毕业设计（论文）-双色三循环彩灯控制器.doc

密级： nanchang university gongqing college学 士 学 位 论 文（设 计）thesis of bachelor（20112015年）中文题目: 双色三循环彩灯控制器英文题目：double color three circulation lights controller学 院：南昌大学共青学院系 别：信息工程系专业班级：11级电子信息工程学生姓名：学 号：指导教师：二 一五年六月 学士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。本人签名： 日期： 南昌大学共青学院毕业设计（论文） 摘要摘 要循环彩灯控制器系统的电路多种多样，循环方式更加五花八门。并且还有专门的可编程的循环彩灯集成控制电路，绝大多数的循环彩灯控制电路是用数字电路来实现的。比如，大多数利用彩灯控制器是由中规模集成电路实现的。但本次设计的双色三循环彩灯控制器是用单片机编程来实现，其特点外围电路简单，主要由单片机、控制电路、显示电路构成，故障检测更加方便。关键词：单片机，编程，发光二极管iabstractcirculation lights has various circuit and the control system of circulation way more multifarious. and there is special the cycle of programmable lights integrated control circuit, the vast majority of circulation lights control circuit is made of digital circuit to realize. for example, most use lights controller is made up of medium scale integrated circuit implementation. but the design of double color three circular lights controller is to realize with microcontroller programming, the characteristics of the peripheral circuit is simple, mainly by the monolithic integrated circuit, control circuit and display circuit, fault detection is more convenient.keywords：single chip microcomputer, programming，light-emitting diodes (leds)ii 南昌大学共青学院毕业设计（论文） 目录目 录摘要i abstractii 第一章 前 言1 1.1 课题背景1 1.2 课题研究的目的和意义1 1.3 双色三循环彩灯控制器设计的任务与要求2 第二章 系统的方案设计3 2.1方案比较3 2.2方案论证4 2.3方案选择5 第三章 硬件系统设计6 3.1 硬件系统框架6 3.2 单片机最小系统电路6 3.2.1 复位电路10 3.2.2 总结123.3 模块电路一介绍13 3.4 模块电路二介绍14 3.4.1 循环控制模块14 3.4.2 延时控制模块173.5 模块电路三介绍18 3.5.1 发光二极管19 3.5.2 排阻213.6 系统总成及设计要求的实现21 第四章 软件系统设计22 4.1 软件设计总流程22 4.2 程序说明22 4.2.1 初始化函数22 4.2.2 延时程序234.2.3 显示模块23 4.2.4 延时控制及两灯点亮时间控制程序26 4.2.5 模式判断程序26 第五章 仿真调试28 5.1仿真软件介绍28 5.2仿真结果分析29 第六章 实物的制作与调试31 6.1电路的安装过程31 6.2电路的调试过程31 6.3电路出现的问题及解决方法32 总结34参考文献35致谢36附录a：程序37附录b：双色三循环彩灯控制器的系统原理图41附录c：实物图片42附录d：焊接图片43附录e：仿真图片44iv南昌大学共青学院毕业设计（论文） 第一章 前言第1章 前言1.1 课题背景现在，彩灯已经成为人们日常生活中的一种必不可少的装饰用品，它美观大方，特别是在节日期间，能够增加节日氛围。