彩燈控制器的設計

黃河科技學院1基本內容和技術方案采用AT89C52單片機作為主控制器，彩燈控制器包括缺省模式和用戶模式，通過鍵盤可以切換模式，用戶模式下可以隨意設定亮燈時間和閃爍頻率參數(shù)，要求每種模式下都能實時的在數(shù)碼管顯示出模式號，時間和頻率，合理選擇系統(tǒng)方案，簡述其工作原理；完成系統(tǒng)硬件設計，畫出電路原理圖；完成系統(tǒng)軟件設計，可采用C語言和匯編語言混合編程；完成LED彩燈控制器的設計與制作，要求初始化后運行在缺省模式下，需要此模式下循環(huán)運行四種以上預設的彩燈閃爍方案；技術方案：本方案以AT89C52單片機作為主控核心，與鍵盤、顯示等模塊組成核心主控制模塊。在主控模塊上設有3個按鍵和1位七段碼LED顯示器，根據(jù)用戶需要可以編寫若干種亮燈模式，利用其內部定時器T0實現(xiàn)一個基本單位時間為1ms的定時中斷，根據(jù)各種亮燈時間的不同需要，在不同時刻輸出燈亮或燈滅的控制信號，然后驅動各種顏色的燈亮或滅。該方案的優(yōu)點是系統(tǒng)體積小、功耗小、可靠性高、調節(jié)靈活、多功能、多花案、使用靈活方便。用戶模式下可以隨意設定亮燈的閃爍頻率參數(shù)，并且每種模式下都能實現(xiàn)在數(shù)碼管上顯示出模式號。初始化后運行在缺省模式下，在此模式下可以循環(huán)運行9種預設的彩燈閃爍方案。主程序中默認執(zhí)行左右來回閃爍，在中斷服務程序中，首先讀取按鍵狀態(tài)，然后延時10ms，再次讀取按鍵狀態(tài)。把兩次獲得的按鍵狀態(tài)比較，如果不同，就表示是抖動，退出中斷；否則，就去判斷是哪個按鍵按下。如果是K1，就執(zhí)行下一個閃爍方案；如果是K2，就執(zhí)行加速；如果是K3，就執(zhí)行減速。采用置標志位的方法，即在主程序中設定兩個標志位，一個閃爍模式標志位，一個閃爍速度標志位。不斷的對這兩個標志進行查詢：如果模式標志為狀態(tài)0，就執(zhí)行方案0，Mode_0；如果是狀態(tài)1，就執(zhí)行方案1，Mode_1，依次類推。閃爍速度標志默認值為500，對應延時值為500ms。而在中斷服務程序中，只需要進行如下工作：去抖動，鍵盤識別，改變標志位。2系統(tǒng)硬件設計整個系統(tǒng)包括AT89C51主控模塊和受控模塊，即發(fā)光二極管LED。以下就分別介紹一下這兩個模塊的主要功能。2.1主控模塊電路設計主控模塊電路見【圖1】。主控模塊主要設計器件有AT89C51，1個數(shù)碼管顯示器，3個按鈕。通過軟件設計，使單片機P0和P1作為LED驅動信號輸出口，P2口與三位按鈕相接作為按鈕輸入口，P3口與二極管LED相接作為顯示器的輸出口。圖1主控模塊硬件圖2.2受控模塊電路設計LED板模塊設計主要器件有LED彩燈（紅，綠，藍，黃）、限流電阻。根據(jù)實際應用彩燈長度需要，可將不同數(shù)量的LED模塊實現(xiàn)級連，組成一個完整的LED彩燈。考慮到視覺效果，可以將不同顏色的LED混合搭配，即將LED發(fā)光管按順序L0(紅)、L1(綠)、L2(藍)、L3(黃)、L4（紅）、L5(綠)、L6(藍)……依次均勻擺放在一條直線上。通過軟件設計的各種方案，運行起來就會具有很好的動感視覺效果。2.3主要元器件介紹2.3.1單片機AT89C51AT89C51是主控模塊的核心控制器，其芯片內含4KBROM和128ByteRAM；系統(tǒng)的振蕩周期為12MHz。AT89C51具有如下特征（Features）：=1\*GB3①與IntelMCS-51產(chǎn)品兼容；=2\*GB3②內部含有4KBEEPROM，可重復擦寫1000次；=3\*GB3③支持晶振頻率從0Hz到24MHz；=4\*GB3④內部含有128*8bit的RAM；=5\*GB3⑤32位可編程的I/O線；=6\*GB3⑥2個16位的定時/計數(shù)器，=7\*GB3⑦6個中斷源；=8\*GB3⑧可編程的串行口；AT89C51有40個引腳，是雙列直插式芯片（DIP）[8]，引腳定義及功能見【圖3】。