畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)-彩色循環(huán)燈控制電路設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)題目彩色循環(huán)燈控制電路設(shè)計(jì)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)所在學(xué)院專業(yè)班級(jí)電子信息科學(xué)與技術(shù)1202班指導(dǎo)教師完成地點(diǎn)實(shí)驗(yàn)樓10062016年06月07日陜西理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書院(系)物理與電信工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)電子信息科學(xué)與技術(shù)(電信1202)學(xué)生姓名一、畢業(yè)設(shè)計(jì)題目彩色循環(huán)燈控制電路設(shè)計(jì)二、畢業(yè)設(shè)計(jì)工作自2015年12月20日起至2016年6月13日止三、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行地點(diǎn):實(shí)驗(yàn)樓1006隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在城市夜景中五光十色燈光，已由原來(lái)的照明功能轉(zhuǎn)變到吸引公眾注意力的廣告作用，許多商鋪門店柜臺(tái)都利用迷你彩燈吸引或招攬顧客?，F(xiàn)要求彩燈用10個(gè)發(fā)光二極管模擬彩燈，10個(gè)發(fā)光二極管應(yīng)具有右移、左移、全亮功能；一亮一滅移動(dòng)方式；間隔時(shí)間約為一秒，設(shè)計(jì)一電路能夠完成上述全部任務(wù)，詳細(xì)描述其工作原理。1)任務(wù)設(shè)計(jì)一彩色循環(huán)燈控制電路。要求：彩燈用10個(gè)發(fā)光二極管模擬彩燈，10個(gè)發(fā)光二極管應(yīng)具有右移、左移、全亮功能；一亮一滅移動(dòng)方式；間隔時(shí)間約為一秒，設(shè)計(jì)一電路能夠完成上述全部任務(wù)，詳細(xì)描隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在城市夜景中五光十色燈光，已由原來(lái)的照明功能轉(zhuǎn)變到吸引公眾注意力的廣告作用，許多商鋪門店柜臺(tái)都利用迷你彩燈吸引或招攬顧客?，F(xiàn)要求彩燈用10個(gè)發(fā)光二極管模擬彩燈，10個(gè)發(fā)光二極管應(yīng)具有右移、左移、全亮功能；一亮一滅移動(dòng)方式；間隔時(shí)間約為一秒，設(shè)計(jì)一電路能夠完成上述全部任務(wù)，詳細(xì)描述其工作原理。1)任務(wù)設(shè)計(jì)一彩色循環(huán)燈控制電路。要求：彩燈用10個(gè)發(fā)光二極管模擬彩燈，10個(gè)發(fā)光二極管應(yīng)具有右移、左移、全亮功能；一亮一滅移動(dòng)方式；間隔時(shí)間約為一秒，設(shè)計(jì)一電路能夠完成上述全部任務(wù)，詳細(xì)描述其工作原理及設(shè)計(jì)過(guò)程。2)設(shè)計(jì)與測(cè)試按任務(wù)要求，設(shè)計(jì)電路，計(jì)算參數(shù)，選擇元器件。根據(jù)所設(shè)計(jì)的電路和所選擇的元器件安裝電路，設(shè)計(jì)合理的調(diào)試步驟并進(jìn)行調(diào)試，最終達(dá)到設(shè)計(jì)要求。3)成果(1)設(shè)計(jì)報(bào)告一份。要求：內(nèi)容完整，圖表完備，條理清晰，分析有據(jù)，排版符合規(guī)范。(2)圖紙（原理圖）布局合理，清晰完整，圖形大小合適，圖形和符號(hào)要規(guī)范。(3)所用元器件清單(4)電路實(shí)體套。指導(dǎo)教師簽名專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)簽名批準(zhǔn)日期2016-01-11陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

彩色循環(huán)燈控制電路設(shè)計(jì)（陜理工物理與電信工程學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)1202班，陜西漢中723000）指導(dǎo)教師：[摘要]設(shè)計(jì)了一種基于51系列單片機(jī)的彩色循環(huán)燈的控制電路控制系統(tǒng)，并完成系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的硬件部分由AT89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)、按鍵電路、LED顯示電路組成，系統(tǒng)有4種運(yùn)行模式可以選擇，通過(guò)按鍵S0、S1、S2、S3切換。