它蕴涵着丰富的文化底蕴，被广泛地应用于各种店面的装饰。城市中各种各样的彩灯在吸引大家注意的同时，还给城市增添了活力不少。深受人民的喜爱。在日常生活中，人们还将彩灯摆放成各种图案，增添美感。随着电子技术的发展，应用系统向着小型化、快速化、大容量、重量轻的方向发展。科学技术更加贴近人们的生活，向着满足人们需求的方向发展。节日彩灯的设计与制作工艺也一步一步的走向成熟。1.2 课题研究的目的和意义 彩灯是我国普遍流行的传统的民间的综合性的工艺品。彩灯艺术也就是灯的综合性的装饰艺术。自新中国成立以来，彩灯艺术有了更加大的发展空间。由于我国科学技术水平的不断提高，彩灯艺术有了更大的发展空间。人们的生活水平不断的提高，周围的生活环境也在不断的改善，节日期间大街小巷张灯结彩，尤其是节日彩灯，这种彩灯不但颜色多种多样，还可以自己搭配，制作成本低、操作也很简单，因而得到了很广泛的引用。这种彩灯集多种技术以设计制作，把形、色、光、声、动相结合，思想性、知识性、趣味性、艺术性相统一。现如今，彩灯慢慢成为我们日常生活中不可或缺的一部分了，不仅能给我们带来视觉上的享受而且美化我们的生活。随着人们生活水平的提高，环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到很多彩色的霓虹灯。总所周知当今时代是一个充满竞争的时代，各地政府了吸引游客，留住投资者，在城市的各个角落利用霓虹灯造景，实施亮化工程，用来美化环境及树立一个美好的城市形象。 因为led霓虹灯相对于传统霓虹灯来说具有投资小，制作工艺简单，耗电量低，使用寿命长等特点，因此led霓虹灯在现如今应用越来越广泛。但目前市场上各种样式的彩灯控制器大多采用全硬件电路实现，电路的结构复杂、功能比较单一。一旦制成成品之后只能按照固定的模式闪亮；不能根据不同场合、不同时间段的需要来进行相应的调节。同时这种霓虹灯控制器结构往往有芯片过多、电路复杂、功率损耗大等缺点。从功能上来说，传统霓虹灯的亮灯模式相对较少并且亮灯的样式也比较单调，对用户来说缺乏操作性，影响亮灯效果。因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。1.3 双色三循环彩灯控制器设计的任务与要求 利用所学知识制作一个双色三循环方式彩灯控制器。要求如下: 1、控制器有8路输出，每路用双色发光二极管指示。 2、控制器有3重循环方式： 方式a：单绿左移-单绿右移-单红左移-单红右移； 方式b：单绿左移-全熄延时伴声音； 方式c：四灯红闪，四灯绿闪循环。 3、由单刀掷开关控制3种方式，每种方式用单色发光二极管指示。 4、.两灯点亮时间约在0.20.6s间可调，延时时间约在16s间可调。 5、要求用10v电源设计。 完成仿真及具有以上要求的实物 近年来，由于中，大规模集成电路的迅速发展，使得单片机电路的设计发生了很大变化。在设计的时候如果能更加充分的使用单片机的话，不但可以大幅度的减少电路组件数目，还能使电路更加的简捷，而在提高电路可靠性的前提下，还可以降低成本。因此，双色三循环方式彩灯控制器总体方案设计如下： 1、根据设计要求，把双色三循环彩灯控制系统分解成若干个单元系统，电路总单元数应该尽量少，每一个单元都应尽量简单，以便维护，检修。 2、每一个单元电路都是由相应的元器件构成，以实现相应的功能，比如：电源电路；循环方式控制电路；延迟控制电路；延迟响应电路等。 3、各单元电路间在连接时，不但要让所有单元电路在时序上是都协调一致，还要考虑其是否能够满足工作需求，单元电路之间的电气特性必须相互匹配，确保电路能够正常工作。 3南昌大学共青学院毕业设计（论文） 第二章 系统的方案设计第2章 系统的方案设计2.1 方案比较 方案一： 电路组成：此方案电路主要由定时器、计数器以及译码器组成。 二、电路原理与实现：cd4040：12位异步二进制计数器，它仅有2个输入端，即时钟输入端cp和清零端cr。输出端为q1-q12。当清零端cr为高电平时,计数器输出全被清零;当清零端cr为低电平时,在cp脉冲的下降沿完成计数。74lsl38：3-8线译码器,具有3个地址输入端a2、a1、a0 和3个选通端s1、s2、s3以及8个译码器输出端y0y1。 用555定时器组成多谐振荡器，输出频率为f=101hz。由cd4040分频后，高3位q12、q11、q10的输出分别接在74lsl38译码器的a2、a0、a1三端。