圖3AT89C51引腳圖=1\*GB2⑴振蕩電路單片機是一種時序電路，必須提供脈沖信號才能正常工作，在單片機內部已集成了振蕩器，接18、19號引腳（XTAL1和XTAL2）[9]。AT89C51使用12MHz晶振，兩電容的電容大小均為22pF。引腳XTAL1和XTAL2見【圖4】。圖4晶振電路圖5復位電路=2\*GB2⑵控制信號引腳RST、/VPPRST（9號引腳）：單片機上電時，其內部各寄存器處于隨機狀態(tài)，在該引腳輸入24個時鐘周期寬度以上的高電平將使單片機復位（RESET）[10]，見【圖4】。EA=0,單片機只訪問外部程序存儲器。對8031此引腳必須接地。EA=1，單片機訪問內部程序存儲器。對內部有程序存儲器的8XX51單片機，此引腳應接高電平，但若地址值超過4KB（0FFFH），單片機將自動訪問外部程序存儲器。在8751單片機片內EPROM編程期間，此引腳引入21V編程電源VPP。=3\*GB2⑶輸入輸出引腳（P0、P1、P2和P3端口引腳）P0～P3是89C51與外界聯(lián)系的4個8位雙向并行I/O口。本設計中P0和P1口作為LED驅動信號輸出口，P2口與三位按鈕連接作為按鈕輸入口，P3口與七段碼LED相接作為顯示器的輸出口。=4\*GB2⑷AT89C51單片機的基本結構見【圖5】圖5AT89C51基本結構=5\*GB2⑸單片機89C51的定時器/計數(shù)器：在彩燈控制系統(tǒng)中需要有某種方式來控制彩燈的亮燈時間、頻率等，那就必須使用到定時器。在AT89C51單片機內部設有兩個16位可編程定時器/計數(shù)器，簡稱定時器T0和定時器T1。提供給定時器的是計數(shù)源（見【圖6】）即是單片機的晶振經(jīng)過12分頻后獲得的一個脈沖源。晶振的頻率相當準，所以這個計數(shù)脈沖的時間間隔也很準。一個12M的晶振，它提供給計數(shù)器的脈沖時間間隔就是12M/12等于1M，也就是1個微秒。結論：計數(shù)脈沖的間隔與晶振有關，12M的晶振，計數(shù)脈沖的間隔是1微秒[11]。 圖6計數(shù)器工作方式定時器有四種工作方式，方式0至方式3，本設計中使用方式1。方式1是16位的定時/計數(shù)方式，定時器以全16位二進制數(shù)參與操作，且定時時間為：t=(216-T0初值)×時鐘周期×12[12](1)在AT89C51中還有兩個特殊功能寄存器與定時/計數(shù)有關，那就是TMOD和TCON。TMOD格式如下表所示：表1TMOD格式用于T1用于T0GATEC/M1M2GATEC/M1M0可以看出，TMOD被分成兩部份，每部份4位。分別用于控制T1和T0。其中：C/為功能選擇位，C/＝0為定時器，C/＝1為計數(shù)器。GATE為門控位，GATE＝1硬件啟動；GATE＝0軟件啟動。M1M0工作方式選擇位如下表所示：表2M1MM0M1功能說明M0M1功能說明00方式010方式201方式111方式3TCON格式如下表所示：表3M用于定時器/計數(shù)器用于中斷TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0可以看出，TCON也被分成兩部份，高4位用于定時/計數(shù)器，低4位則用于中斷。而TF1（0），當計數(shù)溢出后TF1（0）就由0變?yōu)?。同時計數(shù)脈沖要進入計數(shù)器有層層關要通過，最起碼，就是TR0（1）要為1，開關才能合上，脈沖才能過來。因此，TR0（1）稱之為運行控制位，可用指令SETB來置位以啟動計數(shù)器/定時器運行，用指令CLR來清0[13]。2.3.2LED彩燈限流電阻的確定設計管內LED板模塊時還需注意彩燈限流電阻的確定。限流電阻過小會導致彩燈燒壞。紅綠藍三色燈，它們的額定電流相同，都為20mA，而額定電壓有差異，紅燈與黃燈為2V，綠燈與藍燈為2.2V。所有彩燈的正極都與＋5V工作電源相連接，于是它們的限流電阻可根據(jù)如下計算得到：紅燈與黃燈：R=5V-2V20mA=150藍燈與綠燈：R=5V-2.2V20mA=2.3.3數(shù)碼管結構及工作原理數(shù)碼管由七個發(fā)光二極管組成，此外，還有一個圓點型發(fā)光二極管（在圖中以dp表示），用于顯示小數(shù)點。