軟件部分采用KeiluVision4進(jìn)行編程，能夠達(dá)到其設(shè)計(jì)要求。實(shí)際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)具有功耗小、操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。[關(guān)鍵詞]LED;AT89C51單片機(jī);ProteusColorcyclelampcontrolcircuitdesign(Grade12,Class2,MajorElectronicInformationScienceandTechnology,PhysicsDept.,ShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723000,Shanxi)Tutor:gAbstract:Thedesignofacontrolcircuitofthecolorcirculationlampbasedon51SeriesMCUisdesigned,andthehardwareandsoftwaredesignofthesystemiscompleted.ThehardwareofthesystemiscomposedofAT89C51MCUminimumsystem,buttoncircuit,LEDdisplaycircuit,thesystemhas4operatingmodescanbeselected,throughthebuttonS0,S1,S2,S3switch.SoftwarepartoftheuseofuVision4Keilprogramming,toachieveitsdesignrequirements.Thepracticalapplicationshowsthatthesystemhasthecharacteristicsoflowpowerconsumptionandsimpleoperation.Keywords:LED,AT89C51,Proteus

目錄引言 11彩色循環(huán)燈控制系統(tǒng)的原理 12主要器件簡(jiǎn)介 12.1AT89C51單片機(jī) 12.2AT89C51單片機(jī)管腳說(shuō)明 23硬件電路設(shè)計(jì) 33.1主控電路 33.1.1直流供電 33.1.2時(shí)鐘電路 43.1.3復(fù)位 43.2電源電路 43.3顯示電路 53.4按鍵電路 54硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境 54.1自行搭建單片機(jī)硬件系統(tǒng) 54.2單片機(jī)開(kāi)發(fā)板 54.3硬件總電路圖 65軟件設(shè)計(jì) 65.1軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境 65.2Proteus軟件 75.2.1Proteus的工作過(guò)程 75.2.2Proteus軟件所提供的元件資源 85.2.3Proteus軟件所提供的儀表資源 85.2.4Proteus軟件所提供的調(diào)試手段 85.3程序流程圖 96系統(tǒng)安裝調(diào)試及使用方法 97結(jié)束語(yǔ)和展望 10致謝 10參考文獻(xiàn) 11附錄1 12附錄2 13陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第16頁(yè)共15頁(yè)引言目前，國(guó)內(nèi)的一些主要城市都是采用傳統(tǒng)的單一循環(huán)式的彩燈控制器，因?yàn)槠涔δ軉我?，浪費(fèi)高，又不方便實(shí)用漸趨淘汰，取而代之的新一代的單片機(jī)功能實(shí)現(xiàn)的控制器，其選擇功能相當(dāng)多，基于單片機(jī)、芯片處理技術(shù)方面的平面循環(huán)彩燈控制器已在研究之中，并且已有一些線路已投入運(yùn)行，到目前為止反映良好，更能適合于中小城市的普遍推廣使用，而我們也是利用單片機(jī)通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)對(duì)平面彩燈實(shí)現(xiàn)各種控制，開(kāi)發(fā)出的產(chǎn)品也是適合市場(chǎng)發(fā)展的潮流的。而且，隨著行業(yè)的繼續(xù)發(fā)展，技術(shù)的飛躍突破，應(yīng)用的大力推廣，LED的光效也在不斷提高，價(jià)格不斷走低。新的組合式管芯的出現(xiàn)，也讓單個(gè)LED管的功率不斷提高。這些逐步的改變，都體現(xiàn)出了LED的廣泛應(yīng)用前景[1]。LED的優(yōu)點(diǎn)是光電轉(zhuǎn)化效率高、綠色環(huán)保、壽命長(zhǎng)、工作電壓低、反復(fù)開(kāi)關(guān)無(wú)損壽命、體積小、發(fā)熱少、亮度高、堅(jiān)固耐用、易于調(diào)光、色彩多樣、光束集中穩(wěn)定、啟動(dòng)無(wú)延時(shí)；當(dāng)然，有優(yōu)點(diǎn)自然就有缺點(diǎn)，LED的起始成本高、顯色性差、大功率LED效率低、需要專用驅(qū)動(dòng)電路。