基于單片機(jī)的鍵控彩燈電路設(shè)計(jì)

信息傳媒系2013級(jí)高職學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書設(shè)計(jì)題目基于單片機(jī)的鍵控彩燈電路設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 系別信息傳媒系專業(yè)電子信息工程班級(jí)電子13301班指導(dǎo)教師職稱講師課題來源指導(dǎo)老師擬定任務(wù)書下達(dá)時(shí)間2015.8.24系主任簽字教研室主任簽字1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容及技術(shù)指標(biāo)本課題一單片機(jī)為核心，利用其中斷器和8個(gè)LED，設(shè)計(jì)一個(gè)彩燈控制器。有以下功能：1）花型種類不少于四中，花型自擬；2）可用鍵控制彩燈按預(yù)設(shè)的花型進(jìn)行變換；3）可用鍵控制分別用快/慢倆種節(jié)拍實(shí)現(xiàn)花型變換。2、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基本要求①編寫設(shè)計(jì)（論文），格式按煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求完成。②完成項(xiàng)目開發(fā)，自行設(shè)計(jì)完成。所需數(shù)據(jù)資料及參考文獻(xiàn)[1]高峰.單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù).科學(xué)出版社，2007[2」武慶生，仇梅.單片機(jī)原理與應(yīng)用.電子科技大學(xué)出版，1998,12[3]朱定華.單片機(jī)原理與接口技術(shù).電子工業(yè)出版社，2001,4進(jìn)度計(jì)劃序號(hào)階段性工作及成果時(shí)間安排1申報(bào)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題2015.82開題會(huì)，各指導(dǎo)教師下達(dá)任務(wù)書。2015.8.243全體指導(dǎo)教師及學(xué)生大會(huì)：考試時(shí)間調(diào)整；各指導(dǎo)教師檢查工作進(jìn)展情況。2015.9.14課題設(shè)計(jì)、撰寫論文、實(shí)物制作2015.9.2—2015.10.85上交有關(guān)材料給指導(dǎo)老師2015.10.96答辯會(huì)2015.10.15煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息與傳媒系電子信息專業(yè)13級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目:基于單片機(jī)的鍵控彩燈電路設(shè)計(jì)姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師（簽名）2015年10月12日煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文)誠信承諾書本人慎重承諾：我所撰寫的設(shè)計(jì)（論文）《基于單片機(jī)的鍵控彩燈電路設(shè)計(jì)》是在老師的指導(dǎo)下自主完成，沒有剽竊或抄襲他人的論文或成果。如有剽竊、抄襲，本人愿意為由此引起的后果承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的研究成果歸屬學(xué)校所有。學(xué)生(簽名)：2015年10月15日目錄一．摘要…………………………4二．前言…………………………5三．正文…………………………63.1設(shè)計(jì)目的………………63.2設(shè)計(jì)要求………………………63.3硬件電路的設(shè)計(jì)………………63.3.1單片機(jī)總體設(shè)計(jì)原理…………63.3.2閃爍系統(tǒng)

…………73.3.3脈沖震蕩系統(tǒng)…………83.3.4核心控件…………83.3.5移位法…………93.3.6循環(huán)移位法…………103.3.7查表法……………………123.3.8復(fù)位電路…………13四．使用說明………………14五．流程圖設(shè)計(jì)………………16結(jié)論…………………………19結(jié)束語………………………20參考文獻(xiàn)……………………21成績?cè)u(píng)定表…………………22摘要近年來，彩燈對(duì)于美化、亮化城市有著不可輕視的重要作用。因此作為城市裝飾的彩燈需求量越來越大，對(duì)與彩燈的技術(shù)和花樣也越來越高。