每隔5s，a0会变化一次；每隔10s，a1变化一次；每隔15s，a2变化一次。使输出端的发光二极管能够按顺序点亮或者熄灭。3、 pcb图设计与生成 1.由整机电路图直接生成网络表。 2. 调用protel pcb，并进行元器件合理布局。3.调用网络表，自动布线。 4.pcb图的调整及打印。元件清单: 电容：0.01uf 1个、0.47uf 1个；电阻：300 1个、 10k 2个；芯片：ne555 1片；74ls138 1片；cd4040芯片 1片；con2跳线接口1个；发光二极管 8个；ic管座：dip8 1个、dip16 2个；电路板1块；导线（红色，黑色）若干 方案二： 电路组成：该循环控制电路由单片机；晶振电路；循环方式控制电路；延迟控制电路；延迟响应电路显示电路组成。 二、电路原理与实现：电路中晶振产生振荡，输出一定频率的矩形脉冲。单片机经过编程，通过p1.0口控制显示方式，p1.1口控制led点亮时间，p1.2口控制延迟时间。p1.3p1.5分别指示三种显示方式，p1.6口为延迟响应。p2.0p2.7口分别接八个红色发光二极管，p3.0p3.7口分别接八个绿色发光二极管，总共16个输出，结合显示三种循环现象。三、pcb图设计与生成 1.由整机电路图直接生成网络表。 2.调用protel pcb，并进行元器件合理布局。3.调用网络表，并自动布线。 4.pcb图的人工调整及打印输出。2.2 方案论证 方案一： 想要得到三种循环现象并不难，只要利用中小型的集成电路就可以实现。电路的核心部分时控制电路，整个系统可以划分为：方式选择及控制模块、延时模块、振荡模块、计数译码模块以及显示模块。其框图如图2.1所示：方式选择振荡器控制电路计数器译码器led显示延时电路蜂鸣器图2.1 双色三循环方式彩灯控制器框图（方案一） 方案二： 本方案是以51单片机为核心，利用单片机外部拓展模块结合单片机，组成主控模块。根据用户需要可以编写若干种亮灯模式。 双色三循环彩灯控制器系统包括5大部分，即显示系统、脉冲震荡系统、核心控件（51主控模块）、复位电路。主控模块，具有控制功能，显示系统是受控模块，由16个（八红八绿）发光二极管组成。脉冲震荡系统是由一个12mhz的晶振及两个电容组成。核心控件主要由51芯片组成，是整个彩灯循环系统的核心是控制彩灯循环点亮等等一切功能的部件。复位开关连接控制器的rst端，实现复位控制。2.3 方案选择 本次设计选择了方案二，原因有以下几点： 第一、单片机的高集成度以及体积小还有其可靠性相对较高。 各个功能部件均集成在同一芯片上，集成度高、体积相对来说就减小了；单片机的抗工业噪音性能相对一般的通用的cpu来说要好，这是由于单片机芯片都是按工业测控环境的要求来设计的，因为单片机的内部布线很短；单片机的程序指令，常数及表格等都已经固化在rom中，不易破坏，由于众多信号通道都集成在同一块芯片内，所以单片机可靠性就更高了。第二、单片机的控制功能强大 。单片机的指令系统非常丰富，这为我们的设计提供了更加便利的条件。 第三、单片机的工作电压低，工作时功耗也低，对于生产便携式产品来说不但方便而且安全。 一般单片机的内部工作电压均在1.8v3.6v，而且单片机内部的工作电流只有几百ua。 第四、单片机的易扩展性。单片机内部有计算机运行时必须的零部件，单片机芯片外部还有许多供扩展用的三总线及并行、串行输入/输出管脚，很容易构成各种规模的计算机应用系统。 第五、单片机的性价比高。 首先单片机的性能好。现在单片机已开始使用dsp等技术，来提高速度以及运行效率。市面上很多单片机的寻址能力已经超过了64kb。目前，有的单片机片内的rom容量可达62mb，ram容量则可达2mb，寻址能力已经达到了1mb和16mb。近年来由于单片机的使用越来越广泛，市场需求量越来越大，单片机生厂商之间的商业竞争更使单片机的售价越来越低。33 南昌大学共青学院毕业设计（论文） 第三章 硬件系统的设计第3章 硬件系统的设计3.1 硬件系统框架由所选方案，双色三循环彩灯控制器主要由以下部分组成：显示系统、脉冲振荡系统、核心控件（51主控模块）、复位电路、主控模块，具有控制功能。核心控件（51主控模块）复位电路脉冲振荡系统显示系统主控模块图3.1 双色三循环方式彩灯控制器系统组成框图3.2 单片机最小系统电路单片机最小系统电路包括:单片机、晶振电路、复位电路。如图3.2图3.2 本次设计所用的单片机为stc89c52rc，该型号的单片机是新一代单片机。