隨著發(fā)光二極管高亮度化和多色化的進(jìn)展，應(yīng)用領(lǐng)域也是不斷擴(kuò)展、從較低光通量的指示燈到顯示屏，再?gòu)氖彝怙@示屏到中等光通量功率信號(hào)燈和特殊的照明的白光光源，最后發(fā)展到高光通量通用照明光源。2000年是時(shí)間的分界線，在2000年已解決所有顏色的信號(hào)顯示問(wèn)題和燈飾問(wèn)題，并已經(jīng)開(kāi)始低、中光通量的特殊照明應(yīng)用，而作為通用照明的高光通量白光照明應(yīng)用，似乎還有待時(shí)日，需將光通量進(jìn)一步大幅度提高方能實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然這也是一個(gè)過(guò)程，會(huì)隨著亮度提高和價(jià)格下降而逐步實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前的LED應(yīng)用于LED顯示屏、交通信號(hào)燈、汽車用燈、液晶屏背光源、照明光源、燈飾等等[2]。1彩色循環(huán)燈控制系統(tǒng)的原理本文設(shè)計(jì)一種由AT89C51單片機(jī)的彩燈控制電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED彩燈的控制[10]。電路以AT89C51單片機(jī)為主控核心，由外接USB端口提供+5V電源，以LED彩燈的閃爍模式作為顯示線路，采用獨(dú)立式按鍵來(lái)切換閃爍模式達(dá)到用戶控制電路的作用。電路控制10個(gè)發(fā)光二極管具有右移、左移、全亮功能；一亮一滅移動(dòng)方式；間隔時(shí)間約為一秒。彩色循環(huán)燈控制系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1.1所示。圖1.1系統(tǒng)原理框圖圖1.1系統(tǒng)原理框圖主控電路：采用AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)主控電路，包含單片機(jī)，晶振電路，復(fù)位電路等。電源電路：采用外接USB端口提供+5V直流電源。顯示電路：采用LED彩燈的閃爍模式。按鍵電路：采用獨(dú)立式按鍵切換閃爍模式。2主要器件簡(jiǎn)介2.1AT89C51單片機(jī)AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。AT89C51單片機(jī)的引腳排列如圖2.1所示。圖2.1AT89C51的引腳排列圖2.1AT89C51的引腳排列2.2AT89C51單片機(jī)管腳說(shuō)明P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口管腳第一次寫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)/地址的低八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須接上拉電阻。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，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。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為低八位地址接收。P2口：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口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O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，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如表2.1所示。表2.1P3口備用功能管腳備選功能P3.0RXD串行輸入口P3.1TXD串行輸出口P3.2/INT0外部中斷0P3.3/INT1外部中斷1P3.4T0計(jì)時(shí)器0外部輸入P3.5T1計(jì)時(shí)器1外部輸入P3.6/WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通P3.7/RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通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)。VCC：電源。GND：接地。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(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(guò)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(wú)效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)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)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA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，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。