节日彩灯控制器设计

精品文库 欢迎下载 石家庄铁道大学四方学院石家庄铁道大学四方学院 集中实践报告书集中实践报告书 课题名称课题名称节日彩灯控制器设计节日彩灯控制器设计 姓姓 名名吴春慧吴春慧 学学 号号20137762 系、系、 部部电气工程系电气工程系 专业班级专业班级方方 1353-2 指导教师指导教师牛晓燕牛晓燕 2016 年年 7 月月 6 日日 20132013 级级 单片机接口设计课程设计单片机接口设计课程设计 精品文库 欢迎下载 一、设计任务及要求：一、设计任务及要求： 设计任务：设计任务： 设计一个节日彩灯控制器，通过按钮控制彩灯的各种变化。 设计要求：设计要求： 1.设计 4 个按键 S0、S1、S2、S3, S0开始按此键则灯开始流动(由上而下)； S1停止，按此键则停止流动，所有灯为暗； S2上，按此键则灯由上向下流动； S3下，按此键则灯由下向上流动。 2.由按键控制功能的流水灯，其中的 LED 采取共阳极接法，通过依次向连接 LED 的 I/O 口送出低电平，可实现题目要求的功能。 3.要求做出实物。 二、指导教师评语：二、指导教师评语： 三、成绩三、成绩 指导教师签名： 年 月 日 精品文库 欢迎下载 目 录 第 1 章 设计目的1 第 2 章 设计要求1 第 3 章 硬件电路设计1 3.1 系统结构框图1 3.2 STC89C52 单片机2 3.3 总电路图3 第 4 章 软件设计4 4.1 主程序设计4 4.2 LED 灯子程序设计6 4.2 延时子程序设计6 4.3 源程序7 第 5 章 结论9 参考文献10 精品文库 欢迎下载 第 1 章 设计目的 1、掌握单片机实际系统的开发步骤。 2、熟悉节日彩灯控制器的工作原理。 3、加深对单片机汇编语言的认识和理解，并会编程。 第 2 章 设计要求 1、设计 4 个按键 S0、S1、S2、S3, S0开始按此键则灯开始流动(由上而下)； S1停止，按此键则停止流动，所有灯为暗； S2上，按此键则灯由上向下流动； S3下，按此键则灯由下向上流动。 2、由按键控制功能的流水灯，其中的 LED 采取共阳极接法，通过依次向连接 LED 的 I/O 口送出低电平，可实现题目要求的功能。 3、要求做出实物。 第 3 章 硬件电路设计 3.1 系统结构框图 节日彩灯控制系统主要由单片机、LED 显示器、开关及电源组成。其结构 框图如图 3-1 所示。 图 3-1 系统结构框图 八个 LED 灯显示器 开关单片机最小系统5V 电源 精品文库 欢迎下载 3.2 STC89C52 单片机 89C52 本质是一种低耗高性能的微控制器。它的主要特性是拥有 8K 字节 的程序存储空间；512 字节的数据存储空间；内带 4K 字节的 EEPROM 存储空 间和可直接使用串行口下载。此外，它还是增强型的 80C51 单片机，有 6 时钟/ 机器周期和 12 时钟/机器周期可以任意选择，同时它的指令代码完全兼容传统 80C51 单片机。 89C52 共有四个八位的并行双向口，即有 32 根输入输出口线。各口的每一 位均由锁存器、输出驱动器和输入缓冲器组成。STC89C52 芯片有 40 个引脚， 引脚图如图 3-2 所示，各引脚功能介绍如下： VCC(40 引脚)：电源电压。 VSS(20 引脚)：接地。 P1 端口(P1.0P1.7，18 引脚)：P1 口是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。P1 的输出缓冲器可驱动 4 个 TTL 负载。对端口写入 1 时，通过内部的 上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。P1 口作输入口使用时，因为 图 3-2 STC89C52 引脚图 精品文库 欢迎下载 有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流。P1 口特点是输出锁 存器，输出时没有条件。输入缓冲，输入时有条件，即需要先将该口设为输入 状态，先输出 1。此外，P1.0 和 P1.1 是多功能的。P1.0 还可以作为定时器/计数 器 2 的外部输入端 T2。P1.1 还可以作为定时器/计数器 2 的外部控制端 T2EX。 P3 端口(P3.0P3.7，1017 引脚)：P3 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。P3 的输出缓冲器可驱动 4 个 TTL 负载。对端口写入 1 时，通过内部 的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。P3 做输入口使用时，因为 有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输入一个电流。P3 口除作为 一般 I/O 口外，还有其他一些复用功能如下： P3.0-RXD，串行输入口。 P3.1-TXD，串行输出口。 P3.2-INT0，外部中断 0 的请求。 P3.3-INT1，外部中断 1 的请求。 P3.4-T0，定时器/计数器 0 外部计数脉冲。 P3.5-T1，定时器/计数器,1 外部计数脉冲。 P3.6-WR,外部数据存储器写选通。 P3.7-RD,外部数据存储器读选通。 RST(9 引脚)：复位输入。当输入连续两个机器周期以上高电平时为有效， 用来完成单片机单片机的复位初始化操作。 ALE(30 引脚)：地址锁存控制信号(ALE)是访问外部程序存储器时，锁存低 8 位地址的输出脉冲。 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。 