在使用的时候，我们可以根据自己的需要选择不同的时钟周期。并且这种单片机的指令代码完全兼容传统51 单片机。主要特性如表3.1：主要特性1、用户可根据需要在6或者12时钟（机器）周期之间任意选择，指令代码完全兼容传统51单片机2、工作电压：5.5v3.3v（5v 单片机）/3.8v2.0v（3v 单片机）3、工作频率范围：040mhz，相当于普通 8051 的 080mhz，实际工 作频率可达 48mhz4、用户应用程序空间为 8k 字节5、片上集成 512 字节 ram6、通用 i/o 口 （32 个） 复位后为： ， p1/p2/p3/p4 是准双向口/弱上拉， p0 口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 i/o 口用时，需加上拉电阻。7、isp（在系统可编程）/iap（在应用可编程） ，在下载程序时，用户不需要用专门的编程器、仿真器，可以直接通过串口下载，效率更高8、具有 eeprom 功能9、具有看门狗功能10、共 3 个 16 位定时器/计数器。即定时器 t0、t1、t211、power down 模式可由外部中断、低电平触发中断方式唤醒，下降沿中断或低电平触发电路，有4路外部中断 12、芯片有通用异步串行口（uart） ，在需要的时候可以利用定时器软件实现多个 uart13、工作温度范围：-40+85（工业级）/075（商业级）14、pdip 封装表3.1 stc89c51rc单片机主要特性stc89c52rc 单片机的工作模式如表3.2表3.2 stc89c51rc单片机的工作模式掉电模式典型功耗0.1a,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序 空闲模式典型功耗 2ma 典型功耗 正常工作模式典型功耗 4ma7ma 典型功耗 掉电模式可由外部中断唤醒stc89c52rc 引脚功能说明如表3.3：3.3 stc89c51rc单片机的引脚功能说明vcc（40 引脚）电源电压vs s（20 引脚）接地p0 端口（p0.0p0.7 p0.7，3932 引脚）p0 口是一个漏极开路的 8 位双向 i/o 口。作为输出端口，每个引脚能驱动 8 个 ttl 负载，对端口 p0 写入 每个引脚能驱动 写入“1”时，可 以作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器时，p0口内部上拉电阻有效。p0 口也可以提供低 8 位 地址和 8 位数据的复用总线以及位数据的复用总线。在 flash rom 编 在 程时，p0 端口接收指令字节端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节则输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻。p1 端口（p1.0p1.7，18 引脚）p1 口是一个8位双向 i/o 口（带内部上拉电阻）。p1 口作输入口使用时，对端口写入1，因为有内部上拉电阻，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流（i） 。利用吸收或者输出电流方式，p1 的输出缓冲器可驱动4 个 ttl 输入。p2 端口（p2.0p2.7，2128 引脚） p2 口是一个8位双向 i/o 口（带内部上拉电阻）。p2 口作输入口使用时，对端口写入1，因为有内部上拉电阻，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流（i）。利用吸收或者输出电流方式，p2的输出缓冲器可驱动4 个ttl输入。 在执行“movx dptr”指令时（访问外部程序存储器和 16 位地址的外部数据存储器），p2 送出高 8 位地址。在执行“movx r1”指令（访问 8 位地址的外部数据存储器）时，p2 口引脚上的内容，在整个访问期间不会改变。在对 flash rom 编程和程序校验期间， p2也接收高位地址和一些控制信号。p3 端口（p3.0p3.7，1017 引脚）p3口是一个8位双向 i/o 口（带内部上拉电阻）。p3口作输入口使用时，对端口写入1，因为有内部上拉电阻，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流（i） 。利用吸收或者输出电流方式，p3的输出缓冲器可驱动4 个 ttl 输入。