八路流水灯控制系统

西华大学电子与电子信息学院智能测控应用系统设计报告。1前言模拟电子技术基础和数字电子技术基础课程通常介绍单位电路的设计、集成芯片的特性、功能等，但是实用的电子系统通常由多个单位电路组成。因此，在设计电子系统时，必须考虑系统的整个电路设计以及系统各个部分的选择、设计和互连。由于出现了多种通用和专用模拟、数字集成电路，因此，如果确认了电子系统的方块图，则除了需要设计和计算少数电子电路的参数外，大多数模拟和数字集成电路的芯片是根据电子系统方块图的各个部分正确选择的。典型的电子系统设计通常包括选择整个方框图、设计和选择单位回路、选择电子零件、单位回路之间的连接、测试电子系统中的回路、修改程序和单位回路参数、绘制整个回路以及创建设计报告。复杂的设计课题通常需要对设计要求进行仔细的分析和研究，收集和审查资料，根据已经学过的模拟和数字电子技术课程理论进行构思，提出实现设计要求的可能方案，并绘制相应的方块图。如果实施相同设计要求的方案不止一个，则应比较每个设计方案的可行性和优缺点，以寻求更合理的设计方案。在确定电路的总方块图之前，主要部分的可行性原则上应该是可行的。电子课程设计是全学科知识的综合，测试我们掌握电子学科理论知识的程度，也是学科教学中非常重要的环节。把理论和实践结合起来，提高理论水平，锻炼实践实力。同时，我们对电子学科的学习兴趣也有很大的刺激作用，让学生在亲自制作的过程中找到乐趣，深化对学科知识的理解和消化，为以后的学习和工作打下良好的基础。在当今社会，灯火已经成为我们生活的一部分，可以给我们带来视觉上的快乐，美化我们的生活。三模式灯笼控制器主要通过电路产生有规律的脉冲信号，实现灯笼的各种变化。主要设备是寄存器。寄存器现在是数字系统中常见的重要部件，广泛用于存储计算机中的中间数据。这次实验设计了移位寄存器作为灯笼控制电路，因为触发器具有内存功能。电路本身是实用的，因此通过计算机模拟，可以直观地看到循环灯控制效果。通过对控制电路进行微小的更改，可以更改电路的不同操作状态，并控制灯笼不同的闪烁效果。通过这次设计，培养了我们认真的工作态度和科学风格，为以后电路设计和电子产品开发奠定了初步的基础。测试我们的理论实践能力、实践能力、头脑能力，分析和理解问题的能力，增强了每个人对电子方面的学习和自学能力，知道自己缺乏哪些方面，为以后的学习指明了方向，从而提高了大家的素质。1.1设计背景以前过节的时候，班上举行了聚会，学生们都想用灯来活跃节日气氛。通过过去两年专业课程的理论学习和实践，我们对灯笼设计更感兴趣了。通过这次学校准备我们的课程设计，我们决定亲自设计采等控制系统的程序，把理论和实践结合起来，把自己在学校学到的东西应用到实际中，继续加深自己对它的理解，提高应用能力，使自己学到的东西更有意义。1.2实施计划首先在图书馆查询资料，从网上收集相关论文，设计了彩灯控制系统的原理总图和单位电路图，编写了仿真软件，调试了模块和软件，运行成功后制作了电路板，加载了程序，最后完成了教学设计报告。1.3先决条件编辑指南：Word2003绘图原理电路：Protel、Proteus、Altium Designer模拟：pro teusPCB:Protel，altium设计人员2完整的程序设计回顾了大量相关技术资料，结合自己的实践知识，主要提出了实现系统功能的两种技术方案。首先，我将分别说明这两种方案的框图和实现原理，分析比较特性，然后说明我最终选择方案的原因。2.1设计灯笼控制器主要可分为两个程序。一种是使用电子电路装置进行控制，另一种是使用单片机控制。案例1:根据设计工作要求中所述的灯控制电路的基本配置，灯控制器必须由振荡电路、计数/定时分配电路、移位位寄存器和彩灯显示5部分组成。方块图如图2.1所示。振荡电路控制电路柜台解码器LED显示电路图2.1灯笼循环控制器硬件框图案例2:该程序主要通过基于单片机的多控制、多闪烁的LED灯笼环路系统设计，满足了该设计的要求。