单片机控制的花样彩灯

1、课程设计报告书题 目:花样彩灯控制系统专 业： 电气工程日期：2012-6-22i河南工业职业技术学院课程设计（论文）任务书、课题设计（论文）题目：花样彩灯控制系统二、课程设计（论文）使用的原始资料（数据）及设计技术要求：设计要求：利用8031单片机，正常情形下使P1 口八个发光二极管做跑马灯和流水灯 显示；紧急情形下，使八个发光二极管做鸳鸯戏水灯显示。三、设计任务：1. 设计硬件电路，画出电路原理图；2. 画出程序流程图；3. 编制程序，写出源程序代码；4. 写出5000字的详细说明书，要求字迹工整，原理叙述正确，会计算主要 元器件的一些参数，并选择元器件；23四、主要参考资料:1、单片机原

2、理及应用，李建忠，西安电子科技大学出版社，2002年2、单片微型计算机与接口技术，李群芳等，电子工业出版社，2002年1999 年3、单片微型计算机原理与接口技术，陈光东等，华中科技大学出版社，4、单片机实验与实践，周立功等，北京航空航天大学出版社，2004年5、开放式综合实验/仿真系统MCS51实验分册，伟福公司电气工程系 电气自动化专业1001 班学生：杜世会指导教师：赵阳助理指导教师（并指出所负责的部分）：教研室： 教研室主任： 1弓I言4.2设计原理5.2.1MCS51 52.2 LED62.3中断指令82.4硬件接原理图93程序流程图113.1主流程图113.2流水灯子流程图 123

3、.3中断程序流程图 134汇编程序144.1主程序144.2 一秒钟定时程序175小结18参考文献191.1引言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，

4、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。课程设计是学完一门课后应用本课知识及以前的知识积累而进行的综合性、开放性的训练，是培养学生工程意识和创新能力的重要环节。进一步巩固和加深“单片机”课程的基本知识，了解单片机设计知识在实际中的应用。综合运用“单片机”课程和先修课程的理论及生产实际知识 去分析和解决电路设计问题，进行单片机电路设计的训练。学习单片机设计电路的一般方法，了 解和掌握单片机电路的设计过程和进行方式，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，特别是总体电路设计能力。通过计算和绘图，学会运用标准、规范和查阅有关技术资料等，培养 单片机电路设计的基本技

5、能。该程序示例了单片机键盘控制pl 口流水灯花样的方法；具体表现为：p3.2 3.2 3.4 3.5四个小本文提出了一种基于AT89S51单片机的彩灯控制方案，实现对LED彩灯的控制。按键，分别实现了四个控制。通过这次实验，我们也了解了团队合作的重要性，集体的力量是伟大的，一个人 如何融入一个团队是是一个重要问题，讲究合作才能取得最后的成功！2设计原理2.1 MCS51单片机2345678910111213141516171819201P1.0VCCP1.1P0.0P1.2P0.1P1.3P0.2P1.4P0.3P1.5P0.4P1.6P0.5P1.71P0.6RST/VPD 7P0.7RXD

6、 P3.0 1LEA/VPPTXD P3.15ALE/PROGINT0 P3.2 85PSENINT1 P3.3 1P2.7T0 P3.40P2.6T1 P3.5P2.5WR P3.6P2.4RD P3.7P2.3XTAL2P2.2XTAL1P2.1VSSP2.03938373635343332313029282726252423222140引脚说明MCS单片机都采用40引脚的双列直插封装方式。图2-9为引脚排列图，40条引脚说明 如下：1、主电源引脚Vss和Vcc Vss接地 Vcc正常操作时为+5伏电源2、外接晶振引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1内部振荡电路反相放大器的输入端，是外接

7、晶体的一个引脚。当采用外部振荡 器时，此引脚接地。 XTAL2内部振荡电路反相放大器的输出端。是外接晶体的另一端。当采用外部振荡器 时，此引脚接外部振荡源。3、控制或与其它电源复用引脚 RST/VPDALE/PROG，PSEN和EA/VppRST/VPD当振荡器运行时，在此引脚上出现两个机器周期的高电平（由低到高跳变）， 将使单片机复位在Vcc掉电期间，此引脚可接图2-9 8051引脚排列图上备用电源，由VPD向内部提供备用电源，以保持内部 RAM中的数据ALE/ PROG正常操作时为ALE功能（允许地址锁存）提供把地址的低字节锁存到外部锁存器，ALE引脚以不变的频率（振荡器频率的 1）周期性