目前市場上各種式樣的LED彩燈多半是采用全硬件電路實(shí)現(xiàn)，存在電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能單一等局限性，因此有必要對(duì)現(xiàn)有的彩燈控制器進(jìn)行改進(jìn)。單片機(jī)技術(shù)是電路設(shè)計(jì)中不可缺少的一部分，而本課題一單片機(jī)為核心，利用其中斷器和8個(gè)LED，設(shè)計(jì)一個(gè)彩燈控制器，通過鍵控讓發(fā)光二極管工作。前言電子技術(shù)是當(dāng)今高新技術(shù)的“龍頭”，各先進(jìn)國家無不把它放在優(yōu)先的發(fā)展的地位。電子技術(shù)是電類專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，課程的顯著特點(diǎn)之一是它的實(shí)踐性。要想很好的掌握電子技術(shù)，除了掌握基本器件的原理，還要掌握單片機(jī)技術(shù)，本課題就是利用單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)鍵控彩燈電路。一、設(shè)計(jì)目的通過課程設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)踐，將課本所學(xué)應(yīng)用于實(shí)際中，縮小理論與實(shí)際的差距，記憶不學(xué)習(xí)、掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的有關(guān)知識(shí)，加深了解單片機(jī)的工作原理。初步掌握簡單單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試的方法。是自己的設(shè)計(jì)水平和對(duì)所學(xué)的只是的應(yīng)用能力以及分析問題解決問題的能力得到全面提高。設(shè)計(jì)要求本課題一單片機(jī)為核心，利用其中斷器和8個(gè)LED，設(shè)計(jì)一個(gè)彩燈控制器。有以下功能：花型種類不少于四中，花型自擬；可用鍵控制彩燈按預(yù)設(shè)的花型進(jìn)行變換；可用鍵控制分別用快/慢倆種節(jié)拍實(shí)現(xiàn)花型變換。三、硬件電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)總體設(shè)計(jì)原理LED殘燈系統(tǒng)包括5大部分，閃爍系統(tǒng)發(fā)光二極管顯示器簡稱LED。這種燈具具有線路簡單、耗電少、成本少、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，本系統(tǒng)輸出結(jié)果選用8個(gè)LED。LED有共陰共陽之分，本系統(tǒng)采用共陽型LED，其原理圖如圖所示，每段有8個(gè)發(fā)光二極管，公共端由8個(gè)發(fā)光二極管的陽極并接而成，正常顯示時(shí)公共端接高電平，各發(fā)光二極管是否點(diǎn)亮取決于各引腳上是否是低電平。彩燈閃爍由+5V電源和8個(gè)LED發(fā)光二極管，八個(gè)限壓電阻組成如下圖所示是彩燈閃爍系統(tǒng)的主要的外部可視部件。LED顯示器有兩種不同的形式：一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陽極都連在一起的，稱之為共陽極LED顯示器：另一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱之為共陰極LED顯示器。2、閃爍系統(tǒng)

發(fā)光二極管顯示器簡稱LED。這種燈具有線路簡單、耗電少、成本低、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，本系統(tǒng)輸出結(jié)果選用8個(gè)LED。LED有共陰共陽之分，本系統(tǒng)采用共陽型LED，其原理圖如圖2所示，每端有8個(gè)發(fā)光二極管，公共端由8個(gè)發(fā)光二極管的陽極并接而成，正常顯示時(shí)公共端接高電平，各發(fā)光二極管是否點(diǎn)亮取決于各引腳上是否是低電平。彩燈閃爍由+5V電源和八個(gè)LED發(fā)光二極管，八個(gè)限壓電阻組成如下圖所示是彩燈閃爍系統(tǒng)的主要的外部可視部件。LED顯示器有兩種不同的形式：一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陽極都連在一起的，稱之為共陽極LED顯示器；另一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱之為共陰極LED顯示器。

