闪烁LED小灯的设计

1、单片机开发与设计工程师考试文档学校: 湖南人文科技学院 设计题目： 闪烁LED小灯 学生姓名: 刘 杰 起止日期: 2010年6月17日 2010年6月27日 摘要当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。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。以单片机为基础的LED流水灯广泛应用于城市景观、风景名胜、道路桥梁、建筑轮廓、娱乐场所、户外广告、室内装饰等美化、亮化工程。本设计以STC89C52单片机作为主控核心，与按键、排阻

2、、电阻、电容等较少的辅助硬件电路相结合，利用软件实现对LED灯进行控制。本系统具有体积小、硬件少、电路结构简单及容易操作等优点。能够通过按键控制8个LED小灯轮流点亮、逐点点亮、间隔点亮。关键词：单片机；LED流水灯；芯片STC89C52;芯片8255目 录设计要求11、方案论证与对比11.1方案一11.2方案二21.3方案对比与选择22、各模块电路的设计22.1复位电路设计22.2晶振电路设计32.3键盘扫描电路设计32.4 STC89C52芯片介绍42.5 8255芯片介绍42.6 闪烁LED小灯原理图53、系统设计的流程图64、系统软件初始化设计64.1 8255芯片初始化64.2定时器

3、T0的初始化74.3中断程序的初始化75、系统功能测试与调试86、详细仪器清单8参考文献9附录：10附录1：键盘扫描函数程序10附录2：闪烁LED小灯总程序12闪烁LED小灯的设计设计要求功能：本设计的闪烁小灯控制器，可使小灯轮流点亮、逐点点亮、间隔点亮。通过按键来进行切换。主要额外器件：无1、方案论证与对比1.1方案一所设计的流水灯的方案是利用STC89C52单片机的P1口、PC口等的功能来完成的功能来完成信号的输入和转换，是最终的显示结果通过发光LED显示出来，另外加了三个开关来控制输出LED变换的类型。图1 方案一方框图硬件方面利用STC89C52的P1口直接驱动发光二极管，用PC口作为

4、开关控制。流水灯的变换通过软件编写延时以及变换不同的类型，用20ms作为开关转换过渡。采用的主、子程序方式，循环结构，另外加了开关扫描程序。1.2方案二利用STC89C52单片机的P1口、PC口等的功能来完成的功能来完成信号的输入和转换，通过发光二极管显示出来，另外加了三个开关来控制输出的转换。图2 方案二方框图利用STC89C52的P1口直接驱动发光二极管，用PC口作为开关控制。流水灯的转换通过软件编写和使用定时器变换不同的类型，添加了开关扫描程序用20ms作为开关转换过渡。采用的主、子程序方式循环结构。1.3方案对比与选择两种方案实施都比较简单，而且都容易操作。通过两种方案可以看出，方案二

5、比方案一多了一个定时器，利用中断来实现该功能更加精准，效果也会更加明显。因此，选择方案二相对更加合理。2、各模块电路的设计2.1复位电路设计RST:复位输入。晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST脚输出96个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR上的DISRT0位可以使此功能无效。DISRT0默认状态下，复位高电平有效。复位电路图如图所示：图3 复位电路图2.2晶振电路设计本系统采用的是12MHZ的晶振XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。晶振电路图如图所示：图4 晶振电路图2.3键盘扫描电路设计

6、在单片机系统中键盘中按钮数量较多时，为了减少I/O口的占用，常常将按钮排列成矩阵形式。而在本设计中为了通过键盘来转换LED灯的点亮模式，按下键盘分别实现LED灯的轮流点亮、逐个点亮、间隔点亮。判断键盘中有无键盘按下的方法：先将PA0拉高，然后扫描PC各行的电平状态，若哪一行出现高电平，即可知道该行的按键被按下。从而很容易地实现了LED灯的点亮模式转换。图5 键盘电路图2.4 STC89C52芯片介绍STC89C52是低功耗、高性能的CMOS8位微控制器。8字节的flash，256字节的RAM，32位的I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，3个16位定时器/计数器。全双工串行口，片内晶振及时钟

7、电路，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，内容被保存，振荡器被冻结。图6 STC89C52芯片图2.5 8255芯片介绍8255芯片是一种典型的课编程通用并行接口芯片，用来扩展单片机的端口，它具有3个8位的并行口，有三位工作方式，可作为单片与各种外部设备连接的接口电路。CS:片选信号线，当该引脚为低电平时，8255被选中，允许8255与CPU通讯。RESET:复位输入线，当该引脚为高电平时，内部寄存器被清除，所有I/O口均被置成输入方式。A0、A1：地址输入线。当A0A1=00时，PA口被选中；当A0A1=01

8、时，PB口被选中；当A0A1=10时，PC口被选中；当A0A1=11时，控制寄存器被选中。图7 8255芯片图2.6 闪烁LED小灯原理图图8 闪烁LED小灯的原理图3、系统设计的流程图图9 系统流程图4、系统软件初始化设计4.1 8255芯片初始化随着大规模集成电路的发展，接口电路也被集成在单一的芯片上，许多芯片可以通过编程方法设定工作方式，这种接口芯片被称为可编程I/O接口芯片，8255芯片是最常用的一种。使用8255芯片前，必须对其各个端口地址进行设置，不然无法进行与CPU进行通信。由于本设计中需要通过8255的PA、PB、PC口分别来控制数码管的位选信号、段选信号、键盘的输入，同时还需

