单片机led彩灯循环控制单片机专业大学论文

1、郑州职业技术学院毕业设计（论文）单片机LED彩灯循环控制系 别：学生姓名：专业班级：学 号：指导教师：2012年02月25日郑州职业技术学院毕业设计（论文）独创性声明本人声明所呈交的毕业论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完 全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名: 日期:毕业论文版权使用授权书本毕业论文作者完全了解学校有关保留、使用毕业论文的规定， 即：学校有权保留并向有关部门或机构送交论文的复印件和电子版

2、， 允许论文被查阅和借阅。本人授权郑州职业技术学院要以将本论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本论文。保密，在年解密后适用本授权书I指导教师签名：日期： 年 月本论文属于不保密口（请在以上方框内打“”）毕业论文作者签名：日期： 年 月曰郑州职业技术学院毕业设计（论文）摘要单片机即是单片微型计算机，它不是完成某一个逻辑功能的芯 片，而是把计算机的各种系统组成集成到了一个芯片上。笼统的讲： 一块芯片就是一台计算机。它不仅体积小、质量轻，而且价格便宜， 为学习、应用和电子产品的开发提供了便利的条件。同时，学好单片 机有助于我们更好的了解计算机

3、的原理与结构。单片机内部有和计算机功能类似的模块，例如： CPU内存、总 线等，但是这些部件的性能比电脑弱的多， 主要用来控制一类不是很 复杂的工作。在洗衣机、VCD排水系统、LED灯等等都可以见到它 的身影，它主要用做控制机器的核心部件。本文主要通过对 80C51单片机内部结构和它们的主要功能进行 分析，了解单片机的工作原理，以及它在 LED彩灯中的应用，使我们 能够更好的应用单片机。目前，单片机已经应用到社会中的各个领域， 为人们提供了很大的方便，它和我们的生活息息相关，所以如果想在 这方面有所造诣的话，单片机的知识必不可少。通过这次设计，对单片机的学习，应用，从而达到提高学习、设 计、开

4、发软、硬件的能力，为今后在工作实践中继续深造打好基础。 关键词：0C51单片机；LED彩灯郑州职业技术学院毕业设计（论文）目 录摘要I1 绪论(1)1.1单片机的基本知识.(2)1.2单片机的发展概况及趋势 ,1.3单片机的应用领域.(3)2单片机的内部结构.2.1单片机的组成部分.(4)2.2单片机的硬件资源.(4)2.3 MCS-51的指令系统 .(5)2.4 MCS-51程序设计佝3 LED彩灯介绍(3)3.1概述(8)3.2硬件设计(8)3.3软件设计(8)3.4彩灯循环控制综合编程.(参考文献(10)致谢. (11)1.绪 论二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已

5、进入的电 脑时代。电脑已经被人们所熟知，通常指的是个人计算机，简称PC然而还有一种计算机，对人们来说还不熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片 机（亦称微控制器）。它的出现是近代计算机技术发展史上的一个重要里程碑。因为单片机具有集成度高、体积小、质量轻、功能强、速度快、功耗低、使 用方便、性能可靠、价格便宜等优点，所以，在工业控制、智能仪器仪表、数据 采集和处理、通信系统、网络系统、汽车工业、国防工业、高级计算器具、家用 电器、LED灯等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系 统，单片机的潜力越来越被人们所重视。现在，我们在大街小巷可以看到这样的一种景象， 就是现在的各

6、种广告牌不 再是白底黑字了，也不再是单一的非电产品，而是用上了丰富多彩的LED电子产 品，为城市增添了一道亮丽的风景。而且它采用低电压扫描驱动，具有耗电少、 寿命长、成本低、故障少、发光效率高、视角大、可视距离远、响应时间短、控 制灵活、可靠耐用、安全、绿色环保、色彩丰富等特点。近年来LED显示屏市场得到了迅猛的发展，应经广泛应用到银行、邮电、机场、车站、证券市场、医院、 电力、体育场等进行多种公告、宣传的场合。因此学好单片机很有必要。111.1 单片机的基本知识单片微型计算机简称为单片机。它是微型计算机发展中的一个重要分支， 它 以其独特的结构和性能，越来越广泛地应用到工业、农业、国防、网络

7、、通信以 及人们日常工作、生活领域中。单片机是在一块芯片上集成了中央处理部件（CPU、存储器（RAM ROM、 定时器/计数器和各种输入/输出（I/O、接口（如并行I/O、串行I/O 口和A/D 转换器）等。由于单片机通常是为实时控制应用而设计制造的，因此，又称为微 控制器（MC）每一种单片机的设计都包括以下几个方面：1.指令及与指令对应的电路（芯 片）和代码；2.固化程序的编程器；3.硬件仿真器。设计完成后，由有关生产 厂家生产出产品（芯片、编程器、仿真器），再由开发人员开发出市场所需要的 应用产品。单片机的种类很多，其中以 MC51系列单片机应用尤为广泛。MC 51系 列单片机产品有805