由于系統(tǒng)要顯示的內(nèi)容比較簡單，顯示量不多，所以選用LED既方便又經(jīng)濟(jì)如下圖所示。脈沖震蕩系統(tǒng)為彩燈循環(huán)系統(tǒng)提供穩(wěn)定頻率波在由多片單片機(jī)組成的系統(tǒng)中，為了各單片機(jī)之間時(shí)鐘信號(hào)的同步，引入唯一的外部脈沖信號(hào)作為各單片機(jī)的振蕩脈沖。這時(shí)外部的脈沖信號(hào)是經(jīng)單片機(jī)89C52的XTAL2引腳注入的；如圖3所示4、核心控件89C52單片機(jī)是整個(gè)彩燈循環(huán)系統(tǒng)的核心是控制彩燈循環(huán)閃爍等等一切功能的部件；其中內(nèi)部有ROM、有RAM、有并行I/O口等，在52單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)CPU用來運(yùn)算、控制，有四個(gè)并行I/O口，分別是P0、P1、P2、P3，有ROM，用來存放程序，有RAM，用來存放中間結(jié)果，此外還有定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行I/O口，中斷系統(tǒng)，以及一個(gè)內(nèi)部的時(shí)鐘電路。P1接口(P1.0~P1.7)；8位準(zhǔn)雙向I/O接口,占1~8腳.準(zhǔn)雙向接口是指該接口內(nèi)部有上拉電阻,能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL(低功耗肖脫基晶體管邏輯電路)負(fù)載.P1接口一般作通用I/O接口線使用.P2接口(P2..~P2.7);8位準(zhǔn)雙向I/O接口,占21~28腳.能驅(qū)使動(dòng)個(gè)LSTTL負(fù)載.如果系統(tǒng)接有外部存儲(chǔ)器,則CPU訪問外邊存儲(chǔ)器時(shí),該口作高8位地址線使用.P3接口(P3.0~P3.7);8位準(zhǔn)雙向I/O接口,占10~17腳.能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載.P3借口同時(shí)也是多功能接口,除可作通用I/O接口線使用外,其每一引腳還有第二功能。89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)是指單片機(jī)要工作所必須保證的最低配置如圖4所示。5、移位法這是一種最易理解的方法，采用順序程序結(jié)構(gòu)，用位指令控制P1口的每一個(gè)位輸出高低電平，從而來控制相應(yīng)LED燈的亮滅。程序如下：ORG0000H；單片機(jī)上電后從0000H地址執(zhí)行AJMPSTART；跳轉(zhuǎn)到主程序存放地址處ORG0030H；設(shè)置主程序開始地址START：MOVSP，#60H；設(shè)置堆棧起始地址為60HCLRP1.0；P1.0輸出低電平，使LED1點(diǎn)亮ACALLDELAY；調(diào)用延時(shí)子程序SETBP1.0；P1.0輸出高電平，使LED1熄滅CLRP1.1；P1.1輸出低電平，使LED2點(diǎn)亮ACALLDELAY；調(diào)用延時(shí)子程序SETBP1.1；P1.1輸出高電平，使LED2熄滅CLRP1.2；P1.2輸出低電平，使LED3點(diǎn)亮ACALLDELAY；調(diào)用延時(shí)子程序SETBP1.2；P1.2輸出高電平，使LED3熄滅CLRP1.3；P1.3輸出低電平，使LED4點(diǎn)亮ACALLDELAY；調(diào)用延時(shí)子程序SETBP1.3；P1.3輸出高電平，使LED4熄滅CLRP1.4；P1.4輸出低電平，使LED5點(diǎn)亮ACALLDELAY；調(diào)用延時(shí)子程序SETBP1.4；P1.4輸出高電平，使LED5熄滅CLRP1.5；P1.5輸出低電平，使LED6點(diǎn)亮ACALLDELAY；調(diào)用延時(shí)子程序SETBP1.5；P1.5輸出高電平，使LED6熄滅CLRP1.6；P1.6輸出低電平，使LED7點(diǎn)亮ACALLDELAY；調(diào)用延時(shí)子程序SETBP1.6；P1.6輸出高電平，使LED7熄滅CLRP1.7；P1.7輸出低電平，使LED8點(diǎn)亮ACALLDELAY；調(diào)用延時(shí)子程序SETBP1.7；P1.7輸出高電平，使LED8熄滅ACALLDELAY；調(diào)用延時(shí)子程序AJMPSTART；8個(gè)LED流了一遍后返回到標(biāo)號(hào)START處再循環(huán)DELAY：；延時(shí)子程序MOVR0，#255；延時(shí)一段時(shí)間D1：MOVR1，#255DJNZR1，$DJNZR0，D1RET；子程序返回END；程序結(jié)束6、循環(huán)移位法在上個(gè)程序中我們是逐個(gè)控制P1端口的每個(gè)位來實(shí)現(xiàn)的，因此程序顯得有點(diǎn)復(fù)雜，下面我們利用循環(huán)移位指令，采用循環(huán)程序結(jié)構(gòu)進(jìn)行編程。