基于单片机的亮度可调流水灯 论文

课课 程程 设设 计计 报报 告告 2009 2010 年度年度 第第 二二 学期 学期 题 目 基于单片机的亮度可调流水灯 院 系 物理与电子信息工程学院 姓 名 徐维波 学 号 061234235 专 业 电子信息工程 指导老师 方天红 2009 年 4 月 25 日 2 一 设计任务及要求一 设计任务及要求 设计任务设计任务 设计一个亮度可调的流水灯 要要 求求 1 流水灯的显示效果可以比较简单 比如闪动 亮灭显示 或者其他效 果 2 流水等的亮度级别要达到 10 级 3 亮度级别要通过一个共阴型数码管显示 显示数字 0 9 年 月 日 二 指导教师评语二 指导教师评语 指导教师签名 年 月 日 三 成三 成 绩绩 年 月 日 3 目目 录录 1 设计要求设计要求 4 2 设计的作用 目的设计的作用 目的 4 3 设计的具体实现设计的具体实现 4 3 1 系统概述 4 3 2 单元电路设计与分析 4 3 2 1 电路的选择 4 3 2 2 电路的工作原理 4 3 2 3 电路的仿真 5 3 3 电路的安装与调试 5 3 3 1 电路的安装 5 3 3 2 电路的调试 5 3 3 3 调试结果 6 4 系统软件设计系统软件设计 6 4 1 主程序流程图 6 4 2 键盘扫描子程序 6 4 3 定时器 0 中断服务程序 6 4 4 定时器 1 中断服务程序 7 5 心得体会及建议心得体会及建议 7 5 1 心得体会 7 5 2 建议 7 6 附录附录 7 参考文献参考文献 8 附录 1 实验源程序 9 附录 2 系统电路图 11 4 基于单片机的亮度可调流水灯设计报告 1 1 设计要求设计要求 设计一个亮度可调的流水灯控制系统 具体要去如下 1 流水灯的显示效果可以比较简单 比如闪动 亮灭显示 或者其他效果 2 流水等的亮度级别要达到 10 级 3 亮度级别要通过一个共阴型数码管显示 显示数字 0 9 2 2 设计的作用 目的设计的作用 目的 通过此次的设计 能够初步掌握 PWM 控制 能够熟练的运用 Keil Proteus 等软件 了解单片机在实践设计中的运用 3 3 设计的具体实现设计的具体实现 3 1 系统概述系统概述 本设计采用 AT89S52 作为微控制器 用共阳型八段数码管显示亮度等级 同时控制八 个 LED 来显示流水灯的工作状态 原理图如图 1 所示 图 1 系统原理图 3 2 单元电路设计与分析单元电路设计与分析 3 2 1 电路的选择 方案一 采用 AT89S52 74LS373 和共阴型数码管设计系统 利用 74LS373 驱动数码管点亮 方案二 由于到 AT89S51 的拉电流较小 灌电流较大 采用 AT89S52 和共阳型数码管设计 系统 考虑到系统简明扼要 节约成本本文 本设计采用方案二 3 2 2 电路的工作原理 本设计采用 AT89S52 作为微控制器来控制 LED 的亮度等级 通过对 P1 0 口 P1 1 口 的按键循环扫描修改定时器 1 中断的中断时间 从而实现脉宽控制 当系统确定 P1 0 口 5 按下弹起后 系统让中断初值减少 28 亮度等级降低一个等级 当降到 0 等级时就不再 降低 当系统确定 P1 1 口按下弹起后 系统让中断初值增加 28 亮度等级增加一个等级 当增加到 9 时就不再增加 在系统亮度调节期间 流水灯并不受影响 仍然正常工作 共 阳型八段数码管原理结构如图 2 a 八段数码管结构 b 共阳型数码管 图 2 八段 LED 数码显示管原理和结构 3 2 3 电路的仿真 系统仿真情况如图 3 所示 图 3 系统仿真电路图 3 3 电路的安装与调试电路的安装与调试 3 3 1 电路的安装 将仿真号后的电路连接到面包板上 3 3 2 电路的调试 下载程序到 AT89S52 中 运行整个系统 再对单独对 LED 的显示进行调试 LED 正常 显示后再对数码管的显示进行调试 最后运行整个系统 6 3 3 3 测试结果 对系统的测试如表1所示 表表1 1 测试结果测试结果 项目现象结果 流水灯模式各种模式依次显示正常流水 灯显 示 亮度模式10种亮度可调正常 数码管显示显示0到9正常数码 管显 示 按键数字减一或加一正常 4 4 系统软件设计系统软件设计 4 1 主程序流图主程序流图 主程序开启定时器 0 和定时器 1 中断 分别完成键盘扫描和 1ms 倒计时功能 流程图 如图 4 程序见附录一 图 4 主程序流程图 图 5 键盘扫描子程序流程图 4 2键盘扫描子程序键盘扫描子程序 键盘扫描程序完成对 Key Key1 两按键的扫描 从而实现亮度等级的控制 流程图如 图 5 所示 程序见附录一 4 3 定时器定时器 0 0 中断服务程序中断服务程序 定时器 0 中断实现 1ms 的中断 并对 LED 输出 流程图如图 6 所示 程序见附录一 开始 初始化 循环扫描 Key 0 开中断 增加亮度等级 Key1 0 降低亮度等级 否 是 否 是 开始 Key 0 Key1 0 延时消抖 Key 0 Key1 0 脉宽控制 跳出 亮度等级显示 跳出 跳出 否 是 是 延时消抖 7 4 4 定时器定时器 1 1 中断服务程序中断服务程序 定时器 1 中断实现对 LED 结束输出 流程图如图 7 所示 程序见附录一 图 6 定时器 0 中断服务程序流程图 图 7 定时器 1 中断服务程序流程图 5 心得体会及建议心得体会及建议 5 1 心得体会心得体会 在系统的研制过程中 我深切体会到 实践是理论运用的最好检验 本次设计是对我 所学知识的一次综合性检测和考验 无论是动手能力还是理论知识运用能力都得到了提高 同时加深了我对网络资源认识 大大提高了查阅资料的能力和效率 使我有充足的时间投 入到电路设计当中 5 2 建议建议 鉴于本系统在实验室条件下研制 实际应用中在功能和稳定性方面仍有待提高和改进 对于亮度可控 