3.3 总电路图 在总电路图中，复位电路与晶振电路是单片机最小系统中包括的电路，复 位连在 AT89C52 的 9 引脚，而晶振电路的两条接线分别与 18、19 引脚相连。 对于本次设计，还需要将 8 个 LED 灯接入电阻中，并且分别与 8 个限流电阻相 连保护发光二极管，与单片机的 P1 口相连。4 个按键 S0、S1、S2、S3 分别连 单片机的 P3.4、P3.5、P3.3 和 P3.1 由这四个按键来控制灯的启动、停止、由上 而下、由下而上。 由按键控制功能的 LED 工作的方式，其中的 LED 采取共阳极接法，通过 依次向连接 LED 的 I/O 口送出低电平,可实现题目要求的功能。 精品文库 欢迎下载 节日彩灯控制器的总电路图如图 3-5 所示。 图 3-3 总电路图 第 4 章 软件设计 4.1 主程序设计 节日彩灯控制器设计的功能是：当在没有任何按键按下时，8 个 LED 灯均 呈现灭灯的状态，并一直在等待按键的按下。当按下开始键 S0 键后，8 个 LED 灯自上而下循环流动，检测有没有按下停止键即 S1，若按下停止键 S1 则立即 停止流动，否则检测是否按下按键 S2 或者按键 S3，若都没有按下则灯继续保 持原先的状态流动。当按键 S3 被按下，灯自下而上流动，同样也要检测是否按 下停止键 S1，按下则停止，否则灯将继续自下而上流动。同理，当按键 S2 被 按下时，灯自上而下流动，如果按下停止键 S1，按下则停止，否则灯将继续自 上而下流动。当既按下 S2 又按下 S3 时，灯将先自上而下流动，后自下而上流 动。通过四个键 S1、S2、S3、S4 的控制，实现彩灯的亮、灭和彩灯的流动显 示，以及在不同情况下的彩灯的流动变换。这是整个节日彩灯的完整控制与流 动过程。 精品文库 欢迎下载 节日彩灯控制器的主程序流程图如图 4-1 所示 图 4-1 主程序流程图 Y Y Y N Y N 开始 键 1 接下？ N 调用 san 子程序 键 2 接下？ 灯灭 键 3 接下？ 调用 san 子程 序 键 4 接下？ 调用 wu 子程序 精品文库 欢迎下载 返回 初始化 8 次是否循环完？ 给 P1 赋值对应灯亮 延时 开始 4.2 LED 灯子程序设计 在本设计中的 LED 灯的流动有两个方向，分别为自上而下和自下而上，无 论是哪种方式，其 LED 灯的子程序都是一样的过程。 首先赋初值，取表中的数，将数值给 P1 口，然后判断 LED 灯是否循环完 了 8 次。如果循环完 8 次则对应 LED 灯亮，并延时输出。如果没有循环完 8 次， 将返回原处重新开始。因而得到流程图为图 4-2 所示。 图 4-2 LED 灯子程序流程图 4.2 延时子程序设计 对于 LED 灯循环显示程序来说，由于单片机运行速度非常快，以至于当灯 亮时人眼看不见，不方便检测与监控，因此在程序中需要添加延时子程序。同 时延时子程序还可以有效的防止抖动。延时子程序运用了两个 for 循环嵌套， 外循环执行一次，内循环执行 z 次，因此延时时间为 100z。 精品文库 欢迎下载 延时子程序的流程图如图 4-3 所示。 4.3 源程序 #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char void san(); void wu(); void delay(uint); 给 y 赋初值为 z y0? y 自减一x 自减一 结束 开始 定义无符号整型数 x、y 给 x 赋初值 为 100 x0? 图 4-3 子程序流程图 精品文库 欢迎下载 sbit key2=P35;/关闭彩灯的开关 sbit key1=P34;/启动彩灯的开关 sbit key3=P33;/控制彩灯右移的开关 sbit key4=P31;/控制彩灯左移的开关 uchar temp;/定义一个无符号字符型数据变量 uchar temp1;/定义一个无符号字符型数据变量 uchar temp2;/定义一个无符号字符型数据变量 uint a; int c; void main()/主程序 while(1)/判断哪个开关被按下 if(key1=0) san(); if(key2=0) P1=0 xff; if(key3=0) san(); if(key4=0) wu(); void san() uchar table=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7,0 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7f;/定义一个数组 for(a=0;a0;x-) for(y=z;y0;y-); void wu() uchar table1=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7,0 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7f;/定义一个数 组 for(c=7;c-1;c-) temp1=table1c;/将数组赋值给变量temp1 P1=temp1; delay(300);/延时 第 5 章 结论 在本次课程设计中，我们用的是 Multisim 软件画图，然后经过不断地仿真、 调试成功。最后根据本设计做出实物并与计算机相连，完成整个设计。本设计 做的是实物，我主要负责软件部分，但是我也参与了硬件部分，利用我们编好 的程序成功写入到了单片机当中，然后实现了 LED 灯的从上往下，从下往上， 以及反复往返流动。 本次设计主要运用 C 语言对单片机进行编程控制。只需要节日彩灯的程序 分为三部分即可：主程序、LED 灯的程序，延时程序。主程序要根据题目要求 画出主程序框图，依据主电路图及主流程图编程。LED 灯的程序分两个流动方 向，设置不同的初值及移动的方向就