：外部程序存儲(chǔ)器使能端。

第二功能：編程電壓輸入端〔+21V〕。3〕AT89C51單片機(jī)的P口特點(diǎn)：

P0口：是一個(gè)8位漏極開(kāi)路輸出型雙向I/O端口。作為輸出端口時(shí)，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL輸入，對(duì)端口寫1時(shí)，又可作高阻抗輸入端用。在訪問(wèn)外部程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，它是時(shí)分多路轉(zhuǎn)換的地址〔低8位〕/數(shù)據(jù)總線，

在訪問(wèn)期間將激活部的上拉電阻。P1口：P1口是一個(gè)帶有部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P1口的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)〔吸收或輸出電流方式〕4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫1時(shí)，通過(guò)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可作輸入口。P2口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)椴坑猩侠娮瑁切┍煌獠啃盘?hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流〔Iil〕。P2口：P2口是一個(gè)帶有部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2口的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)〔吸收或輸出電流方式〕4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫1時(shí)，通過(guò)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可作輸入口。P2口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)椴坑猩侠娮?，那些被外部信?hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流〔Iil〕。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)和16位外部地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器〔如執(zhí)行MOVXDPTR〕時(shí)，P2口送出高8位地址。在訪問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器〔如執(zhí)行MOVXRI〕時(shí)，P2口引腳上的容〔就是專用存放器(SFR)區(qū)中的P2存放器的容〕，在整個(gè)訪問(wèn)期間不會(huì)改變。P3口：P3口是一個(gè)帶有部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3口的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)〔吸收或輸出電流方式〕4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫1時(shí)，通過(guò)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可作輸入口。P3口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)椴坑猩侠娮?，那些被外部信?hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流〔Iil〕?！?〕排阻的作用所謂排阻就是假設(shè)干個(gè)參數(shù)完全一樣的電阻，它們的一個(gè)引腳都連到一起，作為公共引腳。其余引腳正常引出。所以如果一個(gè)排阻是由n個(gè)電阻構(gòu)成的，那么它就有n+1只引腳，一般來(lái)說(shuō)，最左邊的那個(gè)是公共引腳。它在排阻上一般用一個(gè)色點(diǎn)標(biāo)出來(lái)。排阻一般應(yīng)用在數(shù)字電路上，比方：作為某個(gè)并行口的上拉或者下拉電阻用。使用排阻比用假設(shè)干只固定電阻更方便。3．2、控制原理新型LED彩燈分為2局部，即彩燈控制器〔主控模塊〕和管LED板模塊〔受控模塊〕。彩燈控制器可直接與220V交流市電相連接，經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)電源變換，輸出直流工作電壓，一方面為管LED模塊提供12V工作電源，另一方面為主控模塊單片機(jī)系統(tǒng)〔彩燈控制器〕提供5V工作電源。整個(gè)系統(tǒng)工作由軟件程序控制運(yùn)行，根據(jù)需要，用戶可以在LED彩燈工作時(shí)通過(guò)主控模塊上的按鍵來(lái)設(shè)定亮燈時(shí)間和燈光閃動(dòng)頻率。上電后系統(tǒng)經(jīng)過(guò)初始化，查詢是否有功能切換鍵按下：有，那么進(jìn)入用戶設(shè)定模式狀態(tài)；無(wú)，那么進(jìn)入默認(rèn)缺省工作狀態(tài)。在用戶設(shè)定模式狀態(tài)下，用戶可以根據(jù)個(gè)人愛(ài)好及不同場(chǎng)合的需要來(lái)指定調(diào)用哪些模式，同樣如果想進(jìn)入用戶設(shè)定模式狀態(tài)，只需按下功能切換鍵即可。LED板模塊設(shè)計(jì)主要器件有LED彩燈〔紅、綠、藍(lán)〕、移位觸發(fā)模塊芯片CD4076等。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用彩燈長(zhǎng)度需要，可將不同數(shù)量的該管LED模塊實(shí)現(xiàn)級(jí)連，組成一個(gè)完整的LED彩燈。考慮到功率損耗，LED板模塊之間接口處用信號(hào)正向驅(qū)動(dòng)模塊芯片MC4049連接。每個(gè)LED板模塊上均勻分布3種顏色LED燈，在實(shí)際制作PCB時(shí)采用紅、綠、藍(lán)3色互隔焊接方式，在電路板上把LED發(fā)光管按順序L1(紅)、L2(綠)、L3(藍(lán))、L4(紅)、L5(綠)、L6(藍(lán))……依次均勻焊在板上成一條直線。3．3、程序框圖開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)輸入AT89C5１單片機(jī)流水燈圖14．