通過七段發(fā)光二極管亮暗的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母以及其它符號。數(shù)碼管中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法：圖7數(shù)碼管模型及實物圖=1\*GB3①共陰極接法：把發(fā)光二極管的陰極連在一起構成公共陰極。使用時公共陰極接地，這樣陽極端輸入高電平的段發(fā)光二極管就導通點亮，而輸入低電平的則不點亮。=2\*GB3②共陽極接法：把發(fā)光二極管的陽極連在一起構成公共陽極。使用時公共陽極接＋5V。這樣陰極端輸入低電平的段發(fā)光二極管就導通點亮，而輸入高電平的則不點亮。本次設計顯示器采用共陽極接法[14]。為了顯示數(shù)字或符號，要為顯示器提供代碼，因為這些代碼是為顯示字形的，因此稱之為字形代碼。七段發(fā)光二極管，再加上一個小數(shù)點位，共計八段。因此提供給顯示器的字形代碼正好一個字節(jié)。若a、b、c、d、e、f、g、dp8個顯示段依次對應一個字節(jié)的低位到高位，即D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7，則用共陽極數(shù)碼管顯示十六進制數(shù)時所需的字形代碼如【表4】所示[15]。表4共陽極數(shù)碼管字形代碼字形共陽極代碼字形共陽極代碼字形共陽極代碼00xC060x82C0xC610xF970xF8D0xA120xA480x80E0x8630xB090x90F0x8E40x99A0x88滅0xFF50x92B0x833系統(tǒng)軟件設計3.1綜述本次的任務是設計一個基于單片機的LED彩燈控制器，需要循環(huán)運行四種以上預設的彩燈閃爍方案，這里的各種的方案還有顯示方式都是由單片機內部的程序控制。在這里我將16個發(fā)光二極管分別接在P0和P1口，通過程序控制這兩個端口的電平高低，將16個發(fā)光二極管的正極接P0和P1口，負極接地，即P0和P1口的相應端口為高電平時LED就能被點亮。再通過程序循環(huán)的讓各個端口以不同的方式點亮來達到各種花樣的效果，并且當中要有一定的延時，延時時間小于人眼視覺暫留時間，否則人眼看上去每個燈都是亮的也就沒有實際效果。設計的LED彩燈系統(tǒng)分為兩部分，即AT89C51主控模塊和發(fā)光二極管LED受控模塊。整個系統(tǒng)工作由軟件程序控制運行，同時根據(jù)不同的需要，用戶可以在LED彩燈工作時通過主控模塊上的按鈕來設定亮燈模式和燈光閃動頻率。模塊功能：該部分主要涉及功能的實現(xiàn)方式，即程序編寫。程序要實現(xiàn)的功能包括讀按鍵，通過對讀入按鍵的值控制LED點亮方式和數(shù)碼管顯示。鍵盤有三個按鍵K1、K2、K3，K1控制LED點亮模式，K2、K3鍵控制彩燈閃爍速度，K2加速，K3減速。不論K1被按下多少次，LED九種點亮模式是循環(huán)的，K2、K3鍵控制速度分別有上限和下限，多按無效。程序設計思路：主程序中默認執(zhí)行左右來回閃爍,在中斷服務程序中，首先讀取按鍵狀態(tài)，然后延時10ms，再次讀取按鍵狀態(tài)。把兩次獲得的按鍵狀態(tài)比較，如果不同，就表示是抖動，退出中斷；否則，就去判斷是哪個按鍵按下。如果是K1，就執(zhí)行下一個閃爍方案；如果是K2，就執(zhí)行加速；如果是K3，就執(zhí)行減速。采用置標志位的方法，即在主程序中設定兩個標志位，一個閃爍模式標志位，一個閃爍速度標志位。不斷的對這兩個標志進行查詢：如果模式標志為狀態(tài)0，就執(zhí)行方案0，Mode_0；如果是狀態(tài)1，就執(zhí)行方案1，Mode_1，依次類推。閃爍速度標志默認值為500，對應延時值為500ms。而在中斷服務程序中，只需要進行如下工作：去抖動，鍵盤識別，改變標志位。本次設計的LED彩燈控制器另一特點是所有亮燈模式均由軟件控制完成。系統(tǒng)中軟件分為主程序和中斷服務程序。這里以順序調用Mode_i花樣亮燈模式流程為主程序，以一個單位時間1ms的T0定時為中斷服務程序。