八路彩灯课程设计论文.doc

中国地质大学长城学院 本 科 课 程 设 计 题 目:彩灯控制器设计 系 别信息工程系学生姓名卢清江专 业电气工程及其自动化学 号043120238指导教师刘瑞静职 称高级工程师2015年 06 月 22 日彩灯控制器设计摘 要本方案提出了一种基于8051单片机的彩灯控制方案，实现对LED彩灯的控制。本方案以8051单片机作为主控核心，在主控模块上设有3个按键和8个码LED显示灯，根据需要可以编写若干种亮灯模式，利用其内部定时器T0实现一个基本单位时间为1 ms的定时中断，根据各种亮灯时间的不同需要，在不同时刻输出灯亮或灯灭的控制信号，然后驱动各种颜色的灯亮或灭。与普通LED彩灯相比，具有体积小、价格低、低能耗等优点。关键字：单片机； 智能控制； LED彩灯；汇编语言AbstractThe program presents lantern control scheme based on 8051, to achieve the control of LED lights. The program in 8051 as the main core, has three buttons and eight yards LED indicator lights on the control module, if necessary, you can write several lighting modes, using its internal timer T0 achieve a basic unit of time the timing of 1 ms interrupt, depending on the needs of a variety of lighting time, at different times or lamp light output control signal, and then drive a variety of colored lights on or off. Compared with ordinary LED lights, small size, low price, low power consumption advantages.Keywords: SCM; intelligent control; LED lights; Assembly目 录第1章 绪论1 1.1 设计的目的和意义1 1.2 主要设计内容1第2章 系统总体设计2 2.1 总体方案设计2 2.2 系统硬件设计2 2.2.1 电路设计2 2.2.2 元器件介绍3 2.2.3 外部晶振电路4 2.3 系统软件设计5 2.3.1 设计思路5 2.3.2 流程图5 2.3.3 原程序6第3章 实验结果7 3.1 实际现象7 3.2 结果分析8第4章 总结9致 谢10参考文献11第1章 绪论1.1 设计的目的和意义通过课程设计的教学实践，将课本上所学的东西应用于实际中，结合理论和实际，进一步的掌握单片机应用系统的相关知识，加深了解单片机的工作原理。初步掌握单片机应用系统的设计、制作、调试的方法。使自己的设计水平和对所学的知识的应用能力以及分析问题、解决问题的能力得到全面提高。现在市场上的彩灯五花八门，种类繁多，样式应有尽有，能够满足人们的各种需求，但是它们的原理和工作方式，却有着很大的相同点。而本次实验就是为了让我们能充分、实际、深刻的了解彩灯的工作原理，学会连接简单的彩灯电路。对彩灯工作所需的几种必备器件，其工作原理、布局、引言、外观美化等等，都做到了解、熟悉、掌握到应用。1.2 主要设计内容图1-2以AT89C51单片机为核心设计彩灯控制器，接于P1口的8路彩灯按如下图1-2所示的方式亮灯。第2章 系统总体设计第二章 系统总体设计2.1 总体方案设计本系统核心硬件为AT89C51单片机，用于控制LED彩灯的明灭，通过LED彩灯明灭以显示不同花样，让彩灯整体达到美轮美奂的视觉效果，总体方案设计如图2-1。图2-1AT89C51 单片机电源电路时钟电路按键输入LED灯显示2.2 系统硬件设计2.2.1 电路设计彩灯控制器电路主要器件有AT89C51，复位电路，时钟电路，按钮。通过软件设计，使P0和P1作为LED驱动信号输出口，4个外部按钮作为按钮输入口。如图2-2-1所示。图2-2-12.2.2 元器件介绍AT89C51：AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。管脚说明：图2-2-2P0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：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口作为低八位地址接收。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。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口。P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（计时器0外部输入）P3.5 T1（计时器1外部输入）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）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。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。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低位字节。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。