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重庆文理学院成人高等教育毕 业 论 文 论文题目（基于单片机的彩灯控制器设计） 论文作者： 高勇指导教师： 李春燕专业班级：电子信息科学与技术（一）班学 号： 中 国 重 庆20 年 月目 录摘要 XAbstract X1.第一章 引言 X2.第二章 单片机的介绍 X2.1 单片机的简介 X2.2 单片机的发展史 X 2.3 单片机的工作过程及应用X 2.4 AT-89C51单片机的简介及其优点X3.第三章 彩灯控制器的介绍X 3.1 彩灯控制器的简介X 3.2 基于单片机的彩灯控制器X 3.3 AT-B9C51单片机在彩灯方面的应用X4 第四章 基于AT89C51单片机的彩灯控制器硬件电路设计X5 第五章 基于AT89C51单片机的彩灯控制器软件编程设计X 5.1 位控法X 5.2 循环位移法X 5.3 查表法X 5.4 硬件软件组合X6 第六章 结论X8 参考文献X9 致谢X摘 要 随着电子技术的发展，人民的生活水平不断提高，彩灯对于美化、亮化城市有着吧可轻视的作用。所以作为城市装饰的彩灯需求量越来越大，对彩灯的技术和花样要求也越来越高，目前市场上的彩灯多半使用全硬件电路连接实现，因此存在电路复杂、功能单一的局限性。因此有必要对现有的彩灯进行技术和花样的改进。本文介绍一种简易LED彩灯控制系统的软件及硬件设计流程，以AT-89C51单片机作为主体，这个系统主要利用软件对 菜等进行控制，以AT-89C51单片机作为主控中心，与辅助电路相结合。本系统具有电路简单，操作容易，硬件少，成本低等特点。关键词：LED彩灯;AT-89C51单片机；彩灯控制器AbstractWith the development of electronic technology, peoples living standards, lights for landscaping, lighting the city with it may underestimate the role. Therefore, as the city is growing demand for decorative lanterns, lantern technology and patterns of higher and higher demands, most lights on the market today use the connection to the whole hardware circuit, so there is the circuit complexity of a single function limitations. It is necessary to the existing pattern of lights and technical improvements. This paper describes a simple LED lights control system software and hardware design process, to AT-89C51 microcontroller as the main, the main advantage of this system software to control dishes to AT-89C51 microcontroller as the main control center, compared with the auxiliary circuit with. The system has a simple circuit, easy, less hardware, and low cost.Keywords: LED lights; AT-89C51 microcontroller; lantern controller第一章 引言近年来，彩灯对于美化、亮化城市有着不可轻视的重要工作。因此作为城市装饰的彩灯需求量越来越大，对与彩灯的技术和花样也越来越高。但传统的彩灯控制电路一般是由数字电路组成，这种彩灯控制器电路结构复杂、成本较高、功率损耗大，此外从功能效果上看，彩灯模式少而且样式单调，缺乏用户可操作性，影响亮灯效果。因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。而单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。