10位循环灯.doc

陕西理工学院课程设计课程设计题 目 彩色循环灯显示控制电路设计 学生姓名 XXX 学号 XXXXXXXX 所在院(系) 物理系 专业班级 电信072 指导教师 XXX 完成地点 实验室 2009年 12 月 20日彩色循环灯显示控制电路设计XX(陕西理工学院物理系电信专业07级2班，陕西省 汉中 723001)指导老师: XXX【摘要】随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。LED灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。本文提出了一种基于AT89C51单片机的LED灯控制方案，实现对LED灯的控制。本方案以AT89C51单片机作为主控核心，显示、驱动等模块组成核心主控制模块。在主控模块上设有8个LED发光二极管，根据用户需要可以编写各种亮灯模式，利用其内部定时器T0实现一个基本单位时间为5 ms时间，根据各种亮灯时间的不同需要，在不同时刻输出灯亮或灯灭的控制信号，然后驱动各种颜色的灯亮或灭。 【关键词】 LED灯；单片机循环彩灯; 彩灯控制器 Color cyle lamp shows control circuit designXX（Shaanxi institute of physics (class 2 grade telecommunication professional 2007, shaanxi hanzhong 723001)Teacher: XXXAbstract: As people living environment and landscaping, continuous improvement on many occasions can see color neon light. Because of its rich LED lamp light color, low cost and simple control characteristics and a wide range of applications, with lights decorating streets and city building has become a kind of fashion. This paper puts forward a method based on AT89C51 LED lighting control scheme, the control of LED lights. This scheme with AT89C51 as control core, display, drives and other modules core master control module. In the control module with eight LED light emitting diode, according to the needs of user can write all kinds of lights, using its internal model a basic unit T0 timer for 5, according to ms bright lights time at different times, in different need of light or lamp output control signals, then drive all sorts of color is light or destroy.Key words: Leds, SCM circulation lights, Lights controller.引言彩色循环灯显示控制电路是通过单片机I/O口输出的高低电平来实现循环灯的左移、右移、全亮等功能。单片机控制具有很多优点。比如，单片机流水灯控制就有许多功能：它可靠性，灵活性高，使用范围广，特别适合中小城市的交通灯、霓虹灯等的应用。之所以采用单片机来控制，还因为单片机具有体积小、重量轻、电源单一、功耗低；功能强、价格低；数据大都在单片机内部传送，运行速度快、抗干扰能力强、可靠性高等优点。它还被广泛应用于测控系统、数据采集、智能仪器仪表、机电一体化产品、智能接口、计算机通信以及单片机的多级系统等领域。1系统功能实现多种形式的彩灯亮灯形式，用户能够方便的控制循环灯的左移、右移、全亮等功能。还能通过写入程序使数码管计数，从而实现计数功能。文章是通过4个按键开关组成独立式键盘，控制灯左移、右移和闪烁。电路连接好后，按不同的按键开关，可以看到P1端口的灯作不同方向的移动或闪烁。2.工作原理2.1单片机工作原理一C51单片机的引脚图及其功能单片机的40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。 电源: VCC - 芯片电源，接+5V。 VSS - 接地端。 时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 控制线:控制线共有4根。 ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲。 ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址。 PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。 PSEN:外ROM读选通信号。 RST/VPD:复位/备用电源。 RST（Reset）功能：复位信号输入端。 VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。 EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 EA功能：内外ROM选择端。 Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。 I/O线80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。AT89C51单片机的P口特点：P0口：是一个8位漏极开路输出型双向I/O端口。作为输出端口时，每位能以吸收电流的方式驱动8个TTL输入，对端口写1时，又可作高阻抗输入端用。在访问外部程序或数据存储器时，它是时分多路转换的地址（低8位）/数据总线，在访问期间将激活内部的上拉电阻。