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。2.2.3外接晶振电路晶振电路原理：主板时钟芯片即分频器的原始工作振荡频率，由石英晶体多谐振荡器的谐振频率来产生，晶振其实是一个频率产生器，他主要把传进去的电压转化为频率信号。提供给分频率一个基准的14.318MHZ的振荡频率，它是一个多谐振荡器的正回馈环电路， 也就是说它把输入作为输出，把输出作为输入的回馈频率，象这样一个永无休止的循环自激过程，如图2-2-3.图2-2-32.3 系统软件设计2.3.1 设计思路设计的LED彩灯系统分为两部分，即AT89C51主控模块和发光二极管LED受控模块。整个系统工作由软件程序控制运行，同时根据不同的需要，用户可以在LED彩灯工作是通过主控模块上的按钮来实现彩灯灯光效果。模块功能：该部分主要涉及功能的实现方式，即程序编写。程序要实现的功能包括读按键，通过对读入按键的值控制LED点亮方式。开始初始化点亮1,2,3,4,5点亮6,7,8,9,10,11,12,13,14点亮15,16,17,18,19点亮20,21,22,23跳转结束2.3.2 流程图 2.3.3 原程序 ORG 0000H LJMP START ORG 0100HSTART: LOOP:MOV R0，#0H LOOP1：MOV A,R0 MOV DPTR,#TABLE MOV A,A+DPTR MOV P1，A ACALL DELAY INC R0 DJNZ 23,LOOP1DELAY:MOV R1，#150 D1：MOV R2，#248 DJNZ R2，$ DJNZ R1，D1 RET TABLETABLE:E7H C3H 81H 00H FFH 7FH 3FH 1FH 0FH 07H 03H 01H 00H FFH 55H AAH 55H AAH FFH 00H FFH 00H FFH第3章 实验结果3.1 实际现象实物展示图2实物展示图13.2 结果分析当开关一即总开关闭合时，系统进入默认的自动模式，LED彩灯控制器按照程序设定好的亮灯模式进行，从模块一顺序往下走，一直到最后一个模块为一个亮灯周期，然后再回到模块一循环工作，整个工作周期看作一个大周期。第4章 总结本次设计以AT89C51单片机为控制核心，电路结构简单，便于制作。系统中各种图案自动变化，彩灯控制器使用过程非常方便，易于普及。电路中使用LED彩灯为发光器件，节能效果非常好，而且使用寿命非常长。电路中也可以适当增加变化LED灯的数量和位置，就得到多种多样的图案变化，实用性非常强。单片机是一门实践性很强的课程，光光一个单片机并不能发挥什么作用，必须要和其它的芯片一起才能最大可能的发挥它的各种各样的功能。通过此次课程设计，对所学的知识有了比较全面的了解和应用，真正尝试到了理论联系实际的趣味，明白了“说是说、做是做，说和做是两码事儿”的古语。此次设计巩固了理论基础知识，加强了PROTEL等软件的使用，学会了在实验中应注意什么，怎么样保护元件，怎样采能最准最快的查出错误，且对word文档的操作有了更加高是水平。通过连接和调试电路使理论更接近于实际，同时也发现了自己知识的不足，特别是动手能力的缺乏，对以后的学习和实践有了比较强的指导意义。使我感触最深的是做任何事都要细心，而且要有耐心，怀着执著的心去追求真理。致 谢在做论文的过程中，刘瑞静老师又反复而耐心地给我指出问题的所在，并帮助我纠正了许多不妥之处。在做系统设计这一过程中，也给我提出了许多意见和建议，并交给我许多解决问题的技巧和方法。她渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。同时，在此次设计过程中我也学到了许多了关于单片机程序设计方面的知识，LED动态显示和Protell99操作应用方面的知识，实验技能有了很大的提高。另外，还要感谢我的队友，感谢他们在这次设计中出的每一份力，才能使这次的课程设计如此成功。参考文献1 高峰.单片微型计算机原理与接口技术.科学出版社，2013.62 胡宴如.单片机应用技术.高等教育出版社，20033 马长林，陈怡，单片机实践应用与技术.北京大学出版社，20084 陈有卿.实用灯光控制电路300例.中国电力出版社，20015 阎石，数字电子技术基础.清华大学电子学教研组编，85-956 朱清慧.Proteus教程.清华大学出版社，2011.6中国地质大学长城学院课程设计成绩评定表学生姓名卢清江学 号043120238班 级电气1202班指导教师刘瑞静职 称高级工程师单 位信息工程系课程设计题目： 彩灯控制器设计课程设计内容提要采用AT89C51单片机为控制核心，电路结构简单，便于制作电路中也可以适当增加变化LED灯的数量和位置，就得到多种多样的图案变化，实用性非常强。根据各种亮灯时间的不同需要，在不同时刻输出灯亮或灯灭的控制信号，然后驱动各种颜色的灯亮或灭。 评 语1、优秀按期完成了课程设计任务。设计中所用的基础理论、基本知识、基本技能扎实熟练，在综合知识应用等方面有一定的见解，在整个设计过程中独立工作能力强，设计说明书质量高，系统方案、软硬件设计合理。（ ）2、 良好按期完成了课程设计任务。设计中所用的基础理论、基本知识、基本技能比较扎实，在整个设计过程中独立工作能力较强，设计说明书质量较好，系统方案、软硬件设计较合理。（ ）3、中等能按期完成课程设计任务，设计中所用的基础理论、基本知识、基本技能掌握较好，在整个设计过程中，具有一定的独立工作能力，设计说明书质量符合要求，系统方案、软硬件设计较合理。（ ）4、及格基本完成课程设计任务，设计中所用的基础理论、基本知识、基本技能基本掌握，但设计中有较多非关键性错误，在整个设计过程中，表现独立工作能力不强，但经指导教师指导后，还能完成任务，设计说明书基本合格。（ ）成绩指导教师签字袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