單片機(jī)花樣彩燈課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、<p><b>　　1、引言</b></p><p>　　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(lái)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

2、同時(shí)間段的需要來(lái)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(guò)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(hù)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)。 </p><p>　　事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多的計(jì)算機(jī)。現(xiàn)代人類(lèi)生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。手機(jī)、電話(huà)、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電

3、腦配件中都配有1-2部單片機(jī)。而個(gè)人電腦中也會(huì)有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作。汽車(chē)上一般配備40多部單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺(tái)單片機(jī)在同時(shí)工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過(guò)PC機(jī)和其他計(jì)算的總和，甚至比人類(lèi)的數(shù)量還要多。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)是學(xué)完一門(mén)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(kāi)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

4、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(wèn)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(guò)程和進(jìn)行方式，培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，特別是總體電路設(shè)計(jì)能力。通過(guò)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)的基本技能。</p><p>　　該程序示例了單片機(jī)鍵盤(pán)控制p1口流

5、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(guò)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(wèn)題，講究合作才能取得最后的成功！</p><p><b>　　2、設(shè)計(jì)原理</b></p><p>

6、　　2.1 MCS51單片機(jī)</p><p><b>　　引腳說(shuō)明</b></p><p>　　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(shuō)明如下：</p><p>　　1、主電源引腳Vss和Vcc</p><p><b>　?、?Vss接地</b></p

7、><p>　?、?Vcc正常操作時(shí)為+5伏電源</p><p>　　2、外接晶振引腳XTAL1和XTAL2</p><p>　?、?XTAL1內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶體的一個(gè)引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接地。 </p><p>　　② 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

8、腳接外部振蕩源。</p><p>　　3、控制或與其它電源復(fù)用引腳RST/VPD，ALE/，和/Vpp</p><p>　?、?RST/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</p><p>　　在Vcc掉電期間，此引腳可接 圖2-9 8051引腳排列圖</p><

9、p>　　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)。</p><p>　?、?ALE/ 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）周期性地發(fā)出正脈沖信號(hào)。因此，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(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)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

10、。 對(duì)于EPROM型單片機(jī)，在EPROM編程期間，此引腳接收編程脈沖（功能）</p><p>　?、?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，在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)兩次有效。同樣可以驅(qū)動(dòng)八LSTTL輸入。</p><p>　　④ /Vpp 、 /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)/Vpp為高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，當(dāng)/Vpp 為低電平時(shí)，則

11、訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。</p><p>　　對(duì)于EPROM型單片機(jī)，在EPROM編程期間，此引腳上加21伏EPROM編程電源（Vpp）。</p><p>　　4、輸入/輸出引腳P0.0 - P0.7，P1.0 - P1.7，P2.0 - P2.7，P3.0 - P3.7。</p><p>　?、?P0口（P0.0 - P0.7）是一個(gè)8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口，在訪問(wèn)

12、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(xiàn)，P0口能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)八個(gè)LSTTL負(fù)載。</p><p>　?、?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。。</p><p>　?、?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，在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高8位地址。P2口

13、可以驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)四個(gè)LSTTL負(fù)載。</p><p>　　④ 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</p><p>　　2.2 LED顯示數(shù)碼管</p><p>　　LED有共陰極和共陽(yáng)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(yáng)極則將發(fā)光二極管的陽(yáng)極

14、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）a～g，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，需外加限流電阻</p><p><b>　　。</b></p><p>　　LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)原理圖：</p>&

15、lt;p><b>　　共陽(yáng)極</b></p><p>　　AT89C2051芯片的20個(gè)引腳功能為：</p><p>　　VCC 電源電壓。</p><p><b>　　GND 接地。</b></p><p>　　RST 復(fù)位輸入。當(dāng)RST變?yōu)楦唠娖讲⒈３?個(gè)機(jī)器周期時(shí)，所有I/O引腳

16、復(fù)位至“1”。</p><p>　　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。</p><p>　　XTAL2 來(lái)自反向振蕩放大器的輸出。</p><p>　　P1口 8位雙向I/O口。引腳P1.2～P1.7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

17、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(xiě)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)。</p><p>　　P3口 引腳P3.0～P3.5與P3.7為7個(gè)帶內(nèi)部上拉的雙向I/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(wèn)。P3口的輸出緩沖器能接收20mA的灌電流；P3口寫(xiě)入