由于輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。3硬件電路設(shè)計(jì)3.1主控電路單片機(jī)的最小系統(tǒng)包括直流供電、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路。這些電路處于正常狀態(tài)是單片機(jī)正常工作的必須條件。如圖3.1所示為本設(shè)計(jì)的主控電路。圖3.1主控電路圖3.1主控電路3.1.1直流供電直流供電不正常，單片機(jī)肯定不能正常工作。AT89C51單片機(jī)的工作電壓為4-5.5V，推薦電壓為5V，額定電流為0.5A或1A。5V的直流電壓可有專用的5V直流電源提供。也可以將220V交流電降壓、整流，再用三端穩(wěn)壓器7805穩(wěn)壓后得到5V直流電壓。由于一般的應(yīng)用中，單片機(jī)使用內(nèi)部程序，所以EA（即單片機(jī)的引腳）要接電源（高電平），若接地，則單片機(jī)訪問(wèn)外部程序（使用外部程序存儲(chǔ)器）。本設(shè)計(jì)采用外接USB接口提供+5V直流電源。3.1.2時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路的作用是產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)（為脈沖信號(hào)）。時(shí)鐘信號(hào)的作用是使單片機(jī)按一定的時(shí)間規(guī)律來(lái)工作（執(zhí)行指令）。時(shí)鐘電路有單片機(jī)18、19、20引腳外接的兩個(gè)瓷片或貼片電容（C1、C3）和一個(gè)晶振和單片機(jī)的部分內(nèi)部電路組成。常用晶振的頻率有6MHz、11.0592MHz、12MHz.24MHz。晶振的頻率越高，時(shí)鐘信號(hào)的周期就越小，單片機(jī)運(yùn)行也就越快。瓷片電容的值為10-30pF，電容對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的頻率有一定的影響，做高精度電子鐘時(shí)需注意。本次設(shè)計(jì)晶振選用11.0592MHz的頻率，瓷片電容選用30pF，接在18、19引腳之間，如圖3.2所示。圖3.2時(shí)鐘電路圖3.2時(shí)鐘電路3.1.3復(fù)位復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。單片機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，都需要先復(fù)位，起作用是使CPU和系統(tǒng)中其他部件處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。因而，復(fù)位時(shí)一個(gè)很重要的操作方式。但單片機(jī)本身是不能自動(dòng)進(jìn)行復(fù)位的，必須配合相應(yīng)的外部電路才能實(shí)現(xiàn)。復(fù)位，實(shí)質(zhì)上是在單片機(jī)上電后，使單片機(jī)的復(fù)位引腳（9引腳）保持一定時(shí)間（很短，一般為幾個(gè)機(jī)器周期）的高電平，然后在變?yōu)榈碗娖健?fù)位的方法有一下兩種：（1）上電復(fù)位。有9引腳外接的電解電容器C2（容量可取1-20uF）和電阻R1（阻值可取1-10kΩ）組成。（2）手動(dòng)復(fù)位。由按鍵、限流電阻R13組成。系統(tǒng)上電后，手動(dòng)點(diǎn)按一下按鍵，可使單片機(jī)重新復(fù)位。若自動(dòng)復(fù)位出現(xiàn)故障后，按下此鍵，也可以是單片機(jī)復(fù)位。如圖3.3所示，為本次設(shè)計(jì)最小系統(tǒng)的復(fù)位電路，包括上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位。其中上電復(fù)位電容C2為10uF，電阻R1取1kΩ，手動(dòng)復(fù)位限流電阻R13為100Ω。圖3.3復(fù)位電路圖3.3復(fù)位電路3.2電源電路電源電路采用外接USB端口提供+5V直流電源。USB是一種常用的PC接口，它只有4根線，兩根電源兩根信號(hào)，故信號(hào)是串行傳輸?shù)?，USB接口也稱為串行口，USB2.0的速度可以達(dá)到480Mbps?？梢詽M足各種工業(yè)和民用需要.USB接口的輸出電壓和電流是：+5V500mA實(shí)際上有誤差，最大不能超過(guò)+/-0.2V也就是4.8-5.2V。USB接口的4根線一般是紅綠白黑從左到右分配，分別為VCC、DATA+、DATA-、GND，需要注意的是千萬(wàn)不要把正負(fù)極弄反了，否則會(huì)燒掉USB設(shè)備。