节日彩灯控制器设计.doc

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 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 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 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 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 0 P1 7 1 8 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 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 0 P3 7 10 17 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 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 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 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 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 y 0 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 x 0 图 4 3 子程序流程图 sbit key2 P3 5 关闭彩灯的开关 sbit key1 P3 4 启动彩灯的开关 sbit key3 P3 3 控制彩灯右移的开关 sbit key4 P3 1 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 y 0 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 table1 c 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可以