在這個1ms的T0定時基礎上，我們可以根據(jù)需要來確定各亮燈模式Mode_i內點亮和熄滅各種顏色LED燈的時刻。整個系統(tǒng)軟件由主程序（Main）、各模式子程序（Mode_i）、1ms中斷服務子程序(T0Interrupt)、按鍵掃描處理子程序、顯示子程序等程序組成。利用T0定時器作為定時基本單位，根據(jù)模式需要計算好各控制信號的發(fā)生時刻，根據(jù)不同的模式Mode_i可以設定不同的脈沖翻轉頻率Fi通過P0和P1口輸出，使各色LED燈的驅動時刻與移位觸發(fā)的翻轉時刻步調一致，使LED彩燈按照設計的模式工作。因此在LED彩燈上電工作后，用戶可以很方便地通過主控模塊上的顯示器隨時知道LED彩燈當前工作模式Mode_i。若實際應用需要根據(jù)不同場合和時間來改變彩燈閃亮效果，用戶可以通過主控模塊上的按鈕來設定LED不同的閃爍頻率Fi，以便符合實際需要。此外如果用戶對某一種模式感興趣需要仔細觀看該亮燈花樣，也可以通過鍵盤選定任意第Mode_i模式使系統(tǒng)循環(huán)重復工作在該花樣模式下。3.2主程序與中斷程序3.2.1主程序及流程圖AT89C51通過編寫程序應完成以下功能：通過P0口和P1口控制發(fā)光二極管LED的亮與滅，從而實現(xiàn)多種閃爍方案；通過P2口查詢三個按鈕的情況以作出相應的操作；P3口的P3.0～P3.7為七段碼顯示器的位控，顯示當前亮燈的模式。主程序需完成的任務主要是三個：切換彩燈亮燈模式，以及實現(xiàn)頻率加速和頻率減速的功能。按照上述繪制出主程序流程圖。主程序主程序初始化初始化 開中斷開中斷初始化 讀按鍵保存 讀按鍵保存 Y 延時10ms去抖動調按鍵掃描子程序 延時10ms去抖動調按鍵掃描子程序再讀按鍵K1按下？再讀按鍵K1按下？ 兩次按鍵相同？置模式標志 Y兩次按鍵相同？置模式標志NK2按下？ K2按下？ N Y速度加1 N速度加1K3按下？ K3按下？ Y速度減1 N 速度減1調數(shù)碼管顯示子程序 調數(shù)碼管顯示子程序 結束結束圖8主程序流程圖3.2.2中斷程序及流程圖所謂中斷就是指當中央處理器CPU正在處理某件事情的時候，外部發(fā)成了一件事（如這里是定時器計數(shù)溢出），請求CPU迅速去處理，CPU暫時中斷當前的工作，轉入處理所發(fā)生的事件，處理完以后，再回到原來的地方，繼續(xù)原來的工作，這個過程就稱為中斷[16]。關閉中斷 N關閉中斷重裝初值重裝初值保護現(xiàn)場保護現(xiàn)場恢復現(xiàn)場中斷次數(shù)恢復現(xiàn)場中斷次數(shù)≥systemSpeed? 開中斷開中斷模式0? Y模式0?返回主函數(shù)數(shù) N返回主函數(shù)數(shù)模式1?模式1? … N 模式8? Y 模式8? Y N Y調Mode_8子函數(shù)調Mode_1子函數(shù)調Mode_0子函數(shù) 調Mode_8子函數(shù)調Mode_1子函數(shù)調Mode_0子函數(shù) … 置模式標識號置模式標識號調數(shù)碼管顯示子程序調數(shù)碼管顯示子程序圖9中斷程序流程圖3.3子程序的編程思路雖然大致的流程圖已經(jīng)繪制完畢，但編程過程中會遇到更加具體的問題，需要編制一些子程序來解決，以下是一些主要子程序的流程圖繪制思路。3.3.1頻率增減按鈕查詢子程序頻率增減功能：所謂頻率增減功能就是加快或者減慢彩燈的閃動頻率。本設計中每按一次頻率增按鈕，每種亮燈模式就按預先設置好的頻率加1；相反每按一次頻率減按鈕，頻率減1，可以一鍵按多次。實現(xiàn)方法是通過設置一個計數(shù)單元CLOCK，其初值設定為10，然后另設計器單元計時，該計時單元每進入一次中斷服務程序就加1，然后把其計時結果不斷與CLOCK比較從而確定什么時候要翻轉。如果查詢到頻率減按鈕按下CLOCK加1，相反查詢到頻率增按鈕按下CLOCK減1。3.3.2延遲子程序數(shù)碼管的顯示必須有足夠長的時間長到肉眼能夠察覺到，因此在點亮數(shù)碼管時要給予其一個適當?shù)难舆t。一個機器周期包括12個時鐘周期。單片機AT89C51工作于12M晶振，它的時鐘周期是1/12（微秒）。