基于單片機(jī)的節(jié)日彩燈設(shè)計(jì)

1、 遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學(xué)學(xué)單片機(jī)原理及接口技術(shù)單片機(jī)原理及接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)（論文）課程設(shè)計(jì)（論文）題目：題目： 基于單片機(jī)的節(jié)日彩燈設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的節(jié)日彩燈設(shè)計(jì) 院（系）：院（系）： 專業(yè)班級(jí)：專業(yè)班級(jí)： 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 起止時(shí)間：起止時(shí)間： 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）I課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語摘 要節(jié)日彩燈時(shí)生活中常常用到的裝飾物品。由于其豐富的燈光色彩，低廉的造價(jià)以及控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，用彩燈來裝飾街道和城市建筑物已經(jīng)成為一種時(shí)尚。它集中地運(yùn)用了單片機(jī)、LED、自動(dòng)控制等技術(shù)，是典型的機(jī)遇單片機(jī)的電

2、子產(chǎn)品。彩燈控制電路時(shí)近年來隨著電子技術(shù)發(fā)展而產(chǎn)生的一種控制裝置。它能使彩燈按照要求有序地被點(diǎn)亮。本彩燈控制器可控制八個(gè)彩燈的一次點(diǎn)亮，能營(yíng)造出平面上色彩變化的場(chǎng)景，本電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單適合初學(xué)者學(xué)習(xí)。本文以 AT89C51 單片機(jī)為控制核心，采用模塊化得設(shè)計(jì)方案，運(yùn)用 LED 彩燈、按鍵等組成電路，實(shí)現(xiàn)彩燈在開啟時(shí)滿足不一樣的閃亮方法。按鍵可以再彩燈使用的時(shí)候選擇不同的亮法，使彩燈變化多樣，按鍵一可以使彩燈常亮，按鍵二可以使彩燈閃爍，三號(hào)按鍵鍵使流水線亮，四號(hào)按鍵使彩燈單數(shù)等閃亮累計(jì) 5次后，換雙數(shù)燈閃亮 5 次，依次交換。通過按鍵能方便使用者選擇不同樣的亮法。關(guān)鍵詞：LED 彩燈；循環(huán)；AT89

3、C51本科生課程設(shè)計(jì)（論文）II目 錄第 1 章 緒論 .1第 2 章 課程設(shè)計(jì)的方案 .32.1 概述 .32.2 系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu) .3第 3 章 硬件設(shè)計(jì) .53.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) .53.1.1 單片機(jī)選擇 .53.1.2 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) .83.1.3 復(fù)位電路設(shè)計(jì) .83.1.4 鎖存控制電路 .93.1.5 單片機(jī)最小系統(tǒng) .103.2 按鍵控制電路 .113.3 LED 彩燈顯示模塊 .123.4 系統(tǒng)總電路圖 .14第 4 章 軟件設(shè)計(jì) .154.1 按鍵掃描子程序設(shè)計(jì) .154.2 主程序設(shè)計(jì) .16第 5 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) .21參考文獻(xiàn) .22本科生課程設(shè)計(jì)（論文）

4、0第 1 章 緒論節(jié)日彩燈是生活中常常用到的裝飾物品。它集中地運(yùn)用了單片機(jī)、LED、自動(dòng)控制等技術(shù)，是典型的基于單片機(jī)的電子產(chǎn)品。隨著計(jì)算機(jī)、微電子、信息技術(shù)的快速進(jìn)步，智能化技術(shù)的開發(fā)速度越來越快，智能度越來越高，應(yīng)用范圍也得到了極大的擴(kuò)展。在海洋開發(fā)、宇宙探測(cè)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、軍事、社會(huì)服務(wù)、娛樂等各個(gè)領(lǐng)域。在娛樂方面，場(chǎng)地的裝飾離不開彩燈。在建筑方面也采用彩燈來裝飾高樓大廈。彩燈有靈活多變的點(diǎn)亮方式，裝飾效果非常好，特別是晚上似的高樓大廈更加漂亮。在國(guó)內(nèi)外，微控制系統(tǒng)主要采用單片機(jī)作為控制核心。因此，單片機(jī)的發(fā)展將有助于簡(jiǎn)單實(shí)用電子產(chǎn)品的開發(fā)。在本設(shè)計(jì)中，采用比較先進(jìn)的 AT89C51 單片