LED彩灯具有成本低、发光纯度高、发光热量小、耗电量低、超长寿命的特点。所以利用单片机作LED彩灯控制，不仅是使控制花样、路数大大增加,成本也很低，而且对环境能源没有污染，有着很大的发展前景。本方案是一种基于AT-89C51单片机的彩灯控制方案，实现对LED彩灯的控制。主要以AT-89C51单片机作为主控核心与发光二极管、晶振、复位、电源等组成电路，利用软件编辑实现彩灯流水灯的效果。第二章 硬件电路设计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。AT-89C51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AT-89C51单片机时无须外扩存储器。因此，本彩灯控制系统实际上就是一个带有八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。其具体硬件组成如图1所示。图1彩灯硬件原理图从图1中可以看出，如果要让接在P1.0口的LED1亮起来，那么只要把P1.0口的电平变为低电平就可以了；相反，如果要让接在P1.0口的LED1熄灭，就要把P1.0口的电平变为高电平；同理，接在P1.1P1.7口的其他7个LED的点亮和熄灭的方法同LED1。因此，要实现彩灯功能，我们只要将发光二极管LED1LED8依次点亮、熄灭，8只LED灯便会一亮一暗的做彩灯了。在此我们还应注意一点，由于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的时间很短，我们在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间，否则我们就看不到“彩灯”效果了。第三章 软件编程设计单片机的应用系统由硬件和软件组成，上述硬件原理图搭建完成上电之后，我们还不能看到彩灯循环点亮的现象，我们还需要告诉单片机怎么来进行工作，即编写程序控制单片机管脚电平的高低变化，来实现发光二极管的一亮一灭。软件编程是单片机应用系统中的一个重要的组成部分，是单片机学习的重点和难点。下面以最简单的彩灯控制功能即实现8个LED灯的循环点亮，来实现彩灯控制的几种软件编程方法。3.1位控法这是一种最易理解的方法，采用顺序程序结构，用位指令控制P1口的每一个位输出高低电平，从而来控制相应LED灯的亮灭。程序如下：ORG 0000H ；单片机上电后从0000H地址执行AJMP START ；跳转到主程序存放地址处ORG 0030H ；设置主程序开始地址START：MOV SP，#60H ；设置堆栈起始地址为60HCLR P1.0 ；P1.0输出低电平，使LED1点亮ACALL DELAY ；调用延时子程序SETBP1.0 ；P1.0输出高电平，使LED1熄灭CLR P1.1 ；P1.1输出低电平，使LED2点亮ACALL DELAY ；调用延时子程序SETBP1.1 ；P1.1输出高电平，使LED2熄灭CLR P1.2 ；P1.2输出低电平，使LED3点亮ACALL DELAY 第三章 软件编程设计单片机的应用系统由硬件和软件组成，上述硬件原理图搭建完成上电之后，我们还不能看到彩灯循环点亮的现象，我们还需要告诉单片机怎么来进行工作，即编写程序控制单片机管脚电平的高低变化，来实现发光二极管的一亮一灭。软件编程是单片机应用系统中的一个重要的组成部分，是单片机学习的重点和难点。下面以最简单的彩灯控制功能即实现8个LED灯的循环点亮，来实现彩灯控制的几种软件编程方法。3.1位控法这是一种最易理解的方法，采用顺序程序结构，用位指令控制P1口的每一个位输出高低电平，从而来控制相应LED灯的亮灭。程序如下：ORG 0000H ；单片机上电后从0000H地址执行AJMP START ；跳转到主程序存放地址处ORG 0030H ；设置主程序开始地址START：MOV SP，#60H ；设置堆栈起始地址为60HCLR P1.0 ；P1.0输出低电平，使LED1点亮ACALL DELAY ；调用延时子程序SETBP1.0 ；P1.0输出高电平，使LED1熄灭CLR P1.1 ；P1.1输出低电平，使LED2点亮ACALL DELAY ；调用延时子程序SETBP1.1 ；P1.1输出高电平，使LED2熄灭CLR P1.2 ；P1.2输出低电平，使LED3点亮ACALL DELAY ；调用延时子程序SETBP1.2 ；P1.2输出高电平，使LED3熄灭CLR P1.3 ；P1.3输出低电平，使LED4点亮 ACALL