基于單片機(jī)的LED流水燈控制

1、課程設(shè)計(jì)說明書 課程名稱： 單片機(jī)原理及應(yīng)用 設(shè)計(jì)題目： 基于單片機(jī)的LED流水燈控制 院 系： 信息技術(shù)學(xué)院 專 業(yè)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 2013年1月10日 基于單片機(jī)的LED流水燈控制摘 要 基于單片機(jī)的LED流水燈的應(yīng)用十分廣泛，由單片機(jī)作為的核心控制器，通過按鍵實(shí)現(xiàn)控制功能和數(shù)據(jù)輸入是非常普遍的。通常在所需按鍵數(shù)量不多時(shí)，系統(tǒng)常采用獨(dú)立式按鍵。這種按鍵的電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單。由于實(shí)際應(yīng)用中，不同系統(tǒng)對按鍵的要求不同，因此，對按鍵程序的設(shè)計(jì)要考慮全面，以便更好地完成按鍵所設(shè)定的功能，簡述了該系統(tǒng)中一些重要芯片的基本工作原理，著重論述了硬件線路各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)思想。進(jìn)而熟練掌握相關(guān)專

2、業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用，提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手和設(shè)計(jì)能力。 本系統(tǒng)是基于AT89C51系列單片機(jī)為核心的LED流水燈設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)8個(gè)LED燈變化方向和速度的可調(diào)。 關(guān)鍵詞：單片機(jī) 獨(dú)立式按鍵 LED 目 錄第一章 緒論11. 設(shè)計(jì)背景11.1設(shè)計(jì)目的11.2可行性分析及相關(guān)現(xiàn)狀11.3意義2第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)32系統(tǒng)設(shè)計(jì)32.1整體設(shè)計(jì)32.2模塊設(shè)計(jì)4第三章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)73.1整體仿真電路圖73.2各部分模塊原理73.2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)73.2.2外圍電路8第四章 核心代碼11第五章 調(diào)試14第六章 總結(jié)與致謝156.1總結(jié)156.2致謝15第七章 附錄167.附錄167.1源代碼16第1章 緒論1.

3、 設(shè)計(jì)背景1.1設(shè)計(jì)目的 通過本次課題設(shè)計(jì)，應(yīng)用單片機(jī)原理及應(yīng)用等所學(xué)相關(guān)知識(shí)及查閱資料完成簡易LED流水燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以達(dá)到理論與實(shí)踐更好的結(jié)合、進(jìn)一步提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和設(shè)計(jì)的能力的目的。1.2可行性分析及相關(guān)現(xiàn)狀 隨著人們生活水平的提高，基于單片機(jī)的LED流水燈的應(yīng)用越來越廣泛，其中獨(dú)立式鍵盤的擴(kuò)展電路，該模塊主要應(yīng)用于儀器儀表、工業(yè)控制器、條形顯示器、控制面板等實(shí)時(shí)性要求不太高的設(shè)備。所以利用軟件編程盡量做到硬件電路簡單穩(wěn)定，減小電磁干擾和其他環(huán)境干擾,減小因元器件精度不夠引起的誤差，還可以改進(jìn)和提高如選用更精密的元器件等，在此次設(shè)計(jì)中我們將用到集成電路。集成電路是信息產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)的

4、核心，是推動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)信息化的關(guān)鍵技術(shù)。集成電路的產(chǎn)業(yè)規(guī)模和技術(shù)水平已成為國家綜合國力的一個(gè)重要標(biāo)志。 我國集成電路產(chǎn)業(yè)已經(jīng)經(jīng)過30多年的發(fā)展現(xiàn)已形成了近百家的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，其中具備一定設(shè)計(jì)規(guī)模的單位有20多家，其中北京華大、大唐、深圳華威和無錫矽科四家設(shè)計(jì)公司的銷售額超過了1億元。多家外國著名公司也紛紛在中國建立起集成電路設(shè)計(jì)公司。中國發(fā)展集成電路的主要目標(biāo)為：達(dá)到大規(guī)模生產(chǎn)150mm和0.8微米的技術(shù)水平；200mm和0.5微米的制造技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化；提高集成電路的設(shè)計(jì)能力以滿足市場需求；跟蹤0.30.4微米和先進(jìn)封裝技術(shù)的研發(fā)；開發(fā)200mm的硅片制造技術(shù)并在國內(nèi)開始生產(chǎn)等。未來10年是我國

