單片機控制的花樣彩燈

1、課程設計報告書題 目:花樣彩燈控制系統(tǒng)專 業(yè)： 電氣工程日期：2012-6-22i河南工業(yè)職業(yè)技術學院課程設計（論文）任務書、課題設計（論文）題目：花樣彩燈控制系統(tǒng)二、課程設計（論文）使用的原始資料（數(shù)據(jù)）及設計技術要求：設計要求：利用8031單片機，正常情形下使P1 口八個發(fā)光二極管做跑馬燈和流水燈 顯示；緊急情形下，使八個發(fā)光二極管做鴛鴦戲水燈顯示。三、設計任務：1. 設計硬件電路，畫出電路原理圖；2. 畫出程序流程圖；3. 編制程序，寫出源程序代碼；4. 寫出5000字的詳細說明書，要求字跡工整，原理敘述正確，會計算主要 元器件的一些參數(shù)，并選擇元器件；23四、主要參考資料:1、單片機原

2、理及應用，李建忠，西安電子科技大學出版社，2002年2、單片微型計算機與接口技術，李群芳等，電子工業(yè)出版社，2002年1999 年3、單片微型計算機原理與接口技術，陳光東等，華中科技大學出版社，4、單片機實驗與實踐，周立功等，北京航空航天大學出版社，2004年5、開放式綜合實驗/仿真系統(tǒng)MCS51實驗分冊，偉福公司電氣工程系 電氣自動化專業(yè)1001 班學生：杜世會指導教師：趙陽助理指導教師（并指出所負責的部分）：教研室： 教研室主任： 1弓I言4.2設計原理5.2.1MCS51 52.2 LED62.3中斷指令82.4硬件接原理圖93程序流程圖113.1主流程圖113.2流水燈子流程圖 123

3、.3中斷程序流程圖 134匯編程序144.1主程序144.2 一秒鐘定時程序175小結(jié)18參考文獻191.1引言隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場合可以看到彩色霓虹燈。LED彩燈由于其豐富的燈光色彩，低廉的造價以及控制簡單等特點而得到了廣泛的應用，用彩燈來裝飾已經(jīng)成為一種時尚。但目前 市場上各式樣的LED彩燈控制器大多數(shù)用全硬件電路實現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)復雜、功能單一，這樣一旦制作成 品只能按照固定的模式閃亮，不能根據(jù)不同場合、不同時間段的需要來調(diào)節(jié)亮燈時間、模式、閃爍頻率等 動態(tài)參數(shù)。這種彩燈控制器結(jié)構(gòu)往往有芯片過多、電路復雜、功率損耗大等缺點。此外從功能效果上看， 亮燈模式少而且樣式單調(diào)，

4、缺乏用戶可操作性，影響亮燈效果。因此有必要對現(xiàn)有的彩燈控制器進行改進。課程設計是學完一門課后應用本課知識及以前的知識積累而進行的綜合性、開放性的訓練，是培養(yǎng)學生工程意識和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。進一步鞏固和加深“單片機”課程的基本知識，了解單片機設計知識在實際中的應用。綜合運用“單片機”課程和先修課程的理論及生產(chǎn)實際知識 去分析和解決電路設計問題，進行單片機電路設計的訓練。學習單片機設計電路的一般方法，了 解和掌握單片機電路的設計過程和進行方式，培養(yǎng)正確的設計思想和分析問題、解決問題的能力，特別是總體電路設計能力。通過計算和繪圖，學會運用標準、規(guī)范和查閱有關技術資料等，培養(yǎng) 單片機電路設計的基本技

5、能。該程序示例了單片機鍵盤控制pl 口流水燈花樣的方法；具體表現(xiàn)為：p3.2 3.2 3.4 3.5四個小本文提出了一種基于AT89S51單片機的彩燈控制方案，實現(xiàn)對LED彩燈的控制。按鍵，分別實現(xiàn)了四個控制。通過這次實驗，我們也了解了團隊合作的重要性，集體的力量是偉大的，一個人 如何融入一個團隊是是一個重要問題，講究合作才能取得最后的成功！2設計原理2.1 MCS51單片機2345678910111213141516171819201P1.0VCCP1.1P0.0P1.2P0.1P1.3P0.2P1.4P0.3P1.5P0.4P1.6P0.5P1.71P0.6RST/VPD 7P0.7RXD

