LED灯循环显示速度的遥控器控制设计课程设计论文

单片机原理及接口技术 设 计 说 明 书LED 灯循环显示速度的遥控器控制设计一课程设计的目的1.进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理。2.掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性，控制方法。3.通过课程设计，掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术。4.通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。5.通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，了解开发一单片机应用系统的全过程，为今后从事相应开发打下基础。二课程设计的基本要求1.认真认识设计的意义，掌握设计工作程序，学会使用工具书和技术参考资料，并培养科学的设计思想和良好的设计作风。2.提高模型建立和设计能力，学会应用相关设计资料进行设计计算的方法。3.提高独立分析、解决问题的能力，逐步增 强实际应用训练。4.课程设计的说明书要求简洁、通顺， 计算正确， 图纸 表达内容完整、清楚、 规范。5.课程设计说明书封面格式要求见天津城市建设学院课程设计教学工作规范附表 1。三课程设计具体要求a) 要求每位同学独立完成设计任务。b) 原理 图设计1.原理图设计要符合项目的工作原理，连线要正确。2.图中所使用的元器件要合理选用，电阻、 电容等器件的参数要正确标明。3.原理图要完整，CPU、外围器件、外扩接口、输入/ 输出装置要一应俱全。c) 程序调计1.根据要求，将总体功能分解成若干个子功能模块，每个功能模块完成一个特定的功能。2.根据总体要求及分解的功能模块，确定各功能模块之间的关系，设计出完整的程序流程图。d) 程序 调试1.编写相关程序，并进行仿真。2.将程序下载到单片机，进行运行调试。e) 设计说明书1.原理图设计说明简要说明设计目的，原理图中所使用的元器件功能及在图中的作用，各器件的工作过程及顺序。2.程序设计说明对程序设计总体功能及结构进行说明，对各子模块的功能以及各子模块之间的关系作较详细的描述。3.画出工作原理图，程序流程图并给出相应的程序清单。四 设计任务STC12C5A60S2（引脚排序及基本功能同 AT89S51）作为主控芯片， 设计 LED 灯循环显示速度的控制电路。一是设计 74LS273 扩展 8 个 LED 显示；二是设计遥控接收电路，作为 LED 循环显示速度的参数输入；三是设计根据不同的输入参数改变 LED 循环显示速度的程序；四是扩展 MAX7219 或 LCD1602 作为相关输入参数的显示。目 录第 1 章.总体设计方案 .11.1主要设计模块概述 .11.1.1 关于 AT89C51的介绍 .11.1.2关于遥控器工作方式的介绍 .11.1.3 LED灯循环及速度值的显示 .21.2设计实现原理 .31.2.1实现设计的大体思路 .31.2.2 总体思路流程框图 .4第 2 章 硬件电路设计 .52.1 LED小灯点亮模块 .52.2 LCD1602显示数据模块 .52.3完整电路图设计 .6第 3 章软件编程设计 .73.1 各模块程序设计 .73.1.1 LED小灯的循环点亮编程 .73.1.2遥控器编程 .83.2 总的整合程序 .9第 4 章 实际应用结果 .104.1模块仿真 .104.1.1 LED小灯循环显示仿真图： .104.1.2 LCD1602仿真显示 .104.2总图仿真结果 .11第 5 章 课设心得体会 .12附录 .13附录 .14附录 .18附录 .19参考文献 .211第 1 章. 总体设计方案1.1 主要设计模块概述本次课程设计要求以 AT89C51作为主控芯片，以 LCD1602液晶为显示，通过遥控器控制来达到使 LED流水灯的流动速度改变。1.1.1 关于 AT89C51 的介绍AT89C51是一种带 4K字节 FLASH存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能 CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051 是一种带 2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 1000次。该器件采用 ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8位 CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051 是它的一种精简版本。在本次课程设计里，主要用到了两个 I/O端口，分别是 P0口和 P1口。P0 口为一个 8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收 8TTL门电流。当 P0口的管脚第一次写 1时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在 FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0 输出原码，此时 P0外部必须接上拉电阻。P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8位双向 I/O口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL门电流。根据本次课设的需求，我们让 P0做主控芯片的输出端口和 LCD的输入端口，通过这个端口，将数据传送到 LCD1602液晶上，使该液晶显示当前速度直。至于LED流水灯的显示效果，我们就通过 P1口来达到数据传送的目的。我们通过软件编程来实现 LED小灯的循环和显示。1.1.2 关于遥控器工作方式的介绍针对课程设计的要求，我们采用红外遥控器，通过给外部中断一个开中断信号并且经过红外接收模块处理后使外部信息以不均匀的时序码形式传输给主控芯片，已达到对 LED等亮度的控制.红外遥控器的发送数据要依据规定的数据格式。具体的发送格式如下图：2图 1.1 遥控数据发送格式遥控器的接收数据部分是将从遥控器接收到的数据信号进行放大之后在传输到主控芯片里进行下一步的操作。1.1.3 LED 灯循环及速度值的显示（1）根据课设要求，我们用 IED灯来客观的反映在不同的档位下小灯的不同的循环速度。LED（Light Emitting Diode）即发光二极管，它是一种固态的半导体器件，可以直接把电转化为光。LED 的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。它通过将电压加在 LED的 PN结两端，使 PN结本身形成一个能级（实际上，是一系列的能级） ，然后电子在这个能级上跃变并产生光子来发光的。所以我们通过软件编程在程序中利用中断程序来控制相邻的小灯之间亮灯的交换需要等待的时间来达到不同的循环点亮速度的效果（2）针对小灯不同循环速度显示不同数值的要求，我们应用 LCD1602来显示。LCD1 602 液 晶 也 叫 1602字 符 型 液 晶 ， 它 是 一 种 专 门 用 来 显 示 字 母 、 数 字 、 符 号 等 的 点 阵 型 液 晶 模 块 。 1602 识 别 的 是ASCII 码 ， 试 验 可 以 用 ASCII 码 直 接 赋 值 ， 在 单 片 机 编 程 中 还 可 以 用 字 符 型 常 量 或 变 量 赋 值 .它 与AT89C51 主 控 芯 片 链 接 如 图 1.2 所 示 ：3图 1.2 LCD1602连接主控芯片LCD1602的程序写入需要遵守一系列的时许规律，具体如图 1.3：4图 1.3 LCD1602写操作时序根据图 1.3对需要显示的数据（8 位二进制代码）进行写程序和命令程序的编写就可以顺利的在显示屏上的看到想要显示的数据。1.2 设计实现原理1.2.1 实现设计的大体思路首先，我们用红外遥控器发出一段 NEC格式的信号，将信号发送给接收端，接收端将信号放大并将信号传送至外部中断 INT0口，通过软件编程对时序信号进行解码，然后将解码后的数据送入循环程序，编程使这个数据能控制循环程序中进入中断的次数，中断在程序中循环的次数不同，那么小灯的循环点亮的时间间隔也发生变化，例如：当遥控器送入程序一个”2”时，程序中的中断会循环两次下一个小灯亮，让每次循环的时间固定为 50ms的话，那么两次循环就是 100ms，也就是说上一个小灯两 100MS后会熄灭，紧接着下一个小灯就点亮。当遥控器送入程序一个”3”时，程序中的中断会循环三次下一个小灯才会亮，那么上一个小灯和下一个小灯熄灭和点亮交换的时间就会变成 150ms。通过这种对中断次数控制