5、微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期。重點(diǎn)要推進(jìn)超大規(guī)模集成電路和新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。綜觀中國集成電路的設(shè)計(jì)概況，可以看到從20世紀(jì)80年代末開始，經(jīng)過90年代初的創(chuàng)業(yè)期，現(xiàn)正進(jìn)入它的發(fā)展期，21世紀(jì)將是中國設(shè)計(jì)業(yè)的成熟期。1.3意義 今天，當(dāng)我們進(jìn)入21世紀(jì)的時(shí)候，自動(dòng)化科學(xué)技術(shù)不僅面臨著挑戰(zhàn)、也遇到了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，而與此同時(shí)，在世界范圍內(nèi)掀起了高等科學(xué)工程教育的改革浪潮。這兩方面的因素必將深刻地影響大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)的發(fā)展。 本次課程設(shè)計(jì)就是為了加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力，加強(qiáng)學(xué)生對電子電路技術(shù)的掌握，了解控制工程行業(yè)對當(dāng)今社會(huì)的影響。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力，并通過實(shí)踐來不斷的發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的途徑和方法，從而提

6、高實(shí)踐能力。第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)2系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1整體設(shè)計(jì)本方案主要有硬件部分和程序部分構(gòu)成。硬件部分主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)和輸入輸出設(shè)備構(gòu)成。 首先搭建單片機(jī)最小系統(tǒng)，包括電源電路，手動(dòng)復(fù)位電路，時(shí)鐘電路。時(shí)鐘電路才用內(nèi)部時(shí)鐘方式，手動(dòng)復(fù)位電路采用按鍵電平復(fù)位方式。再根據(jù)要求在P2口串接8個(gè)發(fā)光二極管作為輸出設(shè)備，分別通過限流電阻接電源，在P3口串接2個(gè)獨(dú)立按鍵，作為輸入設(shè)備。通過獨(dú)立按鍵控制LED燈的閃爍和移動(dòng)及速率變化。同時(shí)在P1口連接一個(gè)數(shù)碼管顯示電路，用于自動(dòng)計(jì)時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)改變流水燈的樣式。 程序部分設(shè)定T0為定時(shí)工作方式，T0每隔一定的時(shí)間掃描獨(dú)立按鍵，當(dāng)檢測到某個(gè)鍵按下時(shí)，在主函數(shù)中執(zhí)行

7、相應(yīng)的程序。程序框圖如圖1所示：開始設(shè)置定時(shí)器工作方式開中斷啟動(dòng)定時(shí)器判斷count1的值，強(qiáng)制轉(zhuǎn)換燈的閃爍樣式判斷count2的值確定速率數(shù)碼管計(jì)時(shí)10s之后，自動(dòng)改變樣式圖12.2模塊設(shè)計(jì)各部分模塊圖如下：單片機(jī)時(shí)鐘電路及自動(dòng)復(fù)位電路：外圍輸入電路：外圍輸出二極管顯示電路：外圍輸出數(shù)碼管顯示電路：第3章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)3.1整體仿真電路圖如圖2所示：圖23.2各部分模塊原理各模塊原理介紹如下：3.2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)首先搭建單片機(jī)最小系統(tǒng)，包括電源電路，手動(dòng)復(fù)位電路，時(shí)鐘電路。時(shí)鐘電路才用內(nèi)部時(shí)鐘方式，手動(dòng)復(fù)位電路采用按鍵電平復(fù)位方式。時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生AT89C51單片機(jī)工作時(shí)所必需的時(shí)鐘信號(hào)。

