彩灯单片机课程设计.doc

单片机彩灯控制器设计课程设计说明书 专业班级： 2011级自动化四班 姓名学号： 崔玉启 080311177 熊志强 080311184 陈 光 080311163 程昆仑 080311181 指导教师： 纪娟娟 设计时间: 2013年12月13日 物理与电气工程学院 2013年12月13日 摘要：彩灯是人们日常生活中的一种装饰用品，它美观大方，尤其在节日期间，倍增节日气氛。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。变换无穷的彩灯样式，给城市增添活力，吸引着人们的注意力，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。本设计是以AT89C52单片机为基础的彩灯控制方案，来实现对LED彩灯的控制。以AT89C52单片机作为主控核心，与键盘、数码管、LED彩灯等模块组成整个彩灯系统。在主控模块上设有4个按键和12个LED彩灯还有1位彩灯状态数码管，根据实验要求编写3种亮灯模式和1种中断亮灯模式，根据各种场景对彩灯亮灯方式的不同需要，可以通过按键选择彩灯的亮灯方式，另外还设置一中断按键在突发场景下给人以提醒。关键词：单片机、键盘、数码管、中断目录一 彩灯设计内容简要41.1彩灯设计内容41.2彩灯设计要求41.3彩灯设计原理41.4彩灯总体控制框图4二 硬件电路设计52.1硬件组成52.2 AT89C52单片机硬件结构52.3系统的硬件构成及功能描述7三 系统的软件设计93.1程序流程图93.2 软件程序10四 设计体会12五 参考文献12一 彩灯设计内容简要1.1彩灯设计内容1设计并实现具有复位功能的单片机小系统；2利用单片机进行灯光的场景选择控制；3利用单片机进行灯光的循环点亮控制；4利用单片机进行灯光的色彩连续变化效果控制；5利用数码管显示彩灯的亮灯方式。1.2彩灯设计要求1.能启动、停止；2能通过开关进行功能选择；3.能通过数码管显示彩灯的亮灯方式；4要体现循环、中断和色彩变化的控制功能和效果。1.3彩灯设计原理 主控模块主要设计器件有89C52，12个LED彩灯，4个按键，1个数码管，3个稳压器（提供5 V电压）。通过软件设计，使单片机P1口作为三色LED彩灯驱动信号输出口，P2口为按键输入口，P0口为一位数码管静态显示输出口，P3.2为外部中断INT0输入口。1.4彩灯总体控制框图LED彩灯电路时钟电路复位电路按键电路AT89C52单片机数码管显示电路 图1 彩灯总体控制框图 二 硬件电路设计2.1硬件组成 按照单片机系统扩展与系统配置状况，单片机应用系统可分为最小系统、最小功耗系统及典型系统等。AT89C52单片机是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，具有丰富的内部资源：4kB闪存、128BRAM、32根I/O口线、2个16位定时/计数器、5个向量两级中断结构、2个全双工的串行口，具有4.255.50V的电压工作范围和024MHz工作频率，使用AT89C52单片机时无须外扩存储器。因此，本流水灯实际上就是一个带有12个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机2.2 AT89C52单片机硬件结构 AT89C52是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的单片机芯片，它采用静态CMOS 工艺制造8位微处理器，最高工作频率位24MHZ。AT89C52外形及引脚排列如图2所示： 图2 AT89C52外形及引脚排列 管脚说明： RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。P0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P1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/地址的第八位。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外部必须被拉高。 P1口：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。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。 EA/VPP：当EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，EA将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。 XTAL1和XTAL2：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 2.3系统的硬件构成及功能描述控制系统硬件设计电路图如图3所示：图3控制系统硬件设计电路图功能描述：系统硬件设计电路主要由四部分组成：按键复位电路、时钟振荡电路、按键电路、LED彩灯电路、数码管显示电路。按键复位电路：复位是单片机的初始化操作，其作用是使CPU中的各个部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。