9、要对其方式控制字进行设置。具体如下：#define a8255_PA XBYTE0xD1FF /*PA口地址*/#define a8255_PB XBYTE0xD2FF /*PB口地址*/#define a8255_PC XBYTE0xD5FF /*PC口地址*/#define a8255_CON XBYTE0xD7FF /*控制字地址*/4.2定时器T0的初始化源于该设计的时间显示要非常精确，可以使系统的时序是用定时单位来描述的，在此选用定时器0，而单片机内部的时钟频率为12MHZ，那么它的一个时钟周期为1/12us，而一个机器周期是一个时钟周期的12倍，即一个机器周期的时间为1us.根据设

10、计要求，我们选用定时器T0，对其的初始化过程如下： 选择工作方式1：16位定时器/计数器方式，最多可以计到2的16次方，即65536. 工作方式寄存器TMOD的设置：TMOD=0X01. 50ms的精确定时：TH0=(65536-50000)/256，TL0=(65536-50000)%256.定时器0初始化子函数程序如下：void init() TMOD=0X01;CON=0x89;TR0=1;ET0=1;TH0=(65535-50000)/256;TL0=(65535-50000)%256;EA=1;4.3中断程序的初始化根据设计的要求，要求实现LED小灯点亮模式的转换，为此我们将按键是否

11、有效地判断放在外部中断0内，当外部中断0响应时，扫描按键，通过按键去改变点亮模式，中断返回后，按照设定的点亮模式进行点亮。定时器0的中断服务程序如下：void ISR_timer() interrupt 1 TH0=(65535-50000)/256;TL0=(65535-50000)%256;n+;if(n=20) n=0;flag=1;5、系统功能测试与调试整体调试的程序见附录2,下载后系统按初始化的程序在执行，一旦有中断响应，通过扫描键盘上按键的按下来调整LED小灯点亮模式，使得LED小灯按预设的三种点亮模式进行转换。当按下键1时，程序执行功能程序0即轮流点亮模式，LED小灯会轮流被点亮

12、。当按下键2时，程序执行功能程序1即逐个点亮模式，LED小灯会逐个被点亮。当按下键3时，程序执行功能程序2即间隔点亮模式，LED小灯会间隔被点亮。若复位键按下，则系统按初始化的程序运行。6、详细仪器清单表1 仪器清单名称数量STC89C52芯片18255芯片1名称数量12MHz晶振1电容0.47uf1电容30pf2开关2矩形按键41K电阻8发光二级管8参考文献1 朱定华,戴汝平.单片微机原理与应用.(M) 北京:清华大学出版社,20032 楼然苗,李光飞编著. 单片机课程设计指导. 北京航空航天大学出版社,20072 张鑫主编. 单片机原理及应用 . 电子工业出版社,20053 蔡明文,冯先成

13、 单片机课程设计 华中科技大学出版社,20074 于凤鸣主编.单片机原理及接口技术.北京：中国轻工业出版社.19985 何立民编著.单片机应用技术选编.北京：北京航空航天大学出版社.1998附录：附录1：键盘扫描函数程序void scan_keyboard() uchar kdata;PA=0x01;kdata=PC;if(kdata=0x01)delay(5);kdata=PC;if(kdata=0x01)while(PC);temp=0xfe;flag2=0;flag3=0;flag1=1;if(kdata=0x02)delay(5);kdata=PC;if(kdata=0x02)whil

14、e(PC);temp=0xfe;flag1=0;flag3=0;flag2=1;if(kdata=0x04)delay(5);kdata=PC;if(kdata=0x04)while(PC);temp=0xfe;flag1=0;flag2=0;flag3=1;附录2：闪烁LED小灯总程序#include<reg52.h>#include<intrins.h>#include<ABSACC.H>#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define PA XBYTE0xD1FF /*PA口地址*/

15、#define PB XBYTE0xD3FF /*PB口地址*/#define PC XBYTE0xD5FF /*PC口地址*/#define CON XBYTE0xD7FF /*控制字地址*/ void delay(uchar z);void scan_keyboard();void init();void FUN0();void FUN1();void FUN2();uchar n,i,temp,flag,flag1,flag2,flag3;void main()init(); /初始化temp=0xfe;while(1)PB=0xFF;if(flag1=1&&flag=1

16、)flag=0;FUN0();if(flag2=1&&flag=1)flag=0;FUN1();if(flag3=1&&flag=1)flag=0;FUN2();scan_keyboard();void FUN0() /轮流点亮子函数P1=temp;temp=temp<<1;i+;if(i=8)i=0;temp=0xfe;void FUN1() /逐个点亮子函数 P1=temp;temp=_crol_(temp,1);void FUN2() /间隔点亮子函数 P1=temp;temp=_crol_(temp,2);void init() /定时器0初

17、始化子函数TMOD=0X01;CON=0x89;TR0=1;ET0=1;TH0=(65535-50000)/256;TL0=(65535-50000)%256;EA=1;void delay(uchar z) /延时子函数uchar x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-);void ISR_timer() interrupt 1 /定时器0的中断服务程序TH0=(65535-50000)/256;TL0=(65535-50000)%256;n+;if(n=20) n=0;flag=1;void scan_keyboard() /键盘子函数uchar kdata;PA=0x01;kdata=PC;