在对 flash rom 编程或程序校验时，p3 还接收一些控制信号。p3 口除作为一般 i/o 口外，还有其他一些复用功能。rst（9 引脚）复位输入。复位高电平有效，作用是让完成单片机完成初始化操作。ale/ rog （30 引脚） 地址锁存控制信号ale 是在访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。在 flash 编程时，此引脚也用作编程输入脉冲（ 即rog）。在一般情况下，ale可以用作外部定时器或者时钟来使用（因为该引脚一般以晶振六分之一的固定频率输出脉冲）。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ale 脉冲 将会跳过。在需要的时候我们可以通过将地址位 8eh 的 sfr 的第 0 位置“1” ，使得ale 的操作将无效。该无效操作仅ale 在执行 movx 或 mov 指令时有效。否则，ale 将被微弱拉 高。ale 使能标志位（地址位 8eh 的 sfr 的第 0 位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。sen（29 引脚）sen是外部程序存储器选通信号。当 stc89c52rc 从外部程序存储器执行外部代码时， sen在每个机器周 期被激活两次，而访问外部数据存储器时， sen将不被激活。a/vpp （31 引脚）访问外部程序存储器控制信号。 为使能从 0000h 到 ffffh 的外部程序存储器读取指令， a必须接 gnd。注意加密方式 1 时， a将内部锁 定位 reset。为了执行内部程序指令， a应该接 vcc。在 flash 编程期间， a也 接收 12 伏 vpp 电压。xtal1（19 引脚）振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。xtal2（18 引脚）振荡器反相放大器的输入端。 晶振电路:目前一般都是采用12mhz晶振以构成晶振电路。 注意！我们在使用单片机的时候，容易忽视一点：31号引脚ea/vpp在执行复位之前，若接高电平,单片机在复位后从内部rom的0000h开始执行;如果在执行复位之前，接低电平,则单片机在执行复位操作后会从外部rom的0000h开始执行。3.2.1 复位电路一、复位电路的用途 如果把单片机比做我们平常所用的电脑的话，复位电路的作用就相当于电脑重启部分的作用。单片机在运行的过程中，在收到外界因素的影响时有可能程序会跑不动，或者产生混乱，在这个时候我们按下复位按钮，程序就会重新运行起来。 单片机复位电路如图3.3：图3.32、 复位电路的工作原理 在单片机系统中，系统上电启动的时候，系统会自动复位一次；在复位按键按下之后系统会再次再次复位；放开按钮之后，再次按下复位键，系统还会复位。因此，控制系统复位只要控制按钮即可实现。 在电路图中，电容的的大小是10uf，电阻的大小是10k。根据计算公式可以得出，电容充电到电源电压0.7倍需要0.1s。也就是说在电脑启动的0.1s内，电容两端的电压时在03.5v增加。这个时候10k电阻两端的电压为从51.5v减少（串联电路各处电压之和为总电压）。所以在0.1s内，rst引脚所接收到的电压是5v1.5v。51单片机的工作电压为5v，输入电压小于1.5v是低电平信号；而大于1.5v是高电平信号。所以在开机0.1s内，单片机系统自动复位（rst引脚接收到的高电平信号时间为0.1s左右）。 系统启动之后，电容充电到5v，此时电阻两端的电压接近0v，rst处于低电平状态，单片机系统正常工作。再按下复位按键之后，电容由之前的充电饱和状态转变成放点状态，电容两端接通形成一个回路，放电的过程中（0.1s）电容两端电压从之前的5v降至1.5v甚至更低。由串联电路特性可知（串联电路电压总和为0），电阻两端的电压3.5v，此时rst引脚所接为高电平。系统执行复位操作。3.2.2 总结： 1、复位电路中的电容值实际上是可以改变的，只要rst引脚接通高电平时间以及电容的充放电时间均超过2us时，单片机系统执行复位操作。 2、按键按下系统复位，是由于电容此时与电阻构成了回路，电阻两端的电压增加，rst引脚所接为高电平。 51单片机最小系统电路介绍： 1、单片机最小系统的复位电路中，电容的大小直接影响复位操作执行所需要的时间，电容的容值一般在1030uf之间，容值越大，复位操作所需的时间约短。 