6、 P3.0 1LEA/VPPTXD P3.15ALE/PROGINT0 P3.2 85PSENINT1 P3.3 1P2.7T0 P3.40P2.6T1 P3.5P2.5WR P3.6P2.4RD P3.7P2.3XTAL2P2.2XTAL1P2.1VSSP2.03938373635343332313029282726252423222140引腳說明MCS單片機都采用40引腳的雙列直插封裝方式。圖2-9為引腳排列圖，40條引腳說明 如下：1、主電源引腳Vss和Vcc Vss接地 Vcc正常操作時為+5伏電源2、外接晶振引腳XTAL1和XTAL2 XTAL1內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接

7、晶體的一個引腳。當采用外部振蕩 器時，此引腳接地。 XTAL2內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端。是外接晶體的另一端。當采用外部振蕩器 時，此引腳接外部振蕩源。3、控制或與其它電源復用引腳 RST/VPDALE/PROG，PSEN和EA/VppRST/VPD當振蕩器運行時，在此引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平（由低到高跳變）， 將使單片機復位在Vcc掉電期間，此引腳可接圖2-9 8051引腳排列圖上備用電源，由VPD向內(nèi)部提供備用電源，以保持內(nèi)部 RAM中的數(shù)據(jù)ALE/ PROG正常操作時為ALE功能（允許地址鎖存）提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器，ALE引腳以不變的頻率（振蕩器頻率的 1）周期性

8、地發(fā)出正脈沖信號。因此，6它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。但要注意，每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳 過一個ALE脈沖，ALE端可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）八個 LSTTL電路。對于EPRO型單片機，在EPROMS程期間，此引腳接收編程脈沖（PROG功能） PSEN外部程序存儲器讀選通信號輸出端，在從外部程序存儲取指令（或數(shù)據(jù)）期 間，PSEN在每個機器周期內(nèi)兩次有效。PSEN同樣可以驅(qū)動八LSTTL輸入。 EA/Vpp、EA/Vpp為內(nèi)部程序存儲器和外部程序存儲器選擇端。當EA/Vpp為高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器，當EA/Vpp為低電平時，則訪問外部程序存儲器。對于EPRO型單片機，在

9、EPROMS程期間，此引腳上加21伏EPROMS程電源（Vpp）。4、輸入/輸出引腳 P0.0 - P0.7 ，P1.0 - P1.7 ，P2.0 - P2.7 ，P3.0 - P3.7。 P0 口（ P0.0 - P0.7 ）是一個8位漏極開路型雙向I/O 口，在訪問外部存儲器時，它 是分時傳送的低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)總線，P0 口能以吸收電流的方式驅(qū)動八個 LSTTL負載。 P1 口（ P1.0 - P1.7 ）是一個帶有內(nèi)部提升電阻的 8位準雙向I/O 口。能驅(qū)動（吸收 或輸出電流）四個LSTTL負載。 P2 口（ P2.0 - P2.7 ）是一個帶有內(nèi)部提升電阻的 8位準雙向I/O 口，在訪

10、問外部存 儲器時，它輸出高8位地址。P2 口可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）四個LSTTL負載。P3 口（P3.0 - P3.7）是一個帶有內(nèi)部提升電阻的8位準雙向I/O 口。能驅(qū)動（吸收或輸出電流）四個LSTTL負載2.2 LED顯示數(shù)碼管LED有共陰極和共陽極兩種。如圖所示。二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接 地，而共陽極則將發(fā)光二極管的陽極連接在一起，接入 +5V的電壓。一位顯示器由8個發(fā)光 二極管組成，其中7個發(fā)光二極管構(gòu)成字型“ 8”的各個筆劃（段）ag,另一個小數(shù)點為 dp發(fā)光二極管。當在某段發(fā)光二極管施加一定的正向電壓時，該段筆劃即亮；不加電壓則暗。為了保護各段LED不被損壞，需

11、外加限流電阻。LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)原理圖：高電平驅(qū)動RSTI2 (HXD)P3.0 匚 他昨匸 XTAI2 匚 4 XTAL1C0NT0JP3.2C6 (1NT1JP3.3 匚 7 (T0)P34C8 friCgGNDtZmPDIP/SOIC1918171615JVCC3P1.73P1.63P1.52P143P1314pPL22P1-W1) 12 2PL0(AIN0) H 2P3J13+5V 丫電 oab omn圖3 AT89C2051引腳配置d oCDe 1 I_f Q1 E 6低電平驅(qū)動共陽極AT89C2051芯片的20個引腳功能為：VCC電源電壓。GND接地。RST 復位輸入。當RST變?yōu)楦?/p>