本次設(shè)計(jì)中，只需用到正負(fù)兩極即可，不涉及數(shù)據(jù)傳輸。3.3顯示電路LED具有光譜寬、壽命長(zhǎng)、使用廣泛、功耗少、可以靈活拼裝為各種各樣的形狀等優(yōu)點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)LED燈的工作電壓為2V-2.5V。工作電流為0.005-0.01A。在這樣的條件下它的壽命可以達(dá)到10萬(wàn)個(gè)小時(shí)。LED根據(jù)材料不同會(huì)發(fā)出不同顏色的光，有：紅色光、黃色光、綠色光、紅外光等。顯示電路如圖3.4所示，其中PNP型三極管的型號(hào)為PN4249。為保證LED正常工作，必須選取合適的基極限流電阻R2和集電極保護(hù)電阻R12，LED額定工作電壓UL為2.2V，電流IL為10mA。已知VCC=5V，UBE=0.7V，β=100，UCES=0.3V。當(dāng)單片機(jī)的P0.0端口電壓U0.0為高電位5V時(shí)，Q1的UBE<0.7，三極管進(jìn)入截止區(qū)，此時(shí)LED不工作；當(dāng)U0.0為低電位0時(shí)，UBE>0.7且UCE<UBE，三極管進(jìn)入飽和區(qū)，此時(shí)LED工作。R12的阻值為三極管飽和驅(qū)動(dòng)電流IBS為基極電阻R2的阻值為確定基極限流電阻R2=39kΩ，發(fā)射極保護(hù)電阻R12=240Ω。圖3.4紅色LED閃爍燈圖3.5切換閃爍模式按鍵開(kāi)關(guān)圖3.4紅色LED閃爍燈圖3.5切換閃爍模式按鍵開(kāi)關(guān)3.4按鍵電路按鍵電路采用獨(dú)立式按鍵，作為切換LED彩燈閃爍模式及手動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)。S1控制電路模式為一亮一滅移動(dòng)方式；S2控制電路模式為從上到下移動(dòng)方式；S3控制電路模式為從下到上移動(dòng)方式。如上圖3.5所示。4硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境4.1自行搭建單片機(jī)硬件系統(tǒng)根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)的控制功能，繪制原理圖，再根據(jù)原理圖準(zhǔn)備元器件，在萬(wàn)能板上用導(dǎo)線將元器件連接成完整的電路，這就是自行搭建的單片機(jī)硬件系統(tǒng)。注意，單片機(jī)不宜直接焊接在電路板上，而是現(xiàn)在電路板上焊上插座，再將單片機(jī)插入插座，這樣可方便的拆裝單片機(jī)。對(duì)于自行搭建的單片機(jī)硬件系統(tǒng)，由于沒(méi)有設(shè)置下載程序的電路，所以需要將單片機(jī)插入編程器中，將在電腦上編好的代碼下載到單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器（ROM）中，再將單片機(jī)插入硬件系統(tǒng)中的單片機(jī)專用插座。然后就可以通電調(diào)試。4.2單片機(jī)開(kāi)發(fā)板單片機(jī)開(kāi)發(fā)板上有多重功能的硬件，通過(guò)插接線可將硬件連接成不同的電路，實(shí)現(xiàn)不同的控制功能。開(kāi)發(fā)板自帶ISP下載接口、USB下載接口、串行下載接口，并有相應(yīng)的下載線。下載線一端的插頭接在開(kāi)發(fā)板相應(yīng)的借口上，另一端接在計(jì)算機(jī)的USB輸出接口或串口上，在計(jì)算機(jī)上編寫的程序代碼通過(guò)下載軟件下載到開(kāi)發(fā)板上的單片機(jī)中。ISP下載的意思是在線編程，即不需將單片機(jī)從系統(tǒng)中卸下，可直接對(duì)系統(tǒng)中的單片機(jī)進(jìn)行編程。USB下載、串口下載現(xiàn)在也可以實(shí)現(xiàn)在線編程。4.3硬件總電路圖根據(jù)設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)出硬件電路，整個(gè)電路由主控電路、電源電路、顯示電路、按鍵電路組成。如圖4.1所示。圖4.1電路原理總圖圖4.1電路原理總圖5軟件設(shè)計(jì)5.1軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境有了硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境，還需要一個(gè)友好的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。KeiluVision系列軟件是最為經(jīng)典的單片機(jī)軟件集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，支持匯編語(yǔ)言、C語(yǔ)言以及C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言的混合編程，能將用匯編語(yǔ)言或者C語(yǔ)言編寫的程序代碼自動(dòng)轉(zhuǎn)化為“.bin”文件或者“.hex”文件格式，這兩種格式的文件是單片機(jī)能夠識(shí)別的，可用專用的下載軟件下載到單片機(jī)的ROM內(nèi)，默認(rèn)情況下，轉(zhuǎn)化為“.hex”文件。