它的一個機器周期是12*（1/12）也就是1微秒。一共執(zhí)行1000次，正好1000微秒，也就是1毫秒。3.3.4數(shù)碼管顯示子程序數(shù)碼管完成的主要功能是：顯示當前工作模式的序號Mode_i,它其實是對系統(tǒng)工作狀態(tài)起到了一個很好的實時監(jiān)控作用。本設計采用靜態(tài)顯示，位選線同時選通，每位的段選線分別與一個8位鎖存器輸出相連（設計中接P3口，并外接一個8×1KΩ排阻限流），各位相互獨立，各位顯示一經(jīng)輸出，則相應顯示將維持不變，直至顯示下一字符為止。靜態(tài)顯示方式有較高的亮度和簡單的軟件編程，缺點是占用口線資源太多。3.3.3計數(shù)初值的設定本設計采用定時中斷的方式，因此必須首先確定TMOD與計數(shù)初值，然后設置TCON來啟動T0。計數(shù)初值可按照以下公式計算，假定計數(shù)初值為a，晶振頻率為fOSC赫茲，希望得到一個時間為T秒的中斷則：a＝－（4）本設計中fOSC＝12MHz，T＝1ms，于是a＝－＝－＝64536即FC18（轉換為十六進制），因此TH2（置高八位）初值為0xFC,TL2（置低八位）初值為0x18。4系統(tǒng)調試與仿真分析4.1硬件選材及電路制作首先要對整個任務進行分析，基本確定該彩燈控制系統(tǒng)可分為兩大模塊：主控模塊以及管內LED板模塊。然后進一步確定應該采用哪些元器件。比如：主控模塊首選就是由單片機作為主控核心，其成本很低，且功能很完善。除此以外當然還需要一些按鈕、七段碼顯示器等輔助器件。在確定完所需何種功能的元器件后，就可以進行實物確定，主要通過上網(wǎng)搜索（比如21中國電子網(wǎng)），以及一些元器件手冊。其要求是元器件報價較低，且能夠實際購買的到。確定完這些元器件后通過Protel99繪制原理圖及印刷板電路圖。其繪制印刷板電路的過程中必須注意元器件的尺寸及布線的合理性，盡可能減小板的體積。隨后就是通過自己動手將這些元器件焊接到印刷板上。4.2硬件調試硬件的調試主要是吧電路各種參數(shù)調整到符合設計要求。先排除硬件電路故障，包括設計性錯誤和工藝性故障。一般原則是先靜態(tài)后動態(tài)。硬件靜態(tài)調試主要是檢測電路是否有短路、斷路、虛焊等，檢測芯片引腳焊接是否有錯誤，數(shù)碼管段位是否焊接正確單片機的硬件調試和軟件調試是分不開的。調試方法：在上電前，首先用萬能表、示波器根據(jù)硬件圖和印刷板電路圖仔細檢查其連線是否正確。核對各元器件的型號、規(guī)格以及安裝的方向是否正確。其中重點檢查電源走線，以避免電源之間短路。單片機AT89C51是系統(tǒng)的核心，利用萬用表檢測單片機電源VCC（40腳）是否為+5V、晶振是否正常工作（可用示波器測試，也可以用萬用表檢測，兩引腳電壓一般為1.8V～2.3V之間）、復位引腳RST（復位時為高電平，工作時為低電平）。尤其要注意單片機插座上的電位，由于單片機電源僅5V，因此如果有高電壓，聯(lián)機時會損壞模擬器。4.3軟件調試本次所有軟體程序均采用C51語言編寫，程序寫完后要對其編譯，在Proteus軟件里實現(xiàn)硬件電路仿真。下面分別簡單介紹單片機C語言和這兩款軟件。4.3.1單片機C語言單片機C語言程序設計不同于通用計算機應用程序設計，它必須針對具體的微控制器及外圍電路來完成，為了便于學習單片機應用程序設計和系統(tǒng)開發(fā)，很多公司退出了單片機實驗箱、仿真器和開發(fā)板等，這些硬件設備可用于驗證單片機程序，開發(fā)和調試單片機應用系統(tǒng)。開發(fā)8051單片機系統(tǒng)時，使用C語言會使開發(fā)周期大為縮短，開發(fā)效率大幅提高，程序可讀性好且易于移植，所以使用C語言開發(fā)單片機系統(tǒng)已經(jīng)成為必然趨勢。