12、電平并保持2 個機器周期時，所有I/O引腳復位至“1”。XTAL1反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工 作電路的輸入。XTAL2來自反向振蕩放大器的輸出。P1 口 8位雙向I/O 口。弓I腳P1.2P1.7提供內(nèi)部上拉，當作為輸入并被外部下拉為低電平時，它們將輸出電流，這是因內(nèi) 部上拉的緣故。P1.0和P1.1需要外部上拉，可用作片內(nèi)精確模擬比較器的正向 輸入（AIN0）和反向輸入（AIN1）, P1 口輸出緩沖器能接收20mA電流，并能直 接驅(qū)動LED顯示器；P1 口引腳寫入“ 1”后，可用作輸入。在閃速編程與編程 校驗期間，P1 口也可接收編碼數(shù)據(jù)。P3 口 引腳P3.0P3.5與P3.7為7

13、個帶內(nèi)部上拉的雙向1/0引腳。P3.6在內(nèi)部已與片內(nèi)比較器輸出相連，不能作為通用I/O引腳訪問。P3 口的輸出緩沖器能 接收20mA的灌電流；P3 口寫入“ 1”后，內(nèi)部上拉，可用輸入。P3 口也可用 作特殊功能口。2.3中斷指令在CPU和外設交換信息時，存在著快速 CPU和慢速外設間的矛盾，機器內(nèi) 部有時也可能出現(xiàn)突發(fā)事件，為此，計算機中通常采用中斷技術。CPU和外設并行工作，當外設數(shù)據(jù)準備好（或有某種突發(fā)事件發(fā)生）時向CPU 提出請求，CPU暫停正在執(zhí)行的程序轉(zhuǎn)而為該外設服務（或處理緊急事件），處 理完畢再回到原斷點繼續(xù)執(zhí)行原程序。中斷優(yōu)先級：當有多個中斷源同時 向CPU申請中斷時，CPU

14、優(yōu)先響應最需 緊急處理的中斷請求，處理完畢再響應優(yōu)先級別較低的 ，這種預先安排的響應 次序。中斷的嵌套：在中斷系統(tǒng)中，高優(yōu)先級的中斷請求能中斷正在進行的較低級的中斷源處理，（1） 中斷技術是實時控制中的常用技術，51系列單片機有三個內(nèi)部中斷， 二個外部中斷。所謂 外部中斷就是在外部引腳上有產(chǎn)生中斷所需要的信號。每個中斷源有固定的中斷服務程序的入口地址 （稱矢量地址或向量地址）。當 CPU響應中斷以 后單片機內(nèi)部硬件保證它能自動的跳轉(zhuǎn)到該地址。 因此，此地 址是應該熟記的，在匯編程序 中，中斷服務程序應存放在正確的向量地址內(nèi)。（或存放一條轉(zhuǎn)移指令）；而在C語言中是靠Interrupt n的關鍵字

15、n自動設置的。（2） 單片機的中斷是靠內(nèi)部的寄存器管理的，這就是中斷允許寄存器 IE,中 斷優(yōu)先權寄存器IP，必須在CPU開中斷即開全局中斷開關 EA，開各中斷源的 中斷開關，CPU才能響應該中斷源的 中斷請求，其中缺一不可。（3）從程序表面看來，主程序和中斷服務程序好象是沒有關連的，只有掌握 中斷響應的過程， 才能理解中斷的發(fā)生和返回，看得懂中斷程序，并能編寫高 質(zhì)量中斷程序。表2.1常用中斷符號名稱中斷引起原因中斷服務程序入口INTO外部中斷0P3.2引腳的低電平或下降沿信號0003HINT1外部中斷1P3.3引腳的低電平或下降沿信號0013HT0定時器0中斷定時計數(shù)器0計數(shù)回零溢出000

16、BHT1定時器1中斷定時計數(shù)器1計數(shù)回零溢出001BHT2定時器2中斷定時計數(shù)器2中斷（TF2或T2EX信號）002BHTI/RI串行口中斷串行通信完成一幀數(shù)據(jù)發(fā)送或接收引起中斷0023H2.4硬件原理圖晶振（12MHZ定時1秒對于12MHZ勺晶振而言，其時鐘周期T=1/f=1/12us,而89C51的一個機器周 期包括12個時鐘周期，所以一個機器周期為1us，對于T0而言，使之工作于 16-bit，最大計時為65536*1=65536us,需要多次定時才能實現(xiàn)一秒定時。vcc+5vAC230nFD1LED-REDD2LED-REDU1VCC+5V19D3R318270LED-REDD4LED