如图2.2所示，以单片机为中心控制的硬件配置图包括单片机最小系统(时钟电路、重置电路、电源)、键控制电路、LED发光二极管和5V直流电源电路。该设计将关键控制电路连接到单片机的P0端口，切换灯笼模式。单片P0.1针脚连接按钮开关以控制灯闪烁频率。也就是说，快、慢的3拍使花转换成为可能。单片机的P1端口LED发光二极管配置灯电路以显示灯的周期。时钟电路重置电路AT89C52微控制器按键控制电路LED灯笼直流5V电源电路图2.2单片机彩灯循环控制系统硬件框图2.2选择方案以上两种方案表明，电子电路装置控制，使用该电路不复杂，制作比较容易，成本低，但调节可能性低，照明模式小，图案单调，没有设计工作要求或实施困难。单片机控制的优点是电路高度密集，工作原理简单，清晰，自定义编程，更多的模式控制，可移植性好。总之，为了反映节目的两个方面优于节目1，又体现了专业优势，这次设计采用了第二个方案。三单元模块设计本节主要介绍系统单元模块的特定功能、电路结构、工作原理以及各个单元模块之间的连接关系。本节还提供了有关相关线路的参数计算、构件选择和核心设备的必要说明。3.1直流电源电路完整的电子设计最重要的问题是为整个系统提供电源模块。电源电路的稳定性是系统平稳运行的前提和基础。电子设备除了用电池工作外，还以主电源(交流电网)供电。通过变压、整流、滤波和电压调节器获得稳定的直流电源。直流电源是电子设备的重要组成部分！这个项目的直流电源是5V。如下图3.1所示。直流电源通常有三种形式。电源、线性集成电源和开关电源，每个都由单独的组件组成。以下电压调节电源使用由三端集成电压调节7805组成的正5V直流电源：图3.1三端固定集成电源原理图AT89C52微控制器操作电压范围：4.0V5.5V，通常为外部5V直流电源。3.2单片机最低系统为了操作单片机，最基本的电路配置包括单片机、时钟电路、复位电路等。微控制器最低系统如下图3.2所示。图3.2单片机最低系统时钟电路：该系统以具有一个12MHz晶体振荡器和两个22pF微调电容器的单片机内部方式生成时钟信号，构成直接传输到内部时钟电路的稳定自激振荡器。图3.3时钟电路重置电路：确定单片机操作的启动状态，完成单片机启动过程。单片机系统的重置包括自动电源重置和手动键重置。此设计使用手动密钥重置，此重置方法也具有电源自动重置功能。电路如图3.4所示。图3.4重置电路3.3 LED灯笼显示电路LED灯笼显示电路(如图所示)实际上是由8个发光二极管和8个电阻组成的电路。发光二极管与电阻串联，然后连接到相应的P1入口。通过软件编程，使用P1端口输出级别实现其他闪烁模式。发光二极管的传导电压通常在1.7V以上，工作电流通常在1mA到30mA之间，电阻选择范围为100ohm到3 kom，在此选择510ohm的电阻。图3.5 LED灯笼显示电路3.4键控制电路如图3.6所示，密钥控制电路由两个密钥开关组成。他们分别连接到AT89C52的P0.0接口和P0.1端口，S1连接到P0.0，S2连接到P0.1。用于一对一地控制指示灯闪烁的方式。按下开关S1后，LED灯笼系统将闪烁第一个灯笼模式。再次按交换机S1时，LED灯系统将以第二个闪烁方式闪烁。关闭S2时，灯笼快速闪烁。图3.6键盘控制电路3.5串行电路串行电路为单片机提供连接端口，为单片机提供下载程序，为单片机程序内存提供下载程序。串行电路图如图3.7所示。串行端口也称为串行通信接口，RS-232具有外观和由于端号数量的原因，该连接器有时称为DB9连接器。RS-232针脚定义：2 RXD-Receive Data接收资料、3 TXD Transmit Data传输资料、5GND-System Ground系统接地，通常使用这些针脚。图3.7串行结构MAX232芯片使用5v单电源作为单电源级别转换芯片，专门为计算机的RS-232标准串行端口设计。MAX23内部结构基本上可以分为三部分。