目前常用的版本有KeiluVision2、KeiluVision3、KeiluVision4，其下載、安裝和使用方法相同[3]。本設(shè)計(jì)采用KeiluVision4進(jìn)行編程，如圖5.1所示。圖5.1KeiluVision4軟件界面圖5.1KeiluVision4軟件界面5.2Proteus軟件Proteus是目前最好的模擬單片機(jī)外圍器件的工具，可以仿真51系列、AVR，PIC等常用的MCU及其外圍電路（如LCD，RAM，ROM，鍵盤，LED，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件）。Proteus與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī)CPU的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒(méi)有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過(guò)程和結(jié)果。對(duì)于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)，從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象[4]。5.2.1Proteus的工作過(guò)程運(yùn)行proteus的ISIS程序后，進(jìn)入該仿真軟件的主界面。在工作前，要設(shè)置view菜單下的捕捉對(duì)齊和system下的顏色、圖形界面大小等項(xiàng)目。通過(guò)工具欄中的p(從庫(kù)中選擇元件命令)命令，在pickdevices窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并調(diào)整其相對(duì)位置，元件參數(shù)設(shè)置，元器件間連線，編寫程序；在source菜單的Definecodegenerationtools菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑、擴(kuò)展名等項(xiàng)目；在source菜單的Add/removesourcefiles命令下，加入單片機(jī)硬件電路的對(duì)應(yīng)程序；通過(guò)debug菜單的相應(yīng)命令仿真程序和電路的運(yùn)行情況[3,5,7]。5.2.2Proteus軟件所提供的元件資源Proteus軟件所提供了30多個(gè)元件庫(kù)，數(shù)千種元件。元件涉及到數(shù)字和模擬、交流和直流等。5.2.3Proteus軟件所提供的儀表資源對(duì)于一個(gè)仿真軟件或?qū)嶒?yàn)室，測(cè)試的儀器儀表的數(shù)量、類型和質(zhì)量，是衡量實(shí)驗(yàn)室是否合格的一個(gè)關(guān)鍵因素。在Proteus軟件包中，不存在同類儀表使用數(shù)量的問(wèn)題。Proteus還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)，其作用與示波器相似但功能更多[3,6]。5.2.4Proteus軟件所提供的調(diào)試手段Proteus提供了比較豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。對(duì)于單片機(jī)硬件電路和軟件的調(diào)試，Proteus提供了兩種方法：一種是系統(tǒng)總體執(zhí)行效果，一種是對(duì)軟件的分步調(diào)試以看具體的執(zhí)行情況。對(duì)于總體執(zhí)行效果的調(diào)試方法，只需要執(zhí)行debug菜單下的execute菜單項(xiàng)或F12快捷鍵啟動(dòng)執(zhí)行，用debug菜單下的pauseanimation菜單項(xiàng)或pause鍵暫停系統(tǒng)的運(yùn)行；或用debug菜單下的stopanimation菜單項(xiàng)或shift-break組合鍵停止系統(tǒng)的運(yùn)行。其運(yùn)行方式也可以選擇工具欄中的相應(yīng)工具進(jìn)行。對(duì)于軟件的分步調(diào)試，應(yīng)先執(zhí)行debug菜單下的start/restartdebugging菜單項(xiàng)命令，此時(shí)可以選擇stepover、stepinto和stepout命令執(zhí)行程序(可以用快捷鍵F10、F11和ctrl+F11)，執(zhí)行的效果是單句執(zhí)行、進(jìn)入子程序執(zhí)行和跳出子程序執(zhí)行。在執(zhí)行了start/restartdebuging命令后，在debug菜單的下面要出現(xiàn)仿真中所涉及到的軟件列表和單片機(jī)的系統(tǒng)資源等，可供調(diào)試時(shí)分析和查看[8,9]。圖5.2proteus界面圖5.2proteus界面5.3程序流程圖設(shè)計(jì)主要采用控制系統(tǒng)的延時(shí)來(lái)完成，用C語(yǔ)言編程，編程過(guò)程中采用數(shù)組、循環(huán)、延時(shí)等方式。