5、機(jī)為控制核心，它的功耗很低。單片機(jī)技術(shù)發(fā)展至今，掌握最先進(jìn)技術(shù)的仍然是國(guó)外的幾大公司。如 Intel 公司發(fā)展的 MCS-51 系列的新一代產(chǎn)品，如8xC152、80C51FA/FB、80C51GA/GB、8Xc451、8Xc452 ，還包括了Philips、Siemens、ADM、Fujutsu、OKI、Harria-Metra、ATMEL 等公司以 80C51為核心推出的大量各具特色、與 80C51 兼容的單片機(jī)。新一代的單片機(jī)的最主要的技術(shù)特點(diǎn)是向外部接口電路擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn) Microcomputer 完善的控制功能為己任，可連接一些外部接口功能單元如 A/D、PWM、PCA（可編程計(jì)數(shù)器

6、陣列）WDT（監(jiān)視定時(shí)器） 、高速 I/O 口、計(jì)數(shù)器的捕獲、比較邏輯等。這一代單片機(jī)中，在總線方面最重要的進(jìn)展是為單片機(jī)配置了芯片間的串行總線，為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了更加靈活的方式。Philips 公司還為這一代單片機(jī) 80C51 系列8xC52 單片機(jī)引入了具有較強(qiáng)功能的設(shè)備間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總線CAN（Controller Area Network BUS） 。 由于國(guó)內(nèi)生活水平不斷提高，人民向往較佳的生活質(zhì)素，對(duì)燈具燈飾也不斷提出了新要求，近年內(nèi)地?zé)麸検袌?chǎng)有以下情況： 功能細(xì)分：人們要求燈具能符合不同場(chǎng)合，不同照光功能的需求日高，因此適用于各種使用要求的燈具逐應(yīng)運(yùn)而生，如學(xué)生燈、書寫燈、應(yīng)

7、急燈、日光燈、霞光燈、晚餐燈以及不同高度的落地?zé)舻刃缕矾B出。 高技術(shù)化：由于電子技術(shù)被廣泛用于燈具的制造，適應(yīng)不同的電壓，使可調(diào)節(jié)亮度的第三代照光燈具多起來。無頻閃燈、3 種波長(zhǎng)色譜可調(diào)燈，放射遠(yuǎn)紅外光燈等具備保護(hù)視力功能的燈具也開始推出市場(chǎng)。 多功能化：符合當(dāng)前的消費(fèi)時(shí)尚、集多種功能于一體的燈如床頭兼作光敏電本科生課程設(shè)計(jì)（論文）1話自控?zé)?、帶八音盒臺(tái)燈等，是近年另一需求特點(diǎn)。 節(jié)能環(huán)保：新推出的高科技無頻閃書寫燈，光線平穩(wěn)并可節(jié)能源 50%，這種燈具很受消費(fèi)者的歡迎。環(huán)保是燈具生產(chǎn)技術(shù)的嶄新主題，顯示人們對(duì)居室生態(tài)環(huán)境的重視，這亦是未來家居照明的主要發(fā)展方向。 國(guó)際燈具行業(yè)現(xiàn)代化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的

8、潮流是：減少產(chǎn)品的尺寸，以減少材料的投入；現(xiàn)代社會(huì)對(duì)產(chǎn)品的開以制造最重要的著眼點(diǎn)是“經(jīng)濟(jì)”和“環(huán)境保護(hù)” 。照明產(chǎn)品最好能體現(xiàn)這一潮流的是緊湊熒光燈，細(xì)管徑，超細(xì)管徑直管熒光燈和無汞的射頻(RF)或微波(MW)激發(fā)的硫燈。緊湊型熒光燈直徑和尺寸，它們的形式多種多樣用途也十分廣泛。一般來說，它們有 5 倍于白熾燈的光效和 8 倍于白熾燈的壽命。因此，它們是綠色照明工程的推薦產(chǎn)品，使用緊湊型熒光燈的燈具也日益多見。本科生課程設(shè)計(jì)（論文）2第 2 章 課程設(shè)計(jì)的方案2.1 概述本文提出了一種基于 AT89C51 單片機(jī)的彩燈控制方案，實(shí)現(xiàn)對(duì) LED 彩燈的控制。本方案以 AT89C51 單片機(jī)作為主