DELAY ；调用延时子程序SETBP1.3 ；P1.3输出高电平，使LED4熄灭CLR P1.4 ；P1.4输出低电平，使LED5点亮ACALL DELAY ；调用延时子程序SETBP1.4 ；P1.4输出高电平，使LED5熄灭 CLR P1.5 ；P1.5输出低电平，使LED6点亮ACALL DELAY ；调用延时子程序SETBP1.5 ；P1.5输出高电平，使LED6熄灭CLR P1.6 ；P1.6输出低电平，使LED7点亮ACALL DELAY ；调用延时子程序SETBP1.6 ；P1.6输出高电平，使LED7熄灭CLR P1.7 ；P1.7输出低电平，使LED8点亮ACALL DELAY ；调用延时子程序SETBP1.7 ；P1.7输出高电平，使LED8熄灭ACALL DELAY ；调用延时子程序AJMP START ；8个LED流了一遍后返回到标号START处再循环DELAY： ；延时子程序MOV R0，#255 ；延时一段时间D1： MOV R1，#255DJNZ R1，$DJNZ R0，D1RET ；子程序返回END ；程序结束3.2循环移位法在上个程序中我们是逐个控制P1端口的每个位来实现的，因此程序显得有点复杂，下面我们利用循环移位指令，采用循环程序结构进行编程。我们在程序一开始就给P1口送一个数，这个数本身就让P1.0先低，其他位为高，然后延时一段时间，再让这个数据向高位移动，然后再输出至P1口，这样就实现“流水”效果啦。由于8051系列单片机的指令中只有对累加器ACC中数据左移或右移的指令，因此实际编程中我们应把需移动的数据先放到ACC中，让其移动，然后将ACC移动后的数据再转送到P1口，这样同样可以实现“流水”效果。具体编程如下所示。ORG 0000H ；单片机上电后从0000H地址执行AJMP START ；跳转到主程序存放地址处ORG 0030H ；设置主程序开始地址START：MOV SP，#60H ；设置堆栈起始地址为60H MOV A，#0FEH ；ACC中先装入LED1亮的数据（二进制的）MOV P1，A ；将ACC的数据送P1口MOV R0，#7 ；将数据再移动7次就完成一个8位流水过程LOOP： RL A ；将ACC中的数据左移一位MOV P1，A ；把ACC移动过的数据送p1口显示ACALL DELAY ；调用延时子程序DJNZ R0，LOOP ；没有移动够7次继续移动 AJMP START DELAY： ；延时子程序MOV R0，#255 ；延时一段时间D1： MOV R1，#255DJNZ R1，$DJNZ R0，D1RET ；子程序返回 END ；程序结束3.3查表法上面的两个程序都是比较简单的流水灯程序，“流水”花样只能实现单一的“从左到右”流方式。运用查表法所编写的流水灯程序，能够实现任意方式流水，而且流水花样无限，只要更改流水花样数据表的流水数据就可以随意添加或改变流水花样，真正实现随心所欲的流水灯效果。我们首先把要显示流水花样的数据建在一个以TAB为标号的数据表中，然后通过查表指令“MOVCA，A+DPTR”把数据取到累加器A中，然后再送到P1口进行显示。具体源程序如下，TAB标号处的数据表可以根据实现效果的要求任意修改。ORG 0000H ；单片机上电后从0000H地址执行AJMP START ；跳转到主程序存放地址处ORG 0030H ；设置主程序开始地址START：MOV SP，#60H ；设置堆栈起始地址为60HMOV DPTR，# TAB ；流水花样表首地址送DPTRLOOP： CLR A ；累加器清零MOVC A，A+DPTR ；取数据表中的值CJNE A，#0FFH，SHOW ；检查流水结束标志AJMP START ；所有花样流完，则从头开始重复流SHOW： MOV P1，A ；将数据送到P1口ACALL DELAY ；调用延时子程序INC DPTR ；取数据表指针指向下一数据AJMP LOOP ；继续查表取数据DELAY：MOV R0，#255 ；延时一段时间D1： MOV R1，#255DJNZ R1，$DJNZ R0，D1RET ；子程序返回；下面是流水花样数据表，用户可据要求任意编写TAB： DB B ；二进制表示的流水花样数据，从低到高左移DB BDB BDB BDB BDB BDB BDB BDB B ；二进制表示的流水花样数据，从高到低右移DB BDB BDB BDB BDB BDB BDB BDB 0FEH，0FDH，0FBH，0F7H ；十六进制表示的流水花样数据DB 0EFH，0DFH，0BFH，7FHDB 7FH，0