8、地发出正脉冲信号。因此，6它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。但要注意，每当访问外部数据存储器时，将跳 过一个ALE脉冲，ALE端可以驱动（吸收或输出电流）八个 LSTTL电路。对于EPRO型单片机，在EPROMS程期间，此引脚接收编程脉冲（PROG功能） PSEN外部程序存储器读选通信号输出端，在从外部程序存储取指令（或数据）期 间，PSEN在每个机器周期内两次有效。PSEN同样可以驱动八LSTTL输入。 EA/Vpp、EA/Vpp为内部程序存储器和外部程序存储器选择端。当EA/Vpp为高电平时，访问内部程序存储器，当EA/Vpp为低电平时，则访问外部程序存储器。对于EPRO型单片机，在

9、EPROMS程期间，此引脚上加21伏EPROMS程电源（Vpp）。4、输入/输出引脚 P0.0 - P0.7 ，P1.0 - P1.7 ，P2.0 - P2.7 ，P3.0 - P3.7。 P0 口（ P0.0 - P0.7 ）是一个8位漏极开路型双向I/O 口，在访问外部存储器时，它 是分时传送的低字节地址和数据总线，P0 口能以吸收电流的方式驱动八个 LSTTL负载。 P1 口（ P1.0 - P1.7 ）是一个带有内部提升电阻的 8位准双向I/O 口。能驱动（吸收 或输出电流）四个LSTTL负载。 P2 口（ P2.0 - P2.7 ）是一个带有内部提升电阻的 8位准双向I/O 口，在访

10、问外部存 储器时，它输出高8位地址。P2 口可以驱动（吸收或输出电流）四个LSTTL负载。P3 口（P3.0 - P3.7）是一个带有内部提升电阻的8位准双向I/O 口。能驱动（吸收或输出电流）四个LSTTL负载2.2 LED显示数码管LED有共阴极和共阳极两种。如图所示。二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接 地，而共阳极则将发光二极管的阳极连接在一起，接入 +5V的电压。一位显示器由8个发光 二极管组成，其中7个发光二极管构成字型“ 8”的各个笔划（段）ag,另一个小数点为 dp发光二极管。当在某段发光二极管施加一定的正向电压时，该段笔划即亮；不加电压则暗。为了保护各段LED不被损坏，需

11、外加限流电阻。LED数码管结构原理图：高电平驱动RSTI2 (HXD)P3.0 匚 他昨匸 XTAI2 匚 4 XTAL1C0NT0JP3.2C6 (1NT1JP3.3 匚 7 (T0)P34C8 friCgGNDtZmPDIP/SOIC1918171615JVCC3P1.73P1.63P1.52P143P1314pPL22P1-W1) 12 2PL0(AIN0) H 2P3J13+5V 丫电 oab omn图3 AT89C2051引脚配置d oCDe 1 I_f Q1 E 6低电平驱动共阳极AT89C2051芯片的20个引脚功能为：VCC电源电压。GND接地。RST 复位输入。当RST变为高

12、电平并保持2 个机器周期时，所有I/O引脚复位至“1”。XTAL1反向振荡放大器的输入及内部时钟工 作电路的输入。XTAL2来自反向振荡放大器的输出。P1 口 8位双向I/O 口。弓I脚P1.2P1.7提供内部上拉，当作为输入并被外部下拉为低电平时，它们将输出电流，这是因内 部上拉的缘故。P1.0和P1.1需要外部上拉，可用作片内精确模拟比较器的正向 输入（AIN0）和反向输入（AIN1）, P1 口输出缓冲器能接收20mA电流，并能直 接驱动LED显示器；P1 口引脚写入“ 1”后，可用作输入。在闪速编程与编程 校验期间，P1 口也可接收编码数据。P3 口 引脚P3.0P3.5与P3.7为7

13、个带内部上拉的双向1/0引脚。P3.6在内部已与片内比较器输出相连，不能作为通用I/O引脚访问。P3 口的输出缓冲器能 接收20mA的灌电流；P3 口写入“ 1”后，内部上拉，可用输入。P3 口也可用 作特殊功能口。2.3中断指令在CPU和外设交换信息时，存在着快速 CPU和慢速外设间的矛盾，机器内 部有时也可能出现突发事件，为此，计算机中通常采用中断技术。CPU和外设并行工作，当外设数据准备好（或有某种突发事件发生）时向CPU 提出请求，CPU暂停正在执行的程序转而为该外设服务（或处理紧急事件），处 理完毕再回到原断点继续执行原程序。中断优先级：当有多个中断源同时 向CPU申请中断时，CPU

14、优先响应最需 紧急处理的中断请求，处理完毕再响应优先级别较低的 ，这种预先安排的响应 次序。中断的嵌套：在中断系统中，高优先级的中断请求能中断正在进行的较低级的中断源处理，（1） 中断技术是实时控制中的常用技术，51系列单片机有三个内部中断， 二个外部中断。所谓 外部中断就是在外部引脚上有产生中断所需要的信号。每个中断源有固定的中断服务程序的入口地址 （称矢量地址或向量地址）。当 CPU响应中断以 后单片机内部硬件保证它能自动的跳转到该地址。 因此，此地 址是应该熟记的，在汇编程序 中，中断服务程序应存放在正确的向量地址内。（或存放一条转移指令）；而在C语言中是靠Interrupt n的关键字