18、“1”后，內(nèi)部上拉，可用輸入。P3口也可用作特殊功能口。</p><p><b>　　2.3中斷指令。</b></p><p>　　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)。</p><p>　　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)

19、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。</p><p>　　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。 </p><p>　　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，&

20、lt;/p><p>　?。?）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)。</p><p>　　每個(gè)中斷源有固定的中斷服務(wù)程序的入口地址(稱(chēng)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)。&l

21、t;/p><p>　　(或存放一條轉(zhuǎn)移指令)；而在C語(yǔ)言中是靠Interrupt n的關(guān)鍵字n自動(dòng)設(shè)置的。</p><p>　?。?）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(kāi)中斷即開(kāi)全局中斷開(kāi)關(guān)EA，開(kāi)各中斷源的中斷開(kāi)關(guān)，CPU才能響應(yīng)該中斷源的 中斷請(qǐng)求，其中缺一不可。</p><p>　　（3）從程序表面看

22、來(lái)，主程序和中斷服務(wù)程序好象是沒(méi)有關(guān)連的，只有掌握中斷響應(yīng)的過(guò)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(xiě)高質(zhì)量中斷程序。</p><p><b>　　表2.1 常用中斷</b></p><p><b>　　3、硬件原理圖</b></p><p>　　晶振（12MHz）定時(shí)1秒，對(duì)于12MHz的晶振而言，其時(shí)鐘

23、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)。</p><p><b>　　4、軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1流程圖</b></p><p&

24、gt;<b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p>　　N Y N Y N Y N Y</p><p><b>　　4.2源程序</b></p><p>　　ORG 0

25、000H ;中斷入口程序;</p><p>　　LJMP START</p><p><b>　　ORG 0003H</b></p><p><b>　　RETI</b></p><p><b>　　ORG 000BH</b></p

26、><p><b>　　RETI</b></p><p><b>　　ORG 0013H</b></p><p><b>　　RETI</b></p><p><b>　　ORG 001BH</b></p><p><b>　　

27、RETI</b></p><p>　　CLEAR: RET; ; 初始化程序 </p><p>　　;START:ACALL CLEAR ; 主 程 序 </p><p>　　STAR1:MOV P3,#0FFH</p><p>　　JNB P3.2,FUN2</p>&

28、lt;p>　　JNB P3.3,FUN3 ;關(guān)閉按紐</p><p>　　JNB P3.4,FUN0</p><p>　　JNB P3.5,FUN1</p><p>　　JNB F0,STAR1 ;曾經(jīng)有鍵按下F0置1</p><p><b>　　RET;</b>

29、;</p><p>　　FUN0:LCALL DL10MS ;消除抖動(dòng)</p><p>　　JB P3.4,STAR1</p><p>　　WAITL0:JNB P3.4,WAITL0 ;等待鍵釋放</p><p><b>　　SETB F0</b></p><p>　　

30、FUN01:LCALL FUN00</p><p>　　LCALL STAR1</p><p>　　LJMP FUN01;</p><p>　　FUN1:LCALL DL10MS ;消除抖動(dòng)</p><p>　　JB P3.5,STAR1</p><p>　　WAITL1:JNB P3.5,WAITL

31、1 ;等待鍵釋放</p><p><b>　　SETB F0</b></p><p>　　FUN10:LCALL FUN11</p><p>　　LCALL STAR1</p><p>　　LJMP FUN10;</p><p>　　FUN2:LCALL DL10MS

32、 ;消除抖動(dòng)</p><p>　　JB P3.2,STAR1</p><p>　　WAITL2:JNB P3.2,WAITL2 ;等待鍵釋放</p><p><b>　　SETB F0</b></p><p>　　FUN20:LCALL FUN22</p><p>　　LCALL

33、STAR1</p><p>　　LJMP FUN20;</p><p>　　FUN3:LCALL DL10MS ;消除抖動(dòng)</p><p>　　JB P3.3,STAR1</p><p>　　WAITL3:JNB P3.3,WAITL3 ;等待鍵釋放</p><p><b>

34、　　CLR F0</b></p><p>　　MOV P1,#0FFH ;關(guān)顯示</p><p>　　LJMP STAR1;</p><p>　　FUN00:MOV A,#0FEH ；從P1.0到P1.7移動(dòng)點(diǎn)亮</p><p>　　FUN000:MOV P0,A</p&