C語言在單片機系統(tǒng)開發(fā)中的優(yōu)勢：=1\*GB2⑴用C語言編寫的程序可讀性強；=2\*GB2⑵在不了解單片機指令系統(tǒng)而僅熟悉8051單片機存儲結構時就可以開發(fā)單片機程序；=3\*GB2⑶寄存器分配和不同存儲器尋址及數(shù)據(jù)類型等細節(jié)可由編譯器管理；=4\*GB2⑷程序可分為多個不同的函數(shù)，這使程序設計結構化；=5\*GB2⑸函數(shù)庫豐富，數(shù)據(jù)處理能力強；=6\*GB2⑹程序編寫及調試時間大大縮短，開發(fā)效率遠高于匯編語言；=7\*GB2⑺C語言具有模塊化編程技術，已編寫好的通用程序模塊很容易植入新程序，這進一步提高了程序開發(fā)效率。4.3.2KeiluVision2C51單片機支持HEX文件，我采用的編譯器是KeiluVision2軟件，該軟件是美國KeilSoftware公司開發(fā)的，關于8051系列MCU的開發(fā)工具，是目前世界上最好的51單片機開發(fā)工具之一。軟件本身支持數(shù)百種51系列單片機芯片，可以用來編譯C源碼，匯編源程序以及兩者的混合編程代碼，連接重定位目標文件和庫文件，創(chuàng)建HEX文件，調試目標程序等，是一種集成化的文件管理編譯環(huán)境。使用步驟如下：=1\*GB2⑴建立一個項目，啟動Keil，單擊“Project菜單/New”選項，從彈出的窗口中選擇要保存的路徑，并輸入項目文件名“彩燈.uv2”，然后保存。這時會彈出一個選擇CPU型號的對話框，根據(jù)所使用的單片機來選擇，我用的單片機是AT89C51。=2\*GB2⑵創(chuàng)建程序文件，單擊“File菜單/New”選項，輸入C51語言源程序，單擊“File菜單/Save”并輸入程序文件名“彩燈.C”，保存。=3\*GB2⑶程序文件添加到項目中，右鍵點擊“Target1”前面的“+”，展開里面的內容“SourceGroup1”，右鍵單擊“SourceGroup1”彈出一個右鍵菜單，單擊“AddFiletoGroup’sSourceGroup1”，從彈出的窗口中選擇之前保存的文件“彩燈.C”=4\*GB2⑷設置當前項目的目標選項，右鍵單擊“Target1”，從彈出的右鍵菜單中單擊“OptionforTarget”選項，從彈出的“Options”窗口中選擇“Target”標簽欄，在“CreateHEXFile”前面打鉤。=5\*GB2⑸運行編譯，右鍵單擊“Target1”，從彈出的右鍵菜單中單擊“Buildtarget”選項，此時若源程序沒有語法錯誤，Keil就會生成HEX文件，并自動保存在之前設置的路徑里。4.4.3ProteusProteus是英國Labenterelectronics公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件，是目前最好的模擬單片機外圍器件的工具，它可以仿真、分析各種模擬電路與集成電路，軟件提供了大量模擬與數(shù)字元器件及外部設備，各種虛擬儀表（如電壓表、電流表、示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等），特別是它具有對單片機及其外圍電路組成的綜合系統(tǒng)的交互仿真功能。Proteus操作非常簡單，啟動“ISIS.exe”。在設計原理圖時，根據(jù)當前電路復雜程度和特定要求，選擇恰當?shù)哪K進行設計，打開模塊式需要單擊“文件/新建設計”（File/NewDesign）菜單，打開“創(chuàng)建新設計”（CreateNewDesign）對話框，然后選擇相應模塊。創(chuàng)建空白文件后，先將DSN文件保存到指定位置，接下來就可以開始在圖紙中添加元件了，單擊模式工具上的元件模式（ComponentMode）圖標，對象選擇窗口上會出設備（Device），這時單擊“P”按鈕，打開元件選擇窗口，在元件庫選擇硬件電路所需要的元器，合理擺放位置，然后按要求連接好電路圖。4.4軟件仿真結果及分析完成單片機系統(tǒng)仿真電路圖設計后，即可開始仿真運行單片機綁定的程序文件，雙擊單片機，打開單片機屬性窗口（也可以先在單片機上單擊右鍵，再單擊左鍵，或者選中單片機后按下（Ctrl+E組合鍵），在“ProgramFiles”項中選擇對應的HEX文件。在仿真電路和程序都沒有問題時，直接單擊Proteus主窗口下的“運行”（Play）按鈕，即可仿真運行單片機系統(tǒng)，在運行過程中如果希望觀察內存、24C0X、溫度寄存器、時鐘芯片等內部數(shù)據(jù)可在運行時單擊“單步”（Step）或“暫?！