9、控核心，與鍵盤、顯示、驅(qū)動(dòng)等模塊組成核心主控制模塊。在主控模塊上設(shè)有 4 個(gè)按鍵和 8 個(gè) LED 顯示器，可以有多種閃光模式。 2.2 系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu)利用單片機(jī)設(shè)計(jì)，框圖如圖 2.1 所示AT89C51單片機(jī)LED 彩燈顯示電路時(shí)鐘電路按鍵電路復(fù)位電路圖 2.1 利用單片機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖LED 彩燈系統(tǒng)包括 5 大部分，即閃爍系統(tǒng)，脈沖震蕩系統(tǒng)，核心控件（89C51 主控模塊） ，復(fù)位電路。主控模塊，具有控制功能，閃爍系統(tǒng)是受控模塊，上面有 16 個(gè) LED 燈及 16 個(gè)電阻。核心控件主要由 89C51 芯片組成，是整個(gè)彩本科生課程設(shè)計(jì)（論文）3燈循環(huán)系統(tǒng)的核心，是控制彩燈循環(huán)閃爍等等一切

10、功能的部件。復(fù)位開關(guān)連接控制器的 RST 端，實(shí)現(xiàn)復(fù)位控制。根椐彩燈的亮滅規(guī)律，為了便于控制，決定采用移位型系統(tǒng)方案。即用移位寄存器模塊的輸出驅(qū)動(dòng)彩燈，彩燈亮，滅和花型的轉(zhuǎn)換通過改變移位寄存器的工作方式來實(shí)現(xiàn)。16 路彩燈需要移位寄存器模塊的規(guī)模為 16 位，但為了便于實(shí)現(xiàn)花型 4 的演示花型，將其分為左，右兩個(gè) 8 位移位寄存器模塊 LSR8 和 RSR8。由按鍵控制功能的流水燈,其中的 LED 采取共陽極接法，通過依次向連接 LED 的/口送出低電平，可實(shí)現(xiàn)題目要求的功能。本科生課程設(shè)計(jì)（論文）4第 3 章 硬件設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1.1 單片機(jī)選擇本次設(shè)計(jì)選擇 AT89C5

11、1。（1）AT89C51 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)：AT89C51 是一種低功耗、低電壓、高性能的八位 CMOS 單片機(jī)，片內(nèi)有一個(gè) 4KB 的 FLASH 可變成可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory） ，它采用了 CMOS 工藝和 ATMEL 公司的高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與 MSC-51 兼容。片內(nèi)置通用8 位中央處理器（CPU）和 FLASH 存儲(chǔ)單元，片內(nèi)的存儲(chǔ)器允許在系統(tǒng)內(nèi)改變程序或用常規(guī)的非易失性存儲(chǔ)器編程。因此，AT89C51 是一種功能強(qiáng)、靈活性高且價(jià)格合理的單片機(jī)，可

12、方便的應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。（2）主要特性：1. 與 MCS-51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)兼容2. 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器3. 壽命：1000 寫、擦循環(huán)4. 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10 年5. 全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz6. 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定7. 128*8 位內(nèi)部 RAM8. 32 可編程 I/O 線9. 兩個(gè) 16 位定時(shí)器、計(jì)數(shù)器10. 6 個(gè)中斷源11. 可編程串行通道12. 低功耗的閑置和掉電模式13. 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路（3）管腳說明：VCC（40）：供電電壓，其工作電壓為 5V。GND(20):接地。P0 端口（P0.0-P0.7）:P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可

13、吸收本科生課程設(shè)計(jì)（論文）58TTL 門電流。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)、地址的第八位。再 LFASH 編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FLASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。P1 端口（P1.0-P1.7）：P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1口緩沖器能夠接收 4TTL 門電流。P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。再 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為第八位地址接收