第一部分是电荷泵电路：由1、2、3、4、5、6英尺和4个电容组成，功能是生成RS-232串行端口级别所需的2个12v和-12v电源。第二部分是数据转换通道。7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。其中13英尺(R1IN)、12英尺(R1OUT)、11英尺(T1IN)和14英尺(T1OUT)是第一个数据通道，8英尺(R2IN)、9英尺(R2OUT)和11英尺TTL/CMOS数据在T1IN，T2IN输入上转换为RS-232数据，并从T1OUT，T2OUT传输到计算机DP9插头。DP9插头上的RS-232数据在R1IN、R2IN输入上转换为TTL/CMOS数据，然后在R1OUT、R2OUT上输出。第三部分是电源：15脚DNG，16脚VCC(5v)。这里，系统的硬件电路都设计好了。4软件设计单片机的应用系统由硬件和软件组成。完成上述硬件的结构图后，您不会看到多个控制、多个闪烁方式的LED循环系统，从而亮起的现象。此外，还必须编写控制单片机针脚级低维变化的程序，告诉微控制器如何揭示发光二极管。软件编程是多控制、多闪烁方式的LED灯系统的重要组成部分，是本设计的重点和难点。现在，我将说明多重控制、多重闪烁的LED如何循环8个LED，以实现灯控制的软件编程方法。c语言模拟图4.1。详细的c语言程序载于附录。图4.1 Keil Vision4调试此设计是使用2009年2月的Keil Vision4软件发行版进行编程的。Keil Vision4提供了完整的开发程序，包括c编译器、宏程序集、连接器、库管理和强大的模拟调试器，可通过单个集成开发环境(uVision)将这些部分组合在一起。KeilVision4引入了灵活的窗口管理系统，使开发人员可以使用多个显示器，并在可视表面能够完全控制窗口位置的任何地方提供。新的用户界面可以更好地利用屏幕空间，更有效地组织多个窗口，从而提供了开发应用程序的简洁高效的环境。新版本支持更多最新的ARM芯片，并添加了一些其他新功能。主程序流程图如下图4.2所示。主程序程序初始化模式1模式2模式3调用照明模式呼叫灯的频率频率1频率2频率3图4.2主程序流程图本设计以微控制器AT89C52为核心，将8个发光二极管转换为3种闪烁方式。硬件电路如图附录1所示，在单片机的P1.0-p 1.7连接器上输出8个发光二极管(在1.0端口输出“0”时，发光二极管打开，输出“1”时，发光二极管关闭。同样，p 1.1到p 1.7端口上的其他七个指示灯的打开和关闭方法与LED1相同。因此，只要依次打开和关闭发光二极管(LED1至LED 8)以实现水灯功能，8个led指示灯就会模糊发光。在这里，我们可以看到人眼的视觉持续性效应和单片机的每个命令执行时间都很短，所以在控制二极管关闭的时候需要短暂延迟。否则，闪烁不可见。编程过程如图4.3所示。开始确保按下了键按S1键按下S2键时调用灯笼循环程序设定对应的间隔时间调用延迟程序图4.3编程流程图程序启动时跳到键盘判断模块程序。该程序包含S1的键情况判断，在按下键之前，程序转动键以显示相应的灯笼的模式模块，同时，在键S2关闭的情况下，程序调用延迟程序时，向延迟参数分配值的另一个值是到达延迟程序延迟时间不同的慢速度闪烁的灯笼。5系统调试5.1系统模拟Proteus软件是英国Labcenterelectronics发行的EDA工具软件China。不仅模拟其他EDA工具软件的模拟功能，还模拟单片机和外围设备。模拟微控制器和外围设备的最佳工具。虽然现在国内刚刚开始普及，但已经受到了单片机爱好者、单片机教员、专门负责单片机开发和应用的科学技术人员的欢迎。Proteus是世界著名的EDA工具(模拟软件)，它通过单击即可转换到PCB设计，从原理图布局、代码调试到与微控制器和外围电路的协作模拟，实现了从概念到产品的完整设计。是世界上唯一支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086