我們?cè)诔绦蛞婚_始就給P1口送一個(gè)數(shù)，這個(gè)數(shù)本身就讓P1.0先低，其他位為高，然后延時(shí)一段時(shí)間，再讓這個(gè)數(shù)據(jù)向高位移動(dòng)，然后再輸出至P1口，這樣就實(shí)現(xiàn)“流水”效果啦。由于8051系列單片機(jī)的指令中只有對(duì)累加器ACC中數(shù)據(jù)左移或右移的指令，因此實(shí)際編程中我們應(yīng)把需移動(dòng)的數(shù)據(jù)先放到ACC中，讓其移動(dòng)，然后將ACC移動(dòng)后的數(shù)據(jù)再轉(zhuǎn)送到P1口，這樣同樣可以實(shí)現(xiàn)“流水”效果。具體編程如下所示。ORG0000H；單片機(jī)上電后從0000H地址執(zhí)行AJMPSTART；跳轉(zhuǎn)到主程序存放地址處ORG0030H；設(shè)置主程序開始地址START：MOVSP，#60H；設(shè)置堆棧起始地址為60HMOVA，#0FEH；ACC中先裝入LED1亮的數(shù)據(jù)（二進(jìn)制的11111110）MOVP1，A；將ACC的數(shù)據(jù)送P1口MOVR0，#7；將數(shù)據(jù)再移動(dòng)7次就完成一個(gè)8位流水過程LOOP：RLA；將ACC中的數(shù)據(jù)左移一位MOVP1，A；把ACC移動(dòng)過的數(shù)據(jù)送p1口顯示ACALLDELAY；調(diào)用延時(shí)子程序DJNZR0，LOOP；沒有移動(dòng)夠7次繼續(xù)移動(dòng)AJMPSTARTDELAY：；延時(shí)子程序MOVR0，#255；延時(shí)一段時(shí)間D1：MOVR1，#255DJNZR1，$DJNZR0，D1RET；子程序返回END；程序結(jié)束7、查表法上面的兩個(gè)程序都是比較簡單的流水燈程序，“流水”花樣只能實(shí)現(xiàn)單一的“從左到右”流方式。運(yùn)用查表法所編寫的流水燈程序，能夠?qū)崿F(xiàn)任意方式流水，而且流水花樣無限，只要更改流水花樣數(shù)據(jù)表的流水?dāng)?shù)據(jù)就可以隨意添加或改變流水花樣，真正實(shí)現(xiàn)隨心所欲的流水燈效果。我們首先把要顯示流水花樣的數(shù)據(jù)建在一個(gè)以TAB為標(biāo)號(hào)的數(shù)據(jù)表中，然后通過查表指令“MOVCA，@A+DPTR”把數(shù)據(jù)取到累加器A中，然后再送到P1口進(jìn)行顯示。具體源程序如下，TAB標(biāo)號(hào)處的數(shù)據(jù)表可以根據(jù)實(shí)現(xiàn)效果的要求任意修改。ORG0000H；單片機(jī)上電后從0000H地址執(zhí)行AJMPSTART；跳轉(zhuǎn)到主程序存放地址處ORG0030H；設(shè)置主程序開始地址START：MOVSP，#60H；設(shè)置堆棧起始地址為60HMOVDPTR，#TAB；流水花樣表首地址送DPTRLOOP：CLRA；累加器清零MOVCA，@A+DPTR；取數(shù)據(jù)表中的值CJNEA，#0FFH，SHOW；檢查流水結(jié)束標(biāo)志AJMPSTART；所有花樣流完，則從頭開始重復(fù)流SHOW：MOVP1，A；將數(shù)據(jù)送到P1口ACALLDELAY；調(diào)用延時(shí)子程序INCDPTR；取數(shù)據(jù)表指針指向下一數(shù)據(jù)AJMPLOOP；繼續(xù)查表取數(shù)據(jù)DELAY：MOVR0，#255；延時(shí)一段時(shí)間D1：MOVR1，#255DJNZR1，$DJNZR0，D1RET；子程序返回；下面是流水花樣數(shù)據(jù)表，用戶可據(jù)要求任意編寫TAB：DB11111110B；二進(jìn)制表示的流水花樣數(shù)據(jù)，從低到高左移DB11111101BDB11111011BDB11110111BDB11101111BDB11011111BDB10111111BDB01111111BDB01111111B；二進(jìn)制表示的流水花樣數(shù)據(jù)，從高到低右移DB10111111BDB11011111BDB11101111BDB11110111BDB11111011BDB11111101BDB11111110BDB0FEH，0FDH，0FBH，0F7H；十六進(jìn)制表示的流水花樣數(shù)據(jù)DB0EFH，0DFH，0BFH，7FHDB7FH，0BFH，0DFH，0EFHDB0F7H，0FBH，0FDH，0FEH??DB0FFH；流水花樣結(jié)束標(biāo)志0FFHEND；程序結(jié)束8、復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除PC之外，復(fù)位操作還對(duì)其它一些專用寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表1所示：單片機(jī)的RST管腳為主機(jī)提供了一個(gè)外部復(fù)位信號(hào)輸入口。