17、-REDD5LED-REDD6C31nFR9293031 X1 CRYSTAL、XTAL1XTAL2RSTPSENALEEAC130nFR6270LED-RED12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P0.0/AD(P0.1/AD-P0.2/AD2P0.3/AD；P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT-P3.4/T0P3.5/T1P3.6/W

18、FP3.7/R 匸3938373635343321222324252627281011121314151617D7LED-REDR8270D8LED-REDAT89C51SRCFILE=1.ASMPROGRAM=1.HEXR10R11R1210k10k10kR1310kvcc+5vA3.1總流程圖3程序流程圖3.2流水燈子程序流程圖其他子程序流程圖與上圖按下其他鍵的流程圖和它相類似33中斷程序流程圖定時中斷入口輸出置高,Ik發(fā)使可控硅導通關閉定時中斷返回4匯編程序4.1主程序：ORG 0000H;LJMP STARTORG 0003HRETIORG 000BHRETIORG 0013HRETI

19、ORG 001BHRETICLEAR: RET;START:ACALL CLEAR STAR1:MOV P3,#0FFHJNB P3.2,FUN2JNB P3.3,FUN3;JNB P3.4,FUN0JNB P3.5,FUN1JNB F0,STAR1;RET;FUN0:LCALL DL10MSJB P3.4,STAR1WAITL0:JNB P3.4,WAITL0SETB F0中斷入口程序；初始化程序主程序關閉按紐曾經(jīng)有鍵按下F0置1消除抖動等待鍵釋放FUN01:LCALL FUN00LCALL STAR1LJMP FUN01;FUN1:LCALL DL10MSJB P3.5,STAR1WAIT

20、L1:JNB P3.5,WAITL1SETB F0FUN10:LCALL FUN11LCALLSTAR1LJMP FUN10;FUN2:LCALL DL10MSJB P3.2,STAR1WAITL2:JNB P3.2,WAITL2SETB F0FUN20:LCALL FUN22LCALLSTAR1LJMP FUN20;FUN3:LCALL DL10MSJB P3.3,STAR1WAITL3:JNB P3.3,WAITL3CLR F0MOV P1,#0FFH;LJMP STAR1;FUN00:MOV A,#0FEHFUN000:M0V P0,ALCALL DL05SJNB ACC.7,OUTRL

21、 AAJMP FUN000OUT: RET;FUN11:MOV A,#0FEH消除抖動等待鍵釋放消除抖動等待鍵釋放消除抖動等待鍵釋放關顯示;從P1.0到P1.7移動點亮;從P1.0到P1.7依次點亮FUN111:M0V P1,ALCALL DL05SJZ OUTRL AANL A,P1AJMP FUN111;FUN22:MOV A,#0FEHFUN222:MOV P1,ALCALL DL01SCPL ARL AMOV P1,ALCALL DL01SRET;FUN33: MOV A,#01HFUN333: MOV P1,ALCALL DL01SJNZ OUTRL AORL A,P1AJMP FU

22、N333DL01S:MOV R2,#0FFHMOV R7 #02HLOOP1: DJNZ R2,LOOP1LOOP5 DJNZ R7 DL512RETDL10MS:MOV R3,#14HLOOP2: LCALL DL512DJNZ R3,LOOP2;間隔點亮;逐點熄滅延時程序RETDL05S:MOV R4,#0AHL00P3: LCALL DL10MSDJNZ R4,L 00P3RETDL30S:MOV R5,#03HL00P4:LCALL DL05SDJNZ R5,L00P4RETEND4.2 一秒鐘定時程序;允許中斷;工作方式1;啟動計數(shù);開中斷M0V B,#0AHM0V TM0D,#01HM0V TH0,#0B0HM0V TL0,#3CHSETB TR0SETB EABU:JBC TF0,SHISJMP BUSHI:MOV TH0,#3CHMOV TL0,#0B0HRET小結(jié)經(jīng)過努力，我們組終于完成這次數(shù)字彩燈的課程設計任務。我們首先查閱了大量的書本 資料，接著又上網(wǎng)搜集了許多有用信息，有時候為了找到一個合適的電路而苦惱，有時候又 為取得一