可以改进到能对八个 LED 分别控制 6 附录附录 系统源程序见附录一 系统原理图见附录二 实物图见附录三 以下为系统所用元器件明 细表 AT89S52 一片 共阳型八段数码管 两个 LED 八个 1N4007 一个 150 电阻 一个 T0中断程序 暂停T1中断 T0中断赋初值 调节T1中断初值 启动T1中断 开始输出 跳出 T1中断程序 暂停T1中断 结束输出 跳出 8 参考文献参考文献 1 丁元杰 单片微机原理及应用 M 北京 机械工业出版社 2001 1 2 纪宗南 单片机外围器件实用手册 M 北京 北京航空航天大学出版社 1998 3 康华光主编 电子技术基础 模拟部分 M 第四版 北京 高等教育出版社 1999 4 高吉祥 模拟电子线路设计 M 北京 电子工业出版社 2007 5 谢自美 电子线路综合设计 M 武汉 华中科技大学出版社 2005 6 SPLC501使用说明书 DB PDF 凌阳科技大学计划教育推广中心 2008 7 周勇 付大鹏 刘刚强 新型家用密码锁的研究 J 机械 2002 8 候振鹏 嵌入式 C 语言程序设计 M 北京 人民邮电出版社 2006 年 9 当方 微型计算机控制技术 M 中国水利水电出版社 2001 年 10 李钟实 实用电子报警器精选百例 M 北京 科技技术文献出版社 2002 年 11 夏路易 石宗义 电路原理图与电路板设计教程Protel 99SE M 北京 北京希望电子出版社 2002 12 张齐 单片机应用系统设计技术 基于 C 语言编程 M 北京 电子工业出版社 2006 3 9 附录一 源程序附录一 源程序 include include define uchar unsigned char define uint unsigned int define Mode data P3 define Light P0 uchar mode 0 uchar PWM 0 xfc 赋初值 uint times 0 uchar m 0 uchar code LED 72 0 xFE 0 xFD 0 xFB 0 xF7 0 xEF 0 xDF 0 xBF 0 x7F 0 xBF 0 xDF 0 xEF 0 xF7 0 xFB 0 xFD 0 xFE 0 xFF 0 xFE 0 xFC 0 xF8 0 xF0 0 xE0 0 xC0 0 x80 0 x00 0 x80 0 xC0 0 xE0 0 xF0 0 xF8 0 xFC 0 xFE 0 xFF 0 xFC 0 xF9 0 xF3 0 xE7 0 xCF 0 x9F 0 x3F 0 x9F 0 xCF 0 xE7 0 xF3 0 xF9 0 xFC 0 xFF 0 xE7 0 xDB 0 xBD 0 x7E 0 xBD 0 xDB 0 xE7 0 xFF 0 xE7 0 xC3 0 x81 0 x00 0 x81 0 xC3 0 xE7 0 xFF 0 xAA 0 x55 0 x18 0 xFF 0 xF0 0 x0F 0 x00 0 xFF 0 x00 0 xFF sbit Key P1 0 sbit Key2 P1 1 延时子程序 void Delay uint z uint x y for x z x 0 x for y 110 y 0 y 亮度等级显示子程序 void Data uchar m uchar shu 10 0 xc0 0 xf9 0 xa4 0 xb0 0 x99 0 x92 0 x82 0 xf8 0 x80 0 x90 Mode data shu m 主程序 void main Light 0 xff 关灯 TMOD 0 x21 T0 模式 2 T1 模式 1 TH0 0 xfc 1ms 中断 TL0 0 x17 TH1 PWM 脉宽调节 TL1 0 EA 1 开总中断 ET0 1 开 T0 T1 中断 10 ET1 1 TR0 1 暂停 T0 中断 Data mode while 1 键盘扫描程序 if Key 0 按键按下 Delay 5 延时消抖 if Key 0 确定按下 if PWM 0 x00 循环等级 PWM 28 亮度等级增加 mode Data mode 显示等级 while 1 跳出消抖 if Key 1 Delay 5 if Key 1 break if Key2 0 按键按下 Delay 5 延时消抖 if Key2 0 确定按下 if PWM 0 xfc 循环等级 PWM 28 亮度等级减小 mode Data mode 显示等级 while 1 跳出消抖 if Key2 1 Delay 5 if Key2 1 break 定时器 0 中断服务程序 void timer0 interrupt 1 times 11 TR1 0 暂停 T0 中断 TH0 0 xfc TL0 0 x17 TH1 PWM 调节脉宽 更改亮度等级 TR1 1 启动 T1 中断 等待结束输出 P0 0 x00 开始输出 if times 300 m times 0 if m 72 m 0 P0 LED m 定时器 1 中断服务程序 void timer1 interrupt 3 TR1 0 P0 0 xff 结束输出 附录二 系统电路图附录二 系统电路图 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0 0 AD0 39 P0 1 AD1 38 P0 2 AD2 37 P0 3 AD3 36 P0 4 AD4 35 P0 5 AD5 34 P0 6 AD6 33 P0 7 AD7 32 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 P3 0 RXD 10 P3 1 TXD 11 P3 2 INT0 12 P3 3 INT1 13 P3 4 T0 14 P3 7