14、。P2 端口（P2.0-P2.7）：P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3 端口（P3.0-P3.7）：P3

15、 口管腳是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位的雙向 I/O端口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。當(dāng) P3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入端時(shí)，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL） 。P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如表 1 所示。P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。復(fù)位 RST(9)：復(fù)位輸入。在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)機(jī)器周期（24 個(gè)振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腳時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個(gè)腳保持高電平，51 芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后 P3.0-P3.7 口均置 1，引腳表現(xiàn)為高電平，程序計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器 S

16、FR 全部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，芯片為ROM 的 00H 處開始運(yùn)行程序。復(fù)位操作不會(huì)對(duì)內(nèi)部 RAM 有所影響。ALE/(30)：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存PROG地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置0。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引

17、腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。(29)：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指令期間，PSEN每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。PSENEA/VPP(31)：當(dāng)保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-_EAFFFFH） ，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)，將內(nèi)部鎖定為_EA本科生課程設(shè)計(jì)（論文）6RESET；當(dāng)端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此_EA引腳也用于施加 12V 編程電源（VPP） 。XTAL1(19)：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工

18、作電路的輸入。XTAL2(18)：來自反向振蕩器的輸出。其引腳圖如圖 3.1 所示。表 3.1 P3.6 端口引腳兼用功能表 圖 3.1 AT89C51 引腳圖端口引腳第二功能P3.0RXD(串行輸入口)P3.1TXD（串行輸出口）P3.2（外中斷 0）0INTP3.3（外中斷 1）1INTP3.4T0(定時(shí)、計(jì)數(shù) 0)P3.5T1（定時(shí)、計(jì)數(shù) 1）P3.6（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）WRP3.7（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）RD本科生課程設(shè)計(jì)（論文）73.1.2 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來提供單片機(jī)片內(nèi)各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，復(fù)位操作則使單片機(jī)的片內(nèi)電路初始化，使單片機(jī)從一種確定的初態(tài)開始運(yùn)行。時(shí)

19、鐘電路 89C51 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。在引腳 XTAL1 和 XTAL2 外接晶體振蕩器(簡(jiǎn)稱晶振)或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。內(nèi)部振蕩方式的外部電路如圖 3-1 所示。圖 3-1 中，電容器 Cl，C2 起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在5-30pF。晶振頻率的典型值為 12MHz，采用 6MHz 的情況也比較多。內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘情號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)用電路中使用較多。圖 3.2 時(shí)鐘電路3.1.3 復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位電路電路圖如圖 3

20、.3 所示當(dāng) 89C51 單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST(全稱 RESET)出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果 RST 持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。89c51X1 X2C1 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）8常用的上電復(fù)位電路電容 C1 和電阻 R1 對(duì)電源+5V 來說20構(gòu)成微分電路。上電后，保持 RST 一段高電平時(shí)間，由于單片機(jī)內(nèi)的等效電阻的作用，不用圖中電阻 R1，也能達(dá)到上電復(fù)位的操作功能，如圖 3.3 所示。10F+5VRET1K圖 3.3 復(fù)位電

21、路電路圖開關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位常用的上電或開關(guān)復(fù)位電路。上電后，由于電容 C3 的充電和反相門的作用，使 RESET 持續(xù)一段時(shí)間的高電平。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時(shí)，按下復(fù)位鍵 K 后松開，也能使 RESET 為一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電或開關(guān)復(fù)位的操作。3.1.4 鎖存控制電路其鎖存功能利用 74LS373 來實(shí)現(xiàn)，其功能表如表 3.2 所示，引腳圖如圖 3.4所示圖 3.4 74LS373 引腳圖本科生課程設(shè)計(jì)（論文）9表 3.2 74LS373 功能表（1） 鎖存使能控制端，如圖 3.4 中的 LE。只有當(dāng)鎖存使能信號(hào)有