保≒ause）按鈕，然后再“調試”（Debug）菜單中打開相應設備。如果要觀察仿真電路中某些位置的電壓或波形等，可向電路中添加相應的虛擬儀器，例如，電壓表、示波器等。Mode_0模式0（一個燈亮從左到右跑）程序及仿真結果：圖10模式0仿真圖Mode_3模式3（一個燈滅先從左到右再從右到左跑）程序及仿真結果：圖11模式3仿真圖Mode_5模式5（四個亮左右來回跑）程序及仿真結果：圖12模式5仿真圖5結束語個管腳功能的理解和掌握。實現(xiàn)了軟件和硬件的有效結合，缺一不可。設計讓我把單片機的理論知識用在實踐中，實現(xiàn)了理論和實踐相結合，從中更懂得理論的是實踐的基礎，實踐有能檢驗理論的正確性，更激發(fā)了我對專業(yè)知識的渴求，這些對我以后參加工作或者繼續(xù)學習都會有很大的幫助和影響。通過本文的論述從而為實際中生產(chǎn)各種亮燈模式的彩燈打下理論基礎，與市面上大多數(shù)的LED彩燈相比，我設計的彩燈具有更好的燈光裝飾經(jīng)過一學期的課程設計，我對單片機的使用有了不同于以往的認識。從書本上的理論到現(xiàn)實中的硬件電路制作、軟件編制以及軟硬件調試，難度大大地增加。但是通過這一過程我對單片機的認識更加深刻。這對我今后從事該方面的學習工作是一個很好的基礎。通過這次的畢業(yè)設計，讓我受益匪淺，讓我了解和掌握了一些編程思想和對I/O口的使用和應用的條件的思考，對單片機的各效果，性價比更高，與普通的全硬件LED彩燈相比具有較好的經(jīng)濟效益。應用主控模塊輸出的控制信號去控制燈管內的LED板模塊工作，使的產(chǎn)品性能穩(wěn)定，便以安裝容易操作。由于控制程序存儲在89C51單片機的電可擦除Flash閃存EPROM中，如果用戶需要更改系統(tǒng)的亮燈模式Mode_i，無須改變系統(tǒng)硬件電路，只需修改其中程序即可,是一種很有發(fā)展前途的彩燈控制器。．參考文獻單片機課程設計指導書 皮大能 北京理工大學出版社 2012.78051單片機實踐與應用 吳金戎 清華大學出版社 2003.8單片機技術基礎教程與實踐夏路易 電子工業(yè)出版社 2008.1單片機原理及應用 張毅剛高等教育出版社2012.11基于Proteus的單片機系統(tǒng)設計與仿真實例蔣輝平機械工業(yè)出版社2007.7

附錄附錄1元器件清單表5元器件清單所用器材型號數(shù)量/只51單片機AT89C511發(fā)光二極管普通16電阻1/8W1KΩ1排阻3KΩ×81電容25V22uF電解電容1電容瓷片30pF2晶振12MHz1按鍵普通3七段數(shù)碼管共陽極1附錄2總電路圖圖13總電路圖附錄3程序#include<REG52.H>unsignedcharRunMode;voidDelay1ms(unsignedintcount)//延時子程序{unsignedinti,j;for(i=0;i<count;i++)for(j=0;j<125;j++);}unsignedcharcodeLEDDisplayCode[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8, 0x80};//七段共陽極數(shù)碼管0到8字形碼voidDisplay(unsignedcharValue)//七段數(shù)碼管顯示子程序{P3=LEDDisplayCode[Value];}voidLEDFlash(unsignedcharCount){unsignedchari;bitFlag;for(i=0;i<Count;i++){Flag=!Flag;if(Flag)Display(RunMode);elseDisplay(0x10);Delay1ms(100);}Display(RunMode);}unsignedcharGetKey(void)//按鍵讀入函數(shù){unsignedcharKeyTemp,CheckValue,Key=0x00;CheckValue=P2&0x32;if(CheckValue==0x32)//第一次讀按鍵值return0x00;Delay1ms(10);KeyTemp=P2&0x32;//第二次讀按鍵值if(KeyTemp==CheckValue)//若兩次值相同，無鍵按下，返回0值return0x00;if(!