2、单片机最小系统中的晶振是直接影响单片机处理速度的，除了采用12mhz晶振外，我们还可以用6mhz晶振或者11.0592mhz晶振，但是晶振的振荡频率越大，单片机的处理速度越快。 3、单片机最小系统中的晶振电路离单片机越近越好。起振电容的容值一般在15pf33pf之间。 4.p0口作为输出口使用时需接上拉电阻（10k左右），因为p0口是开漏输出。设置为定时器模式时，+1计数器只针对内部机器周期计数【12个振荡周期=1个机器周期，就是说f（计数）=f（晶振）/12】。n*tcy=t（定时周期）。对外部事件计数脉冲的计数。计数器对t0/t1脚采用间隔采样。如果在tx周期采样到一个高电平，在t（x+1）周期采样到一个低电平，计数器则自动加1。该过程完成后的数值装入计数器的时间为下一个机器周期的s3p1期间。由于一个从1到0的下降沿的检测时间为2个机器周期，此时对于被采样的脉冲（电平）的要求是，脉冲维持的时间至少是1个机器周期。一般来说晶振频率为12mhz时，计数频率应满足1/2mhz，也就是说计数脉冲周期必须2 ms。3.3 模块电路一介绍脉冲振荡系统模块：图3.4 可以说，没有晶振，就没有时钟周期，没有时钟周期，就无法执行程序代码，单片机就无法工作。因此晶振系统是单片机系统中很重要的一部分。一、脉冲振荡系统的组成 本次设计，脉冲振荡系统所用的是一个12m晶振和两个22pf电容构成，接线如图3.4。二、单片机晶振的必要性 单片机工作时，是一条一条地从rom中取指令，然后一步一步地执行。单片机访问一次存储器的时间，称之为一个机器周期，这是一个时间基准。个机器周期包括12个时钟周期。如果一个单片机选择了12mhz晶振，它的时钟周期是1/12us，它的一个机器周期是12(1/12)us，也就是1us。 51单片机的所有指令中，有一些完成得比较快，只要一个机器周期就行了，有一些完成得比较馒，得要2个机器周期，还有两条指令要4个机器周期才行。为了衡量指令执行时间的长短，又引入一个新的概念：指令周期。所谓指令周期就是指执行一条指令的时间。例如，当需要计算djnz指令完成所需要的时间时，首先必须要知道晶振的频率，设所用晶振为12mhz，则一个机器周期就是1us。而djnz指令是双周期指令，所以执行一次要2us。如果该指令需要执行500次，正好1000us，也就是1ms。 机器周期不仅对于指令执打有着重要的意义，而且机器周期也是单片机定时器和计数器的时间基准。例如一个单片机选择了12mhz晶振，那么当定时器的数值加1时，实际经过的时间就是1us，这就是单片机的定时原理。三、单片机晶振的作用单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。 晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器(vco)。晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。3.4 模块电路二介绍 主控模块电路：主控模块分为两部分，一部分为循环方式控制模块，另外一部分为延迟控制模块，下面分别介绍。3.4.1 循环方式控制模块：图3.5循环方式控制模块 循环方式控制模块主要由p3.0p3.2分别接一个发光二极管，三个发光二极管各接一个1k电阻后再接电源，在发光二极管与单片机端口之间分别接一个开关接地，abc三个开关实物为拨码开关。接线如上图所示。abc三个开关分别控制三种循环方式，d17为循环方式一指示开关，d18位循环方式二指示开关，d19为循环方式三指示开关。当开关a接通，给p3.0端口送入低频信号，程序跑动，启动循环方式一，指示灯d17点亮；当开关b接通，给p3.1端口送入低频信号，程序跑动，启动循环方式二，指示灯d18点亮；当开关c接通，给p3.2端口送入低频信号，程序跑动，启动循环方式三，指示灯d9点亮。拨码开关介绍：拨码开关：分平拨式，琴键式，直角型，贴片型，ic型 材料: 盖：pbt蓝、红、黑 图3.6 平拨式拨码开关平拨式拨码开关： 1.座：pbt黑 2.滑块：pom白 3.端子：镀金磷铜 产品特征: 1.使用具有良耐热性和抗化学性能的工程塑料， 2.标准的镀金接点确保可靠性和长寿命性。 3.开关通断时可自动清洁触点。 4.广泛使用于数据处理、通信、遥控和防盗自动警铃系统等需要手动程式编制的产品上。 焊工焊接: 1.手工焊接 使用30w以下电烙铁在350不超过3秒，270时不超过5秒 琴键式 2.