22、效（圖 3.4 是上升沿）時(shí)，寄存器才能鎖存輸入數(shù)據(jù)(d3d2d1d0)，寄存器狀態(tài)得到更新。時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)常作為鎖存使能端的輸入，以便協(xié)調(diào)時(shí)序電路的工作。（2） 控制輸入端，它的作用可同時(shí)影響寄存器的多個(gè)輸出，如圖 3.4 中的 CR。有些控制輸入端需要與鎖存使能輸入端配合才能生效，稱這種控制為同步控制。（3） 數(shù)據(jù)輸入端，如圖 3.4 在微控制器單元（MCU）中，寄存器是十分重要的資源。寄存器的主要作用是快速寄存算術(shù)邏輯運(yùn)算單元（ALU）運(yùn)算過程中的數(shù)據(jù)。熟悉和了解 MCU的寄存器是掌握 MCU 應(yīng)用的關(guān)鍵。MCU 內(nèi)部寄存器的位數(shù)通常與 MCU 的總線寬度相同，如普通 51 系列單片機(jī)的寄存

23、器寬度是 8 位，嵌入式控制器和 DSP 處理器的寄存器寬度通常是 32 位或 48 位。3.1.5 單片機(jī)最小系統(tǒng)AT89C51 最小系統(tǒng)中 XTAL1、XTAL2 端接上晶振及兩個(gè)諧振電容，在RESET 端接上相應(yīng)的電阻、電容，如需要按鍵復(fù)位，加上按鍵即可組成一個(gè)最小系統(tǒng)，按要求通電后，系統(tǒng)就可以工作了。輸入輸出控制使能數(shù)據(jù)輸出DnLEOEOnHHLHLHLLXLLQ0XXHZ*本科生課程設(shè)計(jì)（論文）10單片最小系統(tǒng)圖如下：圖 3.5 單片機(jī)最小系統(tǒng)3.2 按鍵控制電路本次設(shè)計(jì)使用二極管作為彩燈，16 支彩燈接在了 AT89C51 的 P1 口和 P0 口，這 2 個(gè)接口每一個(gè)在接二極管的

24、同時(shí)在接一個(gè)小電阻，這個(gè)電阻在電路中所起的作用是限流電阻，防止電路電流過大，限制電流的作用。本次設(shè)計(jì)的按鍵部分包含四個(gè)按鍵，S0 按鍵直接接在復(fù)位電路上，按下 S0本科生課程設(shè)計(jì)（論文）11使彩燈亮，S1 使彩燈閃爍，S2 使彩燈流水線閃亮，S3 使彩燈單數(shù)等閃亮累計(jì) 5次后，換雙數(shù)燈閃亮 5 次，依次交換。圖 3.6 按鍵電路圖3.3 LED 彩燈顯示模塊LED 彩燈顯示電路實(shí)際上是由 16 個(gè)發(fā)光二極管和 16 個(gè)電阻構(gòu)成的電路。發(fā)光二極管與電阻對(duì)應(yīng)串聯(lián),然后接在與之相對(duì)應(yīng)的 P0 口和 P1 口上。通過軟件編程對(duì) P0 口和 P1 口輸出高低電平來實(shí)現(xiàn)不同的閃爍花型。由于發(fā)光二極管的導(dǎo)通

25、電壓一般為 1.7V 以上，另外，他的工作電流根據(jù)型號(hào)不同一般為 1mA 到 30mA，電阻選擇范圍 100 歐姆3 千歐姆在此我們這里選用 560 歐姆的電阻。74LS373 的輸出端 O0-O7 可直接與總線相連，總線的另一端與單片機(jī)的P0.0P0.7 相連。采用 74LS373 來傳輸 8 位數(shù)據(jù)，當(dāng)液晶顯示器進(jìn)行寫數(shù)據(jù)時(shí)，三態(tài)允許控制端 OE 為低電平，通過 74LS373 進(jìn)行緩存。當(dāng)數(shù)碼管顯示器進(jìn)行讀本科生課程設(shè)計(jì)（論文）12數(shù)據(jù)，還要通過 74LS373 進(jìn)行輸出，把存在液晶顯示器里的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中。數(shù)碼管顯示模塊的 D1 和 D8 分別與 74LS373 的 Q1 到 Q8