35、gt;<p>　　LCALL DL05S</p><p>　　JNB ACC.7,OUT</p><p><b>　　RL A</b></p><p>　　AJMP FUN000</p><p><b>　　OUT: RET;</b></p><p>　　FUN

36、11:MOV A,#0FEH ；從P1.0到P1.7依次點(diǎn)亮</p><p>　　FUN111:MOV P1,A</p><p>　　LCALL DL05S</p><p><b>　　JZ OUT</b></p><p><b>　　RL A</b></p>&

37、lt;p><b>　　ANL A,P1</b></p><p>　　AJMP FUN111;</p><p>　　FUN22:MOV A,#0FEH ；間隔點(diǎn)亮</p><p>　　FUN222:MOV P1,A</p><p>　　LCALL DL01S</p><

38、p><b>　　CPL A</b></p><p><b>　　RL A </b></p><p><b>　　MOV P1,A</b></p><p>　　LCALL DL01S</p><p><b>　　RET;</b></p>

39、<p>　　FUN33: MOV A,#01H ；逐點(diǎn)熄滅</p><p>　　FUN333: MOV P1,A</p><p>　　LCALL DL01S</p><p><b>　　JNZ OUT</b></p><p><b>　　RL A</b>&l

40、t;/p><p><b>　　ORL A,P1</b></p><p>　　AJMP FUN333</p><p>　　DL01S:MOV R2,#0FFH ; 延時(shí)程序 </p><p>　　MOV R7，#02H</p><p>　　LOOP1: DJNZ R2,LOOP

41、1</p><p>　　LOOP5：DJNZ R7，DL512</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DL10MS:MOV R3,#14H</p><p>　　LOOP2: LCALL DL512</p><p>　　DJNZ R3,LOOP2</p>&l

42、t;p><b>　　RET</b></p><p>　　DL05S:MOV R4,#0AH</p><p>　　LOOP3: LCALL DL10MS</p><p>　　DJNZ R4,LOOP3</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DL3

43、0S:MOV R5,#03H</p><p>　　LOOP4:LCALL DL05S</p><p>　　DJNZ R5,LOOP4 </p><p><b>　　RET </b></p><p><b>　　END</b></p><p>　　4.2一秒鐘定時(shí)程序&l

44、t;/p><p>　　MOV B,#0AH ；允許中斷</p><p>　　MOV TMOD,#01H ；工作方式1</p><p>　　MOV TH0,#0B0H </p><p>　　MOV TL0,#3CH</p><p>　　SETB TR0

45、 ；啟動(dòng)計(jì)數(shù)</p><p>　　SETB EA ；開(kāi)中斷</p><p>　　BU:JBC TF0,SHI</p><p><b>　　SJMP BU</b></p><p>　　SHI:MOV TH0,#3CH</p><p>　　MOV TL0,#0B0H

46、</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　5、小結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)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(shū)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)候又為取得一點(diǎn)成功而由衷的高興。</p>&l

47、t;p>　　通過(guò)課程設(shè)計(jì)，我們?cè)鰪?qiáng)了對(duì)單片機(jī)的理解，學(xué)會(huì)查尋資料﹑比較方案，學(xué)會(huì)單片機(jī)的設(shè)計(jì)﹑計(jì)算；進(jìn)一步提高分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力，創(chuàng)造一個(gè)動(dòng)腦動(dòng)手﹑獨(dú)立開(kāi)展電路實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，鍛煉分析﹑解決程序編寫(xiě)問(wèn)題的實(shí)際本領(lǐng)，真正實(shí)現(xiàn)由課本知識(shí)向?qū)嶋H能力的轉(zhuǎn)化；通過(guò)典型程序的設(shè)計(jì)與制作，加深對(duì)基本原理的了解，增強(qiáng)了實(shí)踐能力。</p><p>　　由于我們的能力和水平有限，實(shí)驗(yàn)過(guò)程過(guò)于簡(jiǎn)陋，實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)尚淺，錯(cuò)誤之處在所難免

48、，懇請(qǐng)老師加以糾正，以后不斷學(xué)習(xí)改進(jìn)！</p><p><b>　　6、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 蔡美琴，張為民，沈新群等.MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用［M］.北京：高等教育出版社，1992.</p><p>　　[2] 何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選篇（5）［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1997.</p>