波峰焊 琴键式拨码开关：图3.7 琴键式拨码开关240时不超过20秒，在焊接和清洁过程中开关处于断开状态。 特性： 1.接点容量 切换：25ma,24vdc 接通时：100ma,50vdc 2.接触电阻 初始值：50m 24vdc/100ma 寿命测试后：100m typical,24vdc/100ma 绝缘电阻：100m，500vdc 绝缘强度：500vdc rms min. 操作力：1000g （max） 3.操作寿命 机械：3000次 电气：2000次 直角式拨码开关图3.8 直角式拨码开关使用环境温度工作/贮存：-2570 ic型 贴片式 图3.9 ic型拨码开关图3.10 贴片式拨码开关 开放分类：电子，电气，端子3.4.2 延时控制模块延时控制模块电路如图3.11：图3.11延时控制模块主要构成如图所示。key1按钮为两灯点亮时间调节按钮，调节区间为0.20.6s，起初为0.2s，每按一次，两灯点亮时间增加0.1s，增加到0.6s时，再按按钮，两灯点亮时间回到0.2s；key2按钮为延时时间调节按钮，调节区间为16s，起初为1s，每按一次，延时时间增加1s，增加到6时，再按按钮，延迟时间回到起初值1s。p1.2脚所接为延迟响应电路，当循环方式二执行时，单绿左移后，全部熄灭，喇叭发出声音。3.5 模块电路三介绍显示系统模块：图3.12显示系统模块主要由16个发光二极管（8个红色发光二极管，8个绿色发光二极管）以及两个排阻（a102j）组成，p0.0p0.7脚分别接一个绿色发光二极管再接到1号排阻的29引脚，排阻的1号脚接电源。p1.0p1.7脚分别接一个红色发光二极管再接到2号排阻的29引脚，排阻的1号脚接电源。通过单片机送出来的脉冲信号，让发光二极管以不同的方式点亮，结合延迟显示模块构成三种循环模式。3.5.1 发光二极管 发光二极管是半导体二极管的一种。可以把电能转化成光能。发光二极管与普通二极管一样是由一个pn结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从p区注入到n区的空穴和由n区注入到p区的电子，在pn结附近数微米内分别与n区的电子和p区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。发光二极管的反向击穿电压大于5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过二极管的电流。限流电阻r可用下式计算：r=（euf）/if式中e为电源电压，uf为led的正向压降，if为led的正常工作电流。发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为pn结。在某些半导体材料的pn结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。pn结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称led。 当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从led阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。以下是传统发光二极管所使用的无机半导体物料和所它们发光的颜色表3.3led材料材料化学式颜色铝砷化镓 砷化镓 砷化镓磷化物磷化铟镓 铝磷化镓（掺杂氧化锌)algaas gaasp algainp gap:zno红色及红外线铝磷化镓 铟氮化镓/氮化镓 磷化镓 磷化铟镓铝 铝磷化镓ingan/gan gap algainp algap绿色磷化铝铟 镓砷化镓 磷化物 磷化铟镓铝 磷化镓gaaspalgainp algainp gap高亮度的橘红色，橙色，黄色，绿色磷砷化镓gaasp红色，橘红色，黄色磷化镓 硒化锌 铟氮化镓 碳化硅gap znse ingan sic红色，黄色，绿色氮化镓(gan)绿色，翠绿色，蓝色铟氮化镓ingan近紫外线，蓝绿色，蓝色碳化硅(用作衬底)sic蓝色硅(用作衬底)si蓝色蓝宝石(用作衬底)al2o3蓝色硒化锌znse蓝色钻石c紫外线氮化铝,氮化铝镓aln algan波长为远至近的紫外线3.5.2 排阻 1.排阻的作用:集成若干单一电阻，内部方式可以串联，或者并联；简化pcb板设计、安装更加方便、保证smt 焊接质量、减小成套设备的体积.