(CheckValue&0x02))//K1鍵被按下Key|=0x01;if(!(CheckValue&0x10))//K2鍵被按下Key|=0x02;if(!(CheckValue&0x20))//K3鍵被按下Key|=0x04;returnKey;//返回鍵值}unsignedintTimerCount,SystemSpeed,SystemSpeedIndex;voidInitialTimer2(void){TMOD=0x01;//定時器1TH2=RCAP2H=0xFC;//重裝值,初始值TL2=RCAP2L=0x18;ET2=1; //定時器2中斷允許TR2=1; //定時器2啟動EA=1;}unsignedintcodeSpeedCode[]={1,2,3,5,8,10,12,14,17,20,25,30,40,50,60};//15個預設置頻率速度voidSetSpeed(unsignedcharSpeed){SystemSpeed=SpeedCode[Speed];}voidLEDShow(unsignedintLEDStatus){P1=~(LEDStatus&0x00FF);P0=~((LEDStatus>>8)&0x00FF);}voidInitialCPU(void){RunMode=0x00;TimerCount=0;SystemSpeedIndex=8;//初始速度取值P1=0x00;P0=0x00;P2=0xFF;P3=0x00;Delay1ms(1000);//延時1000msP1=0xFF;P0=0xFF;P2=0xFF;P3=0xFF;SetSpeed(SystemSpeedIndex);Display(RunMode);}//Mode0模式0：一個燈亮從左到右跑unsignedintLEDIndex=0;bitLEDDirection=1,LEDFlag=1;voidMode_0(void){LEDShow(0x0001<<LEDIndex);LEDIndex=(LEDIndex+1)%16;}//Mode1模式1：一個燈亮從右到左跑voidMode_1(void){LEDShow(0x8000>>LEDIndex);LEDIndex=(LEDIndex+1)%16;}//Mode2模式2：一個燈亮先從左到右再從右到左跑voidMode_2(void){if(LEDDirection)LEDShow(0x0001<<LEDIndex);elseLEDShow(0x8000>>LEDIndex);if(LEDIndex==15)LEDDirection=!LEDDirection;LEDIndex=(LEDIndex+1)%16;}//Mode3模式3：一個燈滅先從左到右再從右到左跑voidMode_3(void){if(LEDDirection)LEDShow(~(0x0001<<LEDIndex));elseLEDShow(~(0x8000>>LEDIndex));if(LEDIndex==15)LEDDirection=!LEDDirection;LEDIndex=(LEDIndex+1)%16;}//Mode4模式4：全亮后逐個滅，先左右、后右左，然后全滅逐個亮，先右左、后左右voidMode_4(void){if(LEDDirection){if(LEDFlag)LEDShow(0xFFFE<<LEDIndex);elseLEDShow(~(0x7FFF>>LEDIndex));}else{if(LEDFlag)LEDShow(0x7FFF>>LEDIndex);elseLEDShow(~(0xFFFE<<LEDIndex));}if(LEDIndex==15){LEDDirection=!LEDDirection;if(LEDDirection) LEDFlag=!LEDFlag;}LEDIndex=(LEDIndex+1)%16;}//Mode5模式5：四個亮左右來