8、AT89C51單片機(jī)的內(nèi)部電路在時(shí)鐘信號(hào)的控制下，嚴(yán)格地按時(shí)序執(zhí)行指令進(jìn)行工作。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)，通過復(fù)位按鍵可使單片機(jī)重新啟動(dòng)。如圖3所示：圖33.2.2外圍電路外圍電路主要有輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。輸入設(shè)備主要由2個(gè)獨(dú)立按鍵構(gòu)成，如圖4所示。輸出設(shè)備由8個(gè)二極管構(gòu)成，如圖5所示，及七段數(shù)碼管顯示電路，如圖6所示。其中s1鍵控制8個(gè)二極管的花樣顯示，s2控制8個(gè)二極管點(diǎn)亮的速率。數(shù)碼管用于計(jì)時(shí)10s，10s之后自動(dòng)轉(zhuǎn)換二極管顯示樣式，如果10s之內(nèi)有s1按鍵按下，則強(qiáng)制執(zhí)行s1按鍵的內(nèi)容。其中二極管的保護(hù)電阻的

9、取值范圍為220-880歐姆之間。 圖4 圖5s1鍵按一下，二極管從上往下單向點(diǎn)亮，哪個(gè)送入的是0，就點(diǎn)亮哪個(gè)燈，然后依次使0右移，實(shí)現(xiàn)依次點(diǎn)亮；按兩下，二極管雙向移動(dòng)點(diǎn)亮；按三下，二極管4個(gè)交替閃爍；按四下，二極管8個(gè)交替閃爍；按五下，8個(gè)二極管依次點(diǎn)亮，依次熄滅；從而實(shí)現(xiàn)二極管的花樣顯示；s2鍵按下，通過延時(shí)程序，可以改變二極管點(diǎn)亮的速率。 圖6數(shù)碼管顯示電路，通過往p1.0p1.6寫入0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90會(huì)顯示數(shù)字09，自動(dòng)計(jì)時(shí)10s；如果10s之內(nèi)沒有按鍵按下，則10s之后，二極管自動(dòng)改變顯

10、示樣式，如果10s之內(nèi)有按鍵按下，則強(qiáng)制執(zhí)行按鍵內(nèi)容。第四章 核心代碼本設(shè)計(jì)主要的模塊就是輸出設(shè)備中的8個(gè)二極管及七段數(shù)碼管顯示電路，分別如上圖的5、6所示。其中控制8個(gè)二極管花樣點(diǎn)亮的程序如下，重點(diǎn)以花樣1為說明：if(count1=1) /花樣1： 燈單向向下移模塊子程序 if(count2=1) rate=rate1; /如果s2鍵按一下，執(zhí)行速率1 if(count2=2) rate=rate2; /如果s2鍵按兩下，執(zhí)行速率2 P2=0xfe; /給p2端口送入初值，這時(shí)D1點(diǎn)亮delay(rate); temp=P2; for(i=0;i<8;i+) /通過延時(shí)及循環(huán)，依次點(diǎn)

11、亮D2D8 if(count1=1) temp=_crol_(temp,1); P2=temp; if(count2=1) /并隨時(shí)判斷是否有s2鍵按下 rate=rate1; if(count2=2) rate=rate2; delay(rate); if(i=7) i=0; 七段數(shù)碼管顯示電路的程序如下：unsigned char code table210=0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90; /定義數(shù)碼管0-9數(shù)字顯示的表 void display(unsigned char j)P1= table2j/

12、10; /通過片選使兩位數(shù)碼管分別顯示數(shù)字，但是延時(shí)時(shí)間小，可以實(shí)現(xiàn)兩位數(shù)碼管同時(shí)顯示 S3 = 1; delay(10); S3 = 0;P1= table2j%10; S4 = 1; delay(10); S4 = 0; 中斷服務(wù)程序如下：void timer0() interrupt 1 TH0=(65536-50000)/256; /T0重新裝初值 TL0=(65536-50000)%256; count+; display(table2index); if(table2index=0 && count=1) /如果數(shù)碼管顯示數(shù)字0時(shí)改變流水燈的樣式 count1+;