阻抗匹配impedance matching 优点：阻抗匹配后对本级信号基本无影响。 关系：阻抗是电阻与电抗在向量上的总和。 负载阻抗与电源内阻的阻抗匹配。 负载阻抗与传输线阻抗的阻抗匹配。 负载阻抗和信源内阻的阻抗匹配。 满足高频电路的阻抗匹配。 图3.14 排阻 匹配条件matching term 负载阻抗等于信源内阻，即辐角与模相等，在负载阻抗上可以得到无失真的电压传输。负载阻抗等于信源内阻的共轭值，它们的模相等且辐角之和为零。在负载阻抗上可以得到最大 功率。这种匹配条件称为共轭匹配。如果信源内阻和负载阻抗均为纯阻性，则两种匹配条件是等同的。排阻的特点:排阻具有方向性，与色环电阻相比具有整齐、少占空间的优点。排阻引脚说明: 1与a 2与b 3与c 4 与d之间的电阻都是10欧，与其它的管脚没有任何关系就是一排电阻，做在了一个原件上有的还有一个公脚，就是为了方便使用，拿万用表量一下就会发现所有脚对公共脚的阻值均是标称值，除公共脚外其它任意两脚阻值是标称值的两倍，很明显任意两脚是通过公共脚串联的，应用在有很多上下拉电阻的场合特方便，比如并行通讯线上，还节省空间。识别: 在三位数字中，从左至右的第一、第二位为有效数字，第三位表示前两位数字乘10的n次方(单位为)。如果阻值中有小数点，则用“r”表示，并占一位有效数字。例如：标示为“103”的阻值为10103=10k；标示为“222”的阻值为22102=2.2k；标示为“105”的阻值为10105=1m。需要注意的是，要将这种标示法与一般的数字表示方法区别开来，如标示为220的电阻器阻值为22100=22，只有标志为221的电阻器阻值才为220。 标示为“0”或000”的排阻阻值为o，这种排阻实际上是跳线(短路线)。一些精密排阻采用四位数字加一个字母的标示方法(或者只有四位数字)。前三位数字分别表示阻值的百位、十位、个位数字，第四位数字表示前面三个数字乘10的n次方，单位为欧姆；数字后面的第一个英文字母代表误差(g=2%、f=1%、d=0.25%、b=o.1%、a或w=0.05%、q=0.02%、t=0.01%、v=0.005%)。如标示为“2341”的排阻的电阻为23410=2340。 排阻具有方向性，与色环电阻相比具有整齐、所占空间少的优势。上拉排阻：上拉是相对下拉来说的。可以简单的理解上拉的作用是给信号线提供一个驱动电压，使之传输更稳定，传输距离更远用来抵消线路中内阻对信号的损耗。3.6 系统总成及设计要求的实现把每一个模块电路衔接起来，就形成了本次设计所用的系统总电路图。本次设计所要求的三种实验现象是由各部分电路共同结合完成的。晶振模块是为系统提供基本的时钟信号；复位电路是让单片机从程序的最初开始重新运行，就像电脑的重启一样；这两部分都是单片机系统必不可少的模块。由于本次设计要求两灯点亮时间及延迟可调，延迟模块就是为了实现这一功能。key1按钮为两灯点亮时间调节按钮，调节区间为0.20.6s，起初为0.2s，每按一次，两灯点亮时间增加0.1s，增加到0.6s时，再按按钮，两灯点亮时间回到0.2s；key2按钮为延时时间调节按钮，调节区间为16s，起初为1s，每按一次，延时时间增加1s，增加到6时，再按按钮，延迟时间回到起初值1s。p1.2脚所接为延迟响应电路，当循环方式二执行时，单绿左移后，全部熄灭，喇叭发出声音；接下来就是循环方式控制模块，该模块中还有循环方式指示模块，p3.0p3.2分别为接三个按键接地。分别控制循环方式abc，d17d19分别指示循环方式abc。显示模块通过单片机p0.0p0.7以及p2.0p2.7引脚所输出的信号，结合显示三种不同的循环方式，系统电路图如下图。图3.15 系统电路图南昌大学共青学院毕业设计（论文） 第四章 软件系统的设计第四章 软件系统的设计4.1 软件设计总流程本设计在硬件设计好之后，主要采用软件进行一个信号采集和行为判断，再通过软件程序调配硬件进行结果执行。软件设计一个思想流程如下：程序初始化两种延时状态判断工作模式判断结果执行上图是软件的一个设计流程，首先通过软件对硬件进行一个初始化设置，软件首先对两灯点亮时间和延时状态进行一个判断，对相应值进行赋值，然后再对系统工作模式进行a、b、c模式判断，最后通过显示模块将系统判断结果执行显示出来。4.2 程序说明4.2.1初始化函数#include /52系列单片机头文件#define uint unsigned int / 宏定义#define uchar unsigned char /宏定义sbit bell=p12; /