8、1、8031、8751、80C51 80C31等型号（前三种为CMO芯片， 后两种为CHMO芯片）。1.2 单片机的发展概况及趋势单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源不仅能满足很多应用场 合的需要，而且具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、 性能可靠、价格低廉等特点。自1976年9月Intel公司推出MC48单片机以来，单片机就受到的广大 用户的欢迎。因此，有关公司都争相推出各自的单片机。它们都是8位机，片内有8位中央处理器（CPU，并行I/O 口，8位定时器/计 数器（RAM ROM以及简单的中断功能。1980年In tel公司在MC48系列基础上又推出了高性能的

9、MC51系列 单片机。这类单片机的定时器/计数器为16位，片内存储器的容量都相应增大， 功能更加完善，是当时的主流产品。目前国际市场上8位、16位单片机系列已有很多，但是，在国内使用较多 的系列是In tel公司的产品，其中又以MC 51系列单片机应用尤为广泛。随着 经济的不断发展，单片机会朝着 CMO低功耗化、微型单片化、主流与多品种共存的方向发展。1.3单片机的应用领域单片机主要可用于以下几个方面：（1）.测控系统中的应用单片机最适用于工作环境恶劣、各种干扰存在的环境中，来完成人为所不 能完成的任务。如炉子恒温控制。（2）.智能仪表中的应用用单片机制作的测量、控制仪表，具有数字化、智能化、

10、多功能化、等的 特点，使仪表重量减轻，便于携带和使用，降低了成本，提高了性能价格 比。如计时器。（3）.智能产品单片机与传统的机械产品结合，使传统机械产品结构简化、控制智能化， 构成新型的机、电、仪一体化产品。如数控车床。（4）.在智能计算机外设中的应用在计算机应用系统中，许多功能、管理若都靠主机完成的话，势必造成主 机负担过重，运行速度降低，如果采用单片机进行管理和控制，就能大大 提高系统的运算速度，提高接口控制管理的水平。如打印机的控制器。程序存储器数据存储器12 8 B4KB ROM8051CPU振荡器及 定时电路2个16位定时器/计数器64K总线扩展控制器可编程I/O可编程串行口并行I

11、/O 口 串行输入 串行输出控制中断2单片机的内部结构2. 1单片机的组成部分MCS-51的内部结构，包含下列几个部件：(1) 一个 8 位 CPU(2) 4 KB ROM程序存储器；(3) 两个16位定时器/计数器；(4) 3 2条可编程的I/O线(四个8位并行I/O端口);(5) 个片内振荡器及时钟电路；(6) 12 8 B RAM数据存储器；(7) 可寻址6 4 KB外部数据存储器和6 4 KB外部程序存储器空间的 控制电路；(8) 一个可编程全双工串行口；(9) 具有5个中断源、2个优先级嵌套中断结构。其功能结构框图如下：计数器频率基准源2.2单片机的硬件资源MCSI片机都采用40引脚

12、的双列直插封装方式，下图为 80C51引脚排列图:F1- 0 14011QPh 2 呂阳pi.y1437卜P1.4 5:祐PL5 6雪-Pk ti 734 PI 7r932 -HXI) F：LO1031 -TXD/P：i-“11J(l -IVTD P3.2 12yy -IMT】U2R -Tn XPT 4*37 -T1 . Rt Gh乓。启 -WR/P3, 6 1625 -RJJ/P3. 7 1721 -XTALJ08酹-XTAI1922 -W 20GMi21 -0VccPO.Opa 1TO. 2:PO斗PO- 5g bra. tE/VppA1.F/P鬥E勺鬼.7也6氏.5J*2. 4P2.3也

13、2P2u I.P2. 0Pl. *P1B 4Pl. A-Pl- 8P.7RST Vjjd -*Rxn P3.nTXH 3 1TU F5 1ftD/rn. 7XIAL y TXTO/P3- 2XT Al. 2 Vss14fl234：1756357:? 18：J391 n勺111:谄1213145咋162S172-118192220GM)21 M.斤-* EA/Vpp需PB7PSK2.3 MCS-51的指令系统单片机的每一条指令包括两个基本部分：操作码和操作数。操作码表明指令要执行的操作性质；操作数表明参与操作的数据或数据所存放的地址。MCS-51指令系统的寻址方式有七种：立即寻址；直接寻址；寄存

14、器寻址；寄存器间接寻 址；基寄存器加变址寄存器间接寻址；相对寻址；位寻址。按指令的功能，MCS-51 指令系统可分为五类：数据传送类；算数运算类；逻辑操作类；位操作类；控制 转移类。用例子说明一下：编写1+2的程序，程序如下：ORG 0000HMOV 40H,#01HMOV 41H,#02H;设R0为数据指针;取N1;修改指针；N1+N2；存结果MOV R0 #40HMOV A,R0INC R0ADD A,R0INC R0MOV R0,AEND2.4 MCS-51程序设计程序设计是为了解决某一个问题，将指令有序地组合在一起。程序设计的过 程大致可以分为一下几个步骤：（1）编制说明要解决问题的程