按上述流程控制LED燈管，實(shí)現(xiàn)要求的效果。其過(guò)程如圖5.3所示。圖5.3程序流程圖圖5.3程序流程圖6系統(tǒng)安裝調(diào)試及使用方法對(duì)硬件總體電路進(jìn)行仿真，仿真圖見(jiàn)附錄1。點(diǎn)擊系統(tǒng)仿真開(kāi)始按鈕，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)運(yùn)行，并且調(diào)用已經(jīng)寫入芯片的程序，運(yùn)行結(jié)果如圖6.1所示。圖6.1系統(tǒng)初始化圖6.1系統(tǒng)初始化上述結(jié)果說(shuō)明系統(tǒng)運(yùn)行正常。系統(tǒng)初始化后，運(yùn)行正常，按下S1，系統(tǒng)模式為一亮一滅方式，運(yùn)行結(jié)果如下圖6.2所示。圖6.2一亮一滅圖6.2一亮一滅上述結(jié)果說(shuō)明系統(tǒng)運(yùn)行正常。按下S2，系統(tǒng)以從左往右的移動(dòng)方式運(yùn)行，結(jié)果如圖6.3所示。圖6.3從左往右圖6.3從左往右上述結(jié)果說(shuō)明系統(tǒng)運(yùn)行正常。按下S3，系統(tǒng)以從下往上移動(dòng)方式運(yùn)行，結(jié)果如圖6.4所示。圖6.4從右往左圖6.4從右往左上述結(jié)果說(shuō)明系統(tǒng)運(yùn)行正常。7結(jié)束語(yǔ)和展望彩燈循環(huán)控制器的設(shè)計(jì)已通過(guò)軟件仿真以及硬件調(diào)試，而且實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的各項(xiàng)要求，為用戶帶來(lái)了更為實(shí)用、方便的體驗(yàn)。單片機(jī)具有強(qiáng)大的控制功能和靈活的編程實(shí)現(xiàn)特性，它已經(jīng)徹底地融入了人們的生活當(dāng)中，成為了生活中不可或缺的一部分。本次設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)為核心控制器，通過(guò)延時(shí)和中斷來(lái)控制單片機(jī)工作，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的循環(huán)彩燈控制器，以單片機(jī)微小系統(tǒng)作為主控核心，以三個(gè)獨(dú)立按鍵作為控制模塊，以10個(gè)LED燈作為顯示模塊。實(shí)現(xiàn)了彩燈的不同模式的切換，更加的美觀。致謝時(shí)光荏苒，四年的大學(xué)時(shí)光已經(jīng)接近了尾聲。這幾個(gè)月辛苦的畢業(yè)設(shè)計(jì)制作，既磨煉了我的意志，也對(duì)我大學(xué)四年的學(xué)習(xí)成果做了一次深入的考察，在此，特別感謝我的指導(dǎo)老師宋老師在設(shè)計(jì)過(guò)程中給我?guī)?lái)的巨大幫助。從選題立意、謀篇布局、收集資料、形成提綱直至全文定稿，都是在老師的悉心指導(dǎo)下完成的。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，老師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、兢兢業(yè)業(yè)的工作作風(fēng)以及謙厚親切的師德風(fēng)范使我受益匪淺。在老師的指導(dǎo)下我明晰了設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在以及文章的主旨思路，也學(xué)到了諸多方面的知識(shí)，專業(yè)水平有了很大的提高。同時(shí)，感謝這四年中我所有的恩師，是他們?cè)趯W(xué)習(xí)上的不斷指導(dǎo)和幫助，增添了我智慧的力量，更加懂得了為人處事的道理，是他們用淵博的知識(shí)和精心的授課深深吸引了我，是我感到了學(xué)習(xí)的快樂(lè)，較好地掌握了每門功課的內(nèi)容，為畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成打下了良好的基礎(chǔ)?；厥准韧?，自己一生最寶貴的時(shí)光能于這樣的校園之中，能在眾多學(xué)富五車、才華橫溢的老師們的熏陶下度過(guò)，實(shí)是榮幸之極。在這四年的時(shí)間里，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺，這除了自身的努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵(lì)是分不開(kāi)的。

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附錄1