26、 相連來控制數(shù)碼管顯示模塊指令寄存器和數(shù)據(jù)寄存器讀寫條件。P0 口為雙向三態(tài)口，用作輸出的時(shí)候需要接上拉電阻。74LS373 這里的用法是邏輯上透明的，也就是 P0 輸出什么，它也輸出什么。不做鎖存。作用是提高驅(qū)動(dòng)能力。這樣數(shù)碼管的電流來自 373 而不是單片機(jī)。數(shù)碼管是共陰極的。本科生課程設(shè)計(jì)（論文）13圖 3.7 LED 連接電路3.4 系統(tǒng)總電路圖系統(tǒng)總電路圖如圖 3.8 所示：圖 3.8 系統(tǒng)總電路圖本科生課程設(shè)計(jì)（論文）14本科生課程設(shè)計(jì)（論文）15第 4 章 軟件設(shè)計(jì)單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成，上述硬件原理圖搭建完成上電之后，還需要編寫程序控制單片機(jī)管腳電平的高低變化，來實(shí)現(xiàn)

27、發(fā)光二極管的明滅。軟件編程是多控制、多閃爍方式的 LED 彩燈系統(tǒng)中的一個(gè)重要的組成部分，4.1 按鍵掃描子程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是以單片機(jī) AT89C51 為核心控制 16 個(gè)發(fā)光二極管 4 種閃爍方式的變換。程序啟動(dòng)時(shí)跳轉(zhuǎn)到鍵盤判斷模塊程序中，循環(huán)檢測(cè)直到有按鍵按下的時(shí)候，程序轉(zhuǎn)去相對(duì)應(yīng)按鍵的彩燈顯示的花型模塊。是否有鍵按下延遲 10ms是否有鍵按下掃描結(jié)束確定鍵號(hào)開始圖 4.1 按鍵掃描子系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖是否有鍵按下是否有鍵按下本科生課程設(shè)計(jì)（論文）164.2 主程序設(shè)計(jì)NNNNY開始長(zhǎng)跳轉(zhuǎn)到 StartP1.0=0?YYYP1.0=0?P1.0=0?P1.0=0?模式二亮燈模式四亮燈模式三亮燈模

28、式一亮燈圖 4.2 主程序流程圖本科生課程設(shè)計(jì)（論文）17匯編程序如下：org 0000h ljmp start org 0003h ljmp speedup org 0090hstart:mov IE,#81h setb IT0 mov 60h,#20 mov p2,#0ffh mov p3,#0ffh mov 40h,#0 mov p0,#0ffh jnb p1.0,key1 jnb p1.1,key2 jnb p1.2,key3 sjmp start key3:lcall key33 key1:mov r4,#03h mov p3,#0f2h key1:mov p0,#0fh mov p

29、2,#32h lcall delay mov p0,#00h mov p2,#00h lcall delaysjmp key1 djnz r4,key11 mov p2,#0ffh mov p0,#0feh lcall delay restart1:mov r4,#07h mov r5,#07h本科生課程設(shè)計(jì)（論文）18 mov r3,40h loop1:inc r3 mov a,r3 mov dptr,#SEG movc a,a+dptr mov p2,a mov a,p0 rl a lcall delay mov p0,a jnb p1.3,start djnz r4,loop1 inc

30、r3 inc r3loop2: dec r3 mov a,r3 mov dptr,#SEG movc a,a+dptr mov p2,a mov a,p0 rr a lcall delay mov p0,a djnz r5,loop2 sjmp restart1 retkey2: mov 40h,#1 mov r1,#8h mov a,#0feh mov p0,00h mov p3,#048hLOOP3: mov p0,a本科生課程設(shè)計(jì)（論文）19 mov r0,a clr a mov a,40h mov dptr,#SEG movc a,a+dptr mov p2,a lcall delay jnb p1.3,loop5 inc 40h clr a mov a,r0 rl a djnz r1,loop3 inc 40h ljmp key2 key3:clr amov 40h,#8mov r1,#8hmov a,#07fhmo