在接电瞬间RST端的电位与Vcc相同，随着电容充电电流的减小，+5V立即加到了RST/VPD端，RST的电位逐渐下降。 时钟振荡电路：在AT89C52的外部，XTAL1和XTAL2之间跨越晶体振荡器和微调电容，从而构成一个自激振荡器，形成时钟振荡电路。时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器二分频后，形成单片机的时钟脉冲信号。按键电路：用P0.0、P0.1、P0.2作输入口，按键输入均采用低电平有效。独立式按键的软件可采用查询方式，本设计中按键程序的就是采用查询方式，若图中的P0.0的按键按下，软件程序查询到P0.0口为低电平，跳转到该按键控制的相应彩灯亮灯方式。P3.2(INT0)口接一个按键，INT0为边沿出发方式（下降沿有效），当按键按下进入中断服务子程序，彩灯会出现相应的亮灯方式。LED彩灯电路：发光二极管与单片机的P1口相连接，其电路图如图所示。发光二极管通过电阻接+5V电源，其他管脚分别接P1口的8个端口，P1.0、P1.1、P1.2、P1.4、P1.5、P1.6每个端口接两个彩灯，当给他们送低电平时发光二极管就会亮。 数码管显示电路：该一位数码管显示为静态显示，字段接P0口，因为公共端接了三极管，电路板上的插针为三极管的基极，所以电路板上的插针接低电平（或接地），但此数码管为公阳极。当某个按键按下，软件程序就会给P0口送相应的执行码，就会在数码管上显示相应的键号，若中断键按下，就会在数码管上显示P。三 系统的软件设计3.1程序流程图初始化有键按下？ N Y2键按下？中断键?下？、？、?下？下？3按下？1键按下？ N Y N Y N Y N Y数码管显示P，彩灯全亮一会数码管显示3，彩灯亮灯方式3数码管显示2，彩灯亮灯方式2数码管显示1，彩灯亮灯方式1图4程序流程图 3.2 软件程序ORG 0000HLJMP STARTORG 0003H ;中断入口地址 LJMP INTTORG 0100HSTART:MOV P2,#0FHSETB EA ；开中断 SETB EX0SETB IT0LOOP0:JNB P2.0,L1 ；扫描键盘JNB P2.1,L2JNB P2.2,L3SJMP LOOP0L1:MOV A,#00H ；第一种亮灯方式LCALL DTCMOV R7,#3MOV A,#0FEHLOOP:MOV P1,ALCALL DELAYRL ADJNZ R7,LOOPMOV R7,#3LOOP1:RL AMOV P1,ALCALL DELAYDJNZ R7,LOOP1JNB P2.1,L2JNB P2.2,L3SJMP L1L2:MOV A,#01H ；第二种亮灯方式 LCALL DTCMOV P1,#0DAHLCALL DELAYMOV P1,#0ADHLCALL DELAYJNB P2.0,L1JNB P2.2,L3SJMP L2L3:MOV A,#02H ；第三种亮灯方式 LCALL DTCMOV P1,#0FAHLCALL DELAYMOV P1,#0EDHLCALL DELAYMOV P1,#0DBHLCALL DELAYMOV P1,#0AFHLCALL DELAYMOV P1,#0DEHLCALL DELAYMOV P1,#0BDHLCALL DELAYJNB P2.0,L1JNB P2.1,L2SJMP L3INTT:MOV A,#03H ；中断服务子程序LCALL DTCMOV P1,#00HLCALL DELAYLCALL DELAYNOPRETIDTC:MOV DPTR,#TABMOVC A,A+DPTRMOV P0,ARETDELAY:MOV R5,#205 ；延时子程序DEL:MOV R6,#200DEL1:DJNZ R6,DEL1DJNZ R5,DELRETTAB:DB 0F9H,0A4H,0B0H,8CH END 四 设计体会 历时两个星期的单片机课程设计，我从中受益匪浅。因为对我而言学到的不仅是专业知识，而且是团队的合作精神。在本次课程设计中，我主要感触最深的当属查阅大量的设计资料了。为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，同时也是必不可少的。作为一个团队，分工就显得尤为重要，我主要负责系统硬件电路设计和最终调试的任务，我和搭档互相帮助，彼此勉励，有问题一起寻求解决之道。虽然一开始我们就对方案的选择发生分歧，但这丝毫不影响我们的交流、探讨。因为大家初衷是一样的。开始设计的功能不能全部实现出来，于是拿着程序反复分析和修改，在老师和同学的帮助指导下最终找出错误所在。经过总结和分析，我和组员一致认为要做好一个课程设计，就必须做到：在设计程序之前，对所用单片机的内部结构有一个系统的了解，知道该单片机内有哪些资源；要有一个清晰的思路和一个完整的的软件流程图；在设计程序时，不能妄想一次就将整个程序设计好，反复修改、不断改进是程序设计的必经之路；要养成注释程序的好习惯，一个程序的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人一看就能明白你的思路，这样也为资料的保存和交流提供了方便；在设计课程过程中遇到问题是很正常,但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题。 这次课程设计使我明白理论与实际相结合的重要，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学