13、if(count1=6) count1=1; /如果五個(gè)花樣顯示完了之后，再按下按鍵S1或數(shù)碼管計(jì)數(shù)到10時(shí)，再重新從花樣1顯示 if(count=20) /累加計(jì)數(shù)器的次數(shù)，如果到20次的話數(shù)碼管數(shù)字通過查表自動(dòng)加1顯示 count=0; table2index=table2index+1; if(table2index=11) table2index=0; if(S1=0) /檢測是否是S1按下 delay(5); /軟件延時(shí)消抖 if(S1=0) /再次檢測S1是否確實(shí)按下 table2index=0; count1+; /如果s1確實(shí)按下，則執(zhí)行s1內(nèi)容 while(!S1); /如果

14、s1沒有按下，繼續(xù)執(zhí)行原來的花樣顯示 if(count1=6) count1=1; if(S2=0) /檢測是否是S2按下 delay(5); /軟件延時(shí)消抖 if(S2=0) /再次檢測S2是否確實(shí)按下 count2+; while(!S2); /如果s2沒有按下，則繼續(xù)執(zhí)行原來的速率 if(count2=3) count2=1;第五章 調(diào)試仿真的過程中出現(xiàn)的主要問題是，按s2鍵二極管點(diǎn)亮速率不會(huì)改變，本來只要寫入延時(shí)程序，就應(yīng)該會(huì)改變速率，但是仿真之后，速率并不會(huì)改變。后來經(jīng)過各方面的查資料及研究后才知道，必須在調(diào)用延時(shí)程序前判斷s2鍵是否被按下，并且按下的次數(shù)。否則的話，就算s2鍵被按下

15、，也只是執(zhí)行原本寫入的速率，并不會(huì)根據(jù)s2鍵的按下改變速率。第六章 總結(jié)與致謝6.1總結(jié) 經(jīng)過一段時(shí)間的努力，我們小組順利的完成了這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)。這是一個(gè)磨練意志的過程。從課題的選擇開始，硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、到最后的設(shè)計(jì)成功，這其中經(jīng)歷了很多困難。 但是更重要的是在這個(gè)過程中我得到了很大的鍛煉。 通過AT89C51單片機(jī)等一些器件的設(shè)計(jì)讓我學(xué)習(xí)和掌握了單片機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)和技術(shù)要點(diǎn)，也使以前學(xué)的很多知識(shí)都得到了運(yùn)用。通過本次課程設(shè)計(jì)，我不僅學(xué)到了關(guān)于單片機(jī)技術(shù)方面的許多專業(yè)知識(shí)， 同時(shí)也讓我感覺到很多方面的知識(shí)的重要性。 其實(shí)如何有效和快速的找到資料也是課程設(shè)計(jì)給我的啟發(fā)。 與他人交流思

16、想是取得成功的關(guān)鍵，在交流中不僅強(qiáng)化了自己原有的知識(shí)體系，也擴(kuò)展了自己的思維。課程設(shè)計(jì)是一個(gè)通過思考、 發(fā)問、自己解惑并動(dòng)手、提高的過程。我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)中不斷學(xué)習(xí)，積累經(jīng)驗(yàn)， 完善自己。 通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的。只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。6.2致謝在這里我感謝那些曾給我授過課的每一位老師，是你們教會(huì)我專業(yè)知識(shí)。 特別感謝教我們單片機(jī)原理及應(yīng)用的某某老師，是他給我們詳細(xì)講解了單片機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理，以及各個(gè)引腳功能，還有程序的編寫方法等。這些都是我們這次課程設(shè)計(jì)的基