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，高電平有效的持續(xù)時(shí)間為2個(gè)機(jī)器周期以上。單片機(jī)的復(fù)位方式可由手動(dòng)復(fù)位方式完成。復(fù)位電路如圖所示四、使用說明1、花型選擇按鈕，每按一次切換一次花型，循環(huán)切換4種花型。2、復(fù)位開關(guān)，返回第一種花型及慢速狀態(tài)。3、快慢控制按鈕，用于快/慢兩種節(jié)拍的切換。五、流程圖設(shè)計(jì)#include<reg52.h>unsignedcharkey=1;bitspeed=0;voiddelay(){unsignedintj,k;if(speed==0){for(k=0;k<1000;k++)for(j=0;j<100;j++);}else{for(k=0;k<1000;k++)for(j=0;j<20;j++);}}voidint_init(){IT0=1;IT1=1;EX1=1;EX0=1;EA=1;}voidshow1(void){unsignedchari;while(1){if(key!=1)break;for(i=0;i<8;i++){if(key!=1)break;P1=~(1<<i);delay();｝｝｝voidshow2(void){unsignedchari;while(1){if(key!=2)break;for(i=0;i<8;i++){if(i<7)P1=~(3<<i);elseP1=~(0x81);delay();if(key!=2)break;}}}voidshow3(void){while(1){if(key!=3)break;P1=0xaa;delay();P1=0x55;delay();}}voidshow4(void){while(1){if(key!=4)break;P1=~0x18;delay();if(key!=4)break;P1=~0x24;delay();if(key!=4)break;P1=~0x42;delay();if(key!=4)break;P1=~0x81;delay();}}main(){//timer_init();int_init();while(1){switch(key){case1:show1();break;case2:show2();break;case3:show3();break;case4:show4();break;default:show1();}}}voidinterrupt_int0()interrupt0{speed=~speed;}voidinterrupt_int1()interrupt2{key++;if(key==5){key=1;}當(dāng)上述程序之一編寫好以后，我們需要使用編譯軟件對(duì)其編譯，得到單片機(jī)所能識(shí)別的二進(jìn)制代碼，然后再用編程器將二進(jìn)制代碼燒寫到單片機(jī)中，最后連接好電路通電，我們就看到LED1～LED8的“流水”效果了設(shè)計(jì)總結(jié)單片機(jī)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，光光一個(gè)單片機(jī)并不能發(fā)揮什么作用，必須要和其它的芯片一起才能最大可能的發(fā)揮它的各種各樣的功能。為了做這個(gè)課程設(shè)計(jì)我查閱了不少單片機(jī)的資料，圖書館關(guān)于單片機(jī)的書基本上都被我們班同學(xué)借光了。上網(wǎng)查找相應(yīng)的資料和找老師指導(dǎo)；最后完成了這篇課程設(shè)計(jì)。在這次設(shè)計(jì)的過程中，軟件編程是比較難的環(huán)節(jié)，因?yàn)橛玫氖菂R編和C語言，匯編語言是低級(jí)語言，不像高級(jí)語言哪么直觀，算法的實(shí)現(xiàn)也比較困難，單片機(jī)課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)就在于軟件算法的設(shè)計(jì)，需要有很巧妙的程序算法，才能實(shí)現(xiàn)LED燈的相應(yīng)的功能，在編程上需要花大量的時(shí)間在里面。結(jié)束語在這次設(shè)計(jì)中，我真誠地感謝老師和同學(xué)們的幫助，在他們的幫助下我順利的完成了此次設(shè)計(jì)也使我對(duì)單片機(jī)的一些相應(yīng)的周邊知識(shí)有了更進(jìn)一步的了解。在做論文的過程中，老師又反復(fù)而耐心地給我指出問題的所在，并幫助我糾正了許多不妥之處。在做系統(tǒng)設(shè)計(jì)這一過程中，也給我提出了許多意見和建議，并交給我許多解決問題的技巧和方法。參考文獻(xiàn)[1]高峰.單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù).科學(xué)出版社，2007[2」武慶生，仇梅.單片機(jī)原