P1口：P1口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P1口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P2口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。P2口：P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P2口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。在访问外部程序存储器时和16位外部地址的外部数据存储器（如执行 MOVX DPTR）时，P2口送出高8位地址。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行 MOVX RI）时，P2口引脚上的内容（就是专用寄存器(SFR)区中的P2寄存器的内容），在整个访问期间不会改变。 P3口：P3口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P3口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P3口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。二MCS-51单片机结构框图单片机工作的三个基本条件：接电源，接石英晶体振荡器，单片机装序。三石英晶体振荡器晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。用万用判断晶体振荡器好坏的方法：测量两个引脚电压是否是芯片工作电压的一半，比如工作电压是51单片机的+5V则是否是2.5V左右。另外如果用镊子碰晶体另外一个脚，这个电压有明显变化，证明是起振了的。 XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz，时钟频率就为6MHz。晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择。电容取30PF左右。四复位电路在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引脚时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，51芯片便循环复位。复位后P0P3口均置1引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为ROM的0000H处开始运行程序。2.2发光二极管工作原理发光二极管具有单项导电，体积小、耗电省、寿命长、响应速度快、显示清晰等特点，广泛用于电子电路中当作LED数码管、LED指示灯、LED电子显示屏。发光二极管导通时，产生一个正向的工作电流IF，工作电流根据发光二极管的材料、功率等不同，额定电流一般在1040mA左右，发光二极管导通时的正向压降VF比较大，一般为1.53V(普通硅二极管约为0.7V)。因此在正常使用中，为了保证发光二极管在电源电压V的作用下管子的工作电流不超过额定值，必须给发光二极管串联一只限流电阻R，R的阻值可由下式算出：R（V-VF）/IF。其中V为工作电源电压，VF为发光二极管的正向压降，IF为额定工作电流。3.总体设计3.1硬件设计 从原理图中可以看出，如果要让接在P1.0口的LED1亮起来，那么只要把P1.0口的电平变为低电平就可以了；相反，如果要接在P1.0口的LED1熄灭，就要把P1.0口的电平变为高电平；同理，接在P1.1P1.7口以及p2.0、p2.1口的其他9个LED的点亮和熄灭的方法同LED1。因此，要实现循环灯功能，我们只要将发光二极管LED1LED10依次点亮、熄灭，10只LED灯便会一亮一暗的做循环灯了。在此我们还应注意一点，由于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的时间很短，我们在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间，否则我们就看不到“流水”效果了。3.2软件设计单片机的应用系统由硬件和软件组成，上述硬件原理图搭建完成上电之后，我们还不能看到流水灯循环点亮的现象，我们还需要告诉单片机怎么来进行工作，即编写程序控制单片机管脚电平的高低变化，来实现发光二极管的一亮一灭。软件编程是单片机应用系统中的一个重要的组成部分，是单片机学习的重点和难点。下面我们以最简单的流水灯控制功能即实现10个LED灯的循环点亮。程序如下：START: MOV P1,#0FFH MOV A,#0FFH MOV P3,ALOOP: MOV A,P3 CJNE A,#0FFH,LP0 JMP LOOPLP0: ACALL DELAY1 MOV A,P3 CJNE A,#0FFH,LP1 JMP LOOPLP1: JNB P3.4,A1 JNB P3.5,A2 JNB P3.6,A3 JNB P3.7,A4 JMP STARTA1: MOV R0,#8 MOV A,#0FEHLOOP2: MOV P1,A ACALL DELAY RL A DJNZ R0,LOOP2 SETB P1.7 CLR P2.0 LCALLDELAY SETB P2.0 CLR P2.1 LCALLDELAY SETB P2.1 JMP STARTA2: CLR P2.1 LCALLDELAY SETB P2.1 CLR P2.0 LCALLDELAY SETB P2.0 MOV R0,#8 MOV A,#0FEHLOOP3: RR A MOV P1,A ACALL DELAY DJNZ R0,LOOP3 JMP STARTA3: MOV R0,#6LOOP4: SETB P2.0 SETB P2.1 MOV A,#0E0H MOV P1,A ACALL DELAY CPL A MOV P1,A CLR P2.0 CLR P2.1 ACALL DELAY DJNZ R0,LOOP4 SETB P2.0 SETB P2.1 JMP STARTA4: MOV R0,#10 MOV A,#00HLOOP5: MOV P1,A MOV P2,A ACALL DELAY CPL A MOV P1,A MOV P2,A DJNZ R0,LOOP5 SETB P2.0 SETB P2.1 JMP STARTDELAY1: MOV R3,#60D2: MOV R4,#248 DJNZ