17、礎(chǔ)，沒有某老師的講解，我們要想完成這次課程設(shè)計(jì)，是不可能的。我還要感謝我們小組的成員，通過大家的齊心協(xié)力，我們克服了重重阻力終于成功的完成了此次任務(wù)。非常感謝！第七章 附錄7.附錄7.1源代碼/目的：實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的LED流水燈控制/語言：C; /變量: S1:P3.4口 S2：P3.5口 S3：P3.6口 S4：P3.7口 table1:流水燈樣式控制 table2:數(shù)碼管-9數(shù)字/變量：temp:臨時(shí)變量i:臨時(shí)變量table2index:存儲(chǔ)table2的下標(biāo)/變量：count:累加計(jì)數(shù)器次數(shù) count1:累加單擊第一個(gè)按鍵次數(shù)count2:累加單擊第二個(gè)按鍵次數(shù) /變量：rate:速

18、度變量rate1:速度變量rate2:速度變量#include<reg51.h>#include<intrins.h>sbit S1=P34; sbit S2=P35;sbit S3=P36;sbit S4=P37;unsigned char code table19=0xff,0xfe,0xfc,0xf8,0xf0,0xe0,0xc0,0x80,0x00; /流水燈樣式控制unsigned char code table210=0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90; /數(shù)碼管-9數(shù)字 un

19、signed char temp,i,table2index=0;unsigned char count1=0,count2=0,count=0; unsigned char rate=100 ,rate1=100,rate2=500; /*/Begin-延遲 void delay(unsigned char z) unsigned int x,y; for(x=z;x>0;x-) for(y=100;y>0;y-);/End-延遲/*/Begin-數(shù)碼管數(shù)字顯示void display(unsigned char j) P1= table2j/10; S3 = 1; delay(

20、10); S3 = 0; P1= table2j%10; S4 = 1; delay(10); S4 = 0; /End-數(shù)碼管數(shù)字顯示/*void main() P1=0xff; TMOD=0x01; /設(shè)置定時(shí)器T0為工作方式 TH0=(65536-50000)/256; /定時(shí)器賦初值 TL0=(65536-50000)%256; EA=1; /開總中斷 ET0=1; /開啟定時(shí)器T0中斷 TR0=1; /啟動(dòng)定時(shí)器T0 while(1)/*/Begin-流水燈樣式控制/Begin-花樣 if(count1=1) /花樣：燈單向向下移模塊子程序 if(count2=1) rate=rat

21、e1; if(count2=2) rate=rate2; P2=0xfe;delay(rate); temp=P2; for(i=0;i<8;i+) if(count1=1) temp=_crol_(temp,1); P2=temp; if(count2=1) rate=rate1; if(count2=2) rate=rate2; delay(rate); if(i=7) i=0; /End-花樣 /* /Begin-花樣 if(count1=2) /花樣：燈雙向移模塊子程序 P2=0x7f; if(count2=1) rate=rate1; if(count2=2) rate=rat

22、e2; delay(rate); temp=P2; for(i=0;i<7;i+) if(count1=2) temp=_cror_(temp,1); P2=temp; if(count2=1) rate=rate1; if(count2=2) rate=rate2; delay(rate); for(i=0;i<7;i+) if(count1=2) temp=_crol_(temp,1); P2=temp; if(count2=1) rate=rate1; if(count2=2) rate=rate2; delay(rate); /End-花樣/*/Begin-花樣 if(co

23、unt1=3) /花樣：個(gè)交替閃爍模塊子程序 P2=0xf0; if(count2=1) rate=rate1; if(count2=2) rate=rate2; delay(rate); P2=0x0f; if(count2=1) rate=rate1; if(count2=2) rate=rate2; delay(rate); if(count1=4) /花樣：八個(gè)燈交替閃爍模塊子程序 P2=0xff; if(count2=1) rate=rate1; if(count2=2) rate=rate2; delay(rate); if(count1=4) P2=P2; if(count2=1) rate=rate1; if(count2=2) rate=rate2; delay(rate); if(count1=5) /花樣：八個(gè)燈依次全亮，依次滅模塊子程序 for(i=0;i<9;i+) /8個(gè)