15、序框图。（2）确定数据结构、算法、工作单元、变量设定。（3）根据所用计算机的指令系统，按照已编制的程序框图用汇编语言编制出源 程序。（4）将编制出的程序在计算机上调试，直至实现预定的功能。程序设计大致分三大块：简单程序设计；分支程序设计；循环程序设计。分别用 例子说明：简单程序设计：将两个半字节数合并成一个一字节数。设：内部RAM 40H 41H单元中分别存放着8位二进制数，要求取出两个单元中 的低半字节，合并成一个字节后，存放于 42H单元中。开始ORG 0000H，#40HMOV R1MOV A,R1（40H ）内容送A，屏蔽高位A，#0FH 交换高低位SWAP A INC R1XCH A

16、,R1取（41H）内容，屏蔽高ANLA，#AFHrINC R1两低半字节或后送（42MPV RETR1r END返回分支程序设计：两个无符号数比较大小。设两个连续外部RAM单元ST1和ST2中存放不带符号的二进制数，找出其中的大 数存入ST3单元中。ORG 0000HST1 EQU 8040HCLR CMOV DPTR,#ST1MOVX A,DPTRMOV R2 ，AINC DPTRMOVX A,DPTRSUBB A,R2JNC BIG1XCH A,R2BIGO: INC DPTRMOVX DPTR,ARETBIG1 : MOVX A,DPTRSJMP BIGOEND循环程序设计：将内部RAM

17、以 40H为起始地址的8个单元中内容传到外部存储器 以2000H为起始地址的8个单元中。ORG 0000HINC DPTRMOV RO,40HDJNZ R7,LOOPMOV DPTR,#2000H ENDMOV R7 ，#08LOOP: MOV A,R0MOVX DPTR,AINC R03. LED彩灯介绍3.1概述：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 彩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。但目前市场上各式样的LED彩灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这

18、样一旦 制作成品只能按照固定的模式闪亮， 不能根据不同场合、不同时间段的需要来调 节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态 参数。这种彩灯控制器结构往往有芯片过 多、电路复杂、功率损耗大等缺点。此外从功能效果上看，亮灯模式少而且样式 单调，缺乏用户可操作性，影响亮灯效果。因此有必要对现有的彩灯控制器进行 改进。LED彩灯分为2部分，即彩灯控制器（主控模块）和管内 LED板模块（受控 模块）。彩灯控制器可直接与220 V交流市电相连接，经过开关电源变换，输出 直流工作电压，一方面为管内LED模块提供12 V工作电源，另一方面为主控模 块单片机系统（彩灯控制器）提供 5V工作电源。整个系统工作由软件程序控

19、制 运行，根据需要，用户可以在LED彩灯工作时通过主控模块上的按键来设定亮灯 时间和灯光闪动频率。3.2 硬件设计新型LED彩灯系统包括2大部分，即LED彩灯控制器（89C51主控模块）和LED彩灯管（管内LED板模块）。前者是主控模块，具有按键、显示等功能，并利用89C51的P 口输出控制信号；后者是受控模块，上面焊有三色LED彩灯和信 号驱动芯片，模块置于LED的透明灯管内。图】主挫徑块疏岸阳主控模块电路如图1所示。主控模块主要设计器件有89C51, 5个七段码LED 显示器，8个按键，2个稳压器（提供12 V，5 V电压），1个信号输出驱动模 块芯片（MC4049）等。通过软件设计，使单

20、片机 P0 口作为三色LED驱动信号输出 口及移位时钟CLOCKS号，P3 口为按键输入口，P2 口、P1 口与5位七段码LED 相接作为显示器的输出口。3.3软件设计新型LED彩灯控制器最大特点在于所有亮灯模式均由软件控制完成。系统中 软件可以分为主程序和中断服务子程序。上电后在缺省状态以顺序调用 Model花样亮灯模式流程为主程序，以一个单位时间5 ms的TO定时为中断服务子程序。 在这个5 ms的TO定时基础上，可以根据需要来确定各种模式工作时间Ti，以及确定在各种亮灯模式Model内点亮和熄灭各种颜色LED灯的时刻：Red_on Red_off，Green_on, Green_off，

21、Blue_on，blue_off 以及 Clock （移位翻转脉 冲）等。整个系统软件由主程序（ Main）、各个模式子程序（Model）、5 ms中断服务子程序（T0 Interrupt）、键盘扫描处理子程序（Key Board）、显 示子程序（Display ）等程序组成。利用T0定时器作为定时基本单位，根据模式 需要计算好各控制信号的发生时刻，根据不同的模式Mo del_i可以设定不同的工作时间Ti和脉冲翻转频率Fi通过P0 口输出，使各色L ED灯的驱动时刻与移 位触发的翻转时刻步调一致，使 LED彩灯按照设计的模式工作。3.4 彩灯循环控制综合编程编写程序使P1 口的8个指示灯顺次点亮，反复循环。程序如下：ORG 0000HLOP: MOV P1，#0FEH MOV P1 ，#0BFHACALL DELACALL DELMOV P1，#0F