附錄2#include<reg52.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharsbitkey1=P1^0; //按鍵key1，閃爍sbitkey2=P1^1; //按鍵key2，左移sbitkey3=P1^2; //按鍵key3，右移uintled1[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};uintled2[]={0xfe,0xfd}; voiddelay(uintk) //延遲函數(shù){ uinti,j; for(i=k;i>0;i--) for(j=1000;j>0;j--);}voidscan_key() //按鍵{ uinti;key1: if(0==key1) { delay(10); if(0==key1) { while(!key1); while(key1){ P0=0xaa,P2=0xaa; while(1){ delay(100); P0=~P0,P2=~P2; if(0==key2) gotokey2; if(0==key3) gotokey3; } } } }key2: if(0==key2) { delay(10); if(0==key2) while(!key2); while(key2){ P0=0xff,P2=0xff; while(1){ for(i=0;i<8;i++){ P0=led1[i]; delay(100); if(0==key1) gotokey1; if(0==key3) gotokey3; } P0=0xff; for(i=0;i<2;i++){ P2=led2[i]; delay(100); if(0==key1) gotokey1; if(0==key3) gotokey3; } P2=0xff; } } }key3: if(0==key3) { delay(10); if(0==key3) while(!key3); while(key3){ P0=0xff,P2=0xff; while(1){ { P2=led2[1]; delay(100); P2=led2[0]; delay(100); if(0==key1) gotokey1; if(0==key2) gotokey2; } P2=0xff; i=8; while(i--){ P0=led1[i]; delay(100); if(0==key1) gotokey1; if(0==key2) gotokey2; } P0=0xff; } } }}intmain(){ P0=0x00; P1=0xff; P2=0x00; scan_key(); return0;}基于C8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營(yíng)養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測(cè)試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀開(kāi)發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測(cè)儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開(kāi)發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測(cè)儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量?jī)x的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測(cè)儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專用單片機(jī)核的可測(cè)性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測(cè)微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測(cè)基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測(cè)量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測(cè)量?jī)x的研制基于單片機(jī)的紅外測(cè)油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測(cè)漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的低壓無(wú)功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)信號(hào)的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動(dòng)譯碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)基于Cygnal單片機(jī)的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機(jī)的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機(jī)與Internet互聯(lián)的研究與實(shí)現(xiàn)