設(shè)計(jì)步驟4.1硬件設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成微機(jī)系統(tǒng)的實(shí)體和裝置，通常由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入接口電路和輸入設(shè)備、輸出接口電路和輸出設(shè)備等組成。單片機(jī)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)硬件的芯片，在實(shí)際應(yīng)用中，通常很難直接和被控對(duì)象進(jìn)展電氣連接，必須外加各種擴(kuò)展接口電路、外部設(shè)備、被控對(duì)象等硬件和軟件，才能構(gòu)成一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)選用以AT89S51單片機(jī)為主控單元。顯示局部：8個(gè)LED燈循環(huán)亮滅。4.2單片機(jī)時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)展工作。 在MCS-51芯片部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳X1，輸出端為引腳X2，在芯片的外部跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反響電路，就構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。此電路采用12MHz的石英晶體。時(shí)鐘電路如下列圖：圖24.3復(fù)位電路電阻的作用是用于上電復(fù)位的，VCC以上電，由于電容兩端電壓不能突變，所以RST上為高電平，然后電容放電，RST就為低電平了，還可以用手動(dòng)復(fù)位，此電路應(yīng)用自動(dòng)復(fù)位。圖34.4控制電路控制電路用于控制工作電路的工作情況，根據(jù)要求來(lái)控制電路，本電路的控制電路用來(lái)控制流水燈的工作情況，當(dāng)按下1、2、3、4各個(gè)開(kāi)關(guān)時(shí)，電路具有左移、右移、全亮、全沒(méi)的功能，具體的控制電路如下：圖44.5工作電路1〕工作電路就是根據(jù)總的電路的指令，來(lái)反響工作情況。本電路的流水燈電路具體的如下：圖52〕根據(jù)各個(gè)模塊的功能及他們的信號(hào)傳輸，連接電路如下：圖65．軟件設(shè)計(jì)5.1設(shè)計(jì)要求本系統(tǒng)的功能就時(shí)實(shí)現(xiàn)流水燈的循環(huán)點(diǎn)亮，主要有四個(gè)功能，第一，按下第一個(gè)按鈕，彩燈向上點(diǎn)亮循環(huán)，按下第二個(gè)，彩燈向下循環(huán)點(diǎn)亮，按下第三個(gè)，彩燈全亮，按下第四個(gè)，彩燈全滅。彩燈用8個(gè)發(fā)光二極管代替。電路具有的控制彩燈點(diǎn)亮右移、左移、全亮及全滅的功能用按鍵切換彩燈狀態(tài)，彩燈兩點(diǎn)移動(dòng)時(shí)間間隔為0.5秒。5.2、軟件的流程圖：開(kāi)場(chǎng)開(kāi)場(chǎng)讀入四個(gè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)判斷開(kāi)關(guān)狀態(tài)燈左移點(diǎn)亮燈右移點(diǎn)亮燈全亮燈全滅燈流動(dòng)運(yùn)行或全亮全滅無(wú)輸入圖75.3、程序設(shè)計(jì) ORG0000H;單片機(jī)上電后從00000H地址執(zhí)行 AJMPSTART;跳轉(zhuǎn)到主程序存放地指出 ORG0030H;設(shè)置主程序開(kāi)場(chǎng)地址START: MOVSP,#60H;設(shè)置堆棧起始地址為60H MOVDPTR,#TAB;把TAB表首地址送入DPTRSTART1: JNBP0.0,LOOP1;判斷P0.0處開(kāi)關(guān)是否閉合 JNBP0.1,LOOP2;判斷P0.1處開(kāi)關(guān)是否閉合 JNBP0.2,LOOP3;判斷P0.2處開(kāi)關(guān)是否閉合 JNBP0.3,LOOP4;判斷P0.3處開(kāi)關(guān)是否閉合AJMPSTART1;如果沒(méi)有開(kāi)關(guān)閉合重新檢測(cè)LOOP1: CLRA;累加器清零 MOVCA,A+DPTR;取數(shù)值表中的數(shù)CJNE:A,#11111111B,SHOW1;檢查左移完畢標(biāo)志 AJMPSTART;左移完畢重新檢測(cè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)SHOW1: MOVP1,A;將數(shù)據(jù)送到P1口 ACALLDELAY;調(diào)用延時(shí)子程序 INCDPTR;取數(shù)據(jù)表指針指向下一數(shù)據(jù) AJMPLOOP1;繼續(xù)查表取數(shù)據(jù)LOOP2: MOVA,#09H;設(shè)定累加器的初始值 MOVCA,A+DPTR;取數(shù)值表中的數(shù) CJNEA,#00000000B,SHOW2;檢查右移完畢標(biāo)志 AJMPSTART;右移完畢重新檢查開(kāi)關(guān)狀態(tài)SHOW2: MOVP1,A;將數(shù)據(jù)送到P1口 ACALLDELAY;調(diào)用延時(shí)子程序 INCDPTR;取數(shù)據(jù)表指針指向下一數(shù)據(jù) AJMPLOOP2;繼續(xù)查表取數(shù)據(jù)LOOP3: MOVA,#08H;設(shè)定累加器初始值 MOVCA,A+DPTR;取數(shù)值表中的數(shù) MOVP1,A;將數(shù)據(jù)送到P1口 AJMPSTART;全滅完畢重新檢測(cè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)LOOP4: MOVA,#11H;設(shè)定累加器初始值 MOVCA,A+DPTR;取數(shù)值表中的數(shù) MOVP1,A;將數(shù)據(jù)送到P1口 AJMPSTART;全滅完畢重新檢測(cè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)DELAY: MOVR0,#10;延時(shí)一段時(shí)間D0: MOVR1,#200D1:MOVR2,#123NOPD2: DJNZR2,D2DJNZR1,D1DJNZR0,D0 RET;子程序返回TAB:DB11111110BDB11111101BDB11111011BDB11110111BDB11101111BDB11011111BDB10111111BDB01111111BDB11111111BDB01111111BDB10111111BDB11011111BDB11101111BDB11110111BDB11111011BDB11111101BDB11111110BDB00000000BEND;程序完畢6．軟件調(diào)試軟件調(diào)試一般分為以下四個(gè)階段：

編寫程序并