15、n自动设置的。（2） 单片机的中断是靠内部的寄存器管理的，这就是中断允许寄存器 IE,中 断优先权寄存器IP，必须在CPU开中断即开全局中断开关 EA，开各中断源的 中断开关，CPU才能响应该中断源的 中断请求，其中缺一不可。（3）从程序表面看来，主程序和中断服务程序好象是没有关连的，只有掌握 中断响应的过程， 才能理解中断的发生和返回，看得懂中断程序，并能编写高 质量中断程序。表2.1常用中断符号名称中断引起原因中断服务程序入口INTO外部中断0P3.2引脚的低电平或下降沿信号0003HINT1外部中断1P3.3引脚的低电平或下降沿信号0013HT0定时器0中断定时计数器0计数回零溢出000

16、BHT1定时器1中断定时计数器1计数回零溢出001BHT2定时器2中断定时计数器2中断（TF2或T2EX信号）002BHTI/RI串行口中断串行通信完成一帧数据发送或接收引起中断0023H2.4硬件原理图晶振（12MHZ定时1秒对于12MHZ勺晶振而言，其时钟周期T=1/f=1/12us,而89C51的一个机器周 期包括12个时钟周期，所以一个机器周期为1us，对于T0而言，使之工作于 16-bit，最大计时为65536*1=65536us,需要多次定时才能实现一秒定时。vcc+5vAC230nFD1LED-REDD2LED-REDU1VCC+5V19D3R318270LED-REDD4LED

17、-REDD5LED-REDD6C31nFR9293031 X1 CRYSTAL、XTAL1XTAL2RSTPSENALEEAC130nFR6270LED-RED12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P0.0/AD(P0.1/AD-P0.2/AD2P0.3/AD；P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT-P3.4/T0P3.5/T1P3.6/W

18、FP3.7/R 匸3938373635343321222324252627281011121314151617D7LED-REDR8270D8LED-REDAT89C51SRCFILE=1.ASMPROGRAM=1.HEXR10R11R1210k10k10kR1310kvcc+5vA3.1总流程图3程序流程图3.2流水灯子程序流程图其他子程序流程图与上图按下其他键的流程图和它相类似33中断程序流程图定时中断入口输出置高,Ik发使可控硅导通关闭定时中断返回4汇编程序4.1主程序：ORG 0000H;LJMP STARTORG 0003HRETIORG 000BHRETIORG 0013HRETI

19、ORG 001BHRETICLEAR: RET;START:ACALL CLEAR STAR1:MOV P3,#0FFHJNB P3.2,FUN2JNB P3.3,FUN3;JNB P3.4,FUN0JNB P3.5,FUN1JNB F0,STAR1;RET;FUN0:LCALL DL10MSJB P3.4,STAR1WAITL0:JNB P3.4,WAITL0SETB F0中断入口程序；初始化程序主程序关闭按纽曾经有键按下F0置1消除抖动等待键释放FUN01:LCALL FUN00LCALL STAR1LJMP FUN01;FUN1:LCALL DL10MSJB P3.5,STAR1WAIT

20、L1:JNB P3.5,WAITL1SETB F0FUN10:LCALL FUN11LCALLSTAR1LJMP FUN10;FUN2:LCALL DL10MSJB P3.2,STAR1WAITL2:JNB P3.2,WAITL2SETB F0FUN20:LCALL FUN22LCALLSTAR1LJMP FUN20;FUN3:LCALL DL10MSJB P3.3,STAR1WAITL3:JNB P3.3,WAITL3CLR F0MOV P1,#0FFH;LJMP STAR1;FUN00:MOV A,#0FEHFUN000:M0V P0,ALCALL DL05SJNB ACC.7,OUTRL

21、 AAJMP FUN000OUT: RET;FUN11:MOV A,#0FEH消除抖动等待键释放消除抖动等待键释放消除抖动等待键释放关显示;从P1.0到P1.7移动点亮;从P1.0到P1.7依次点亮FUN111:M0V P1,ALCALL DL05SJZ OUTRL AANL A,P1AJMP FUN111;FUN22:MOV A,#0FEHFUN222:MOV P1,ALCALL DL01SCPL ARL AMOV P1,ALCALL DL01SRET;FUN33: MOV A,#01HFUN333: MOV P1,ALCALL DL01SJNZ OUTRL AORL A,P1AJMP FU

22、N333DL01S:MOV R2,#0FFHMOV R7 #02HLOOP1: DJNZ R2,LOOP1LOOP5 DJNZ R7 DL512RETDL10MS:MOV R3,#14HLOOP2: LCALL DL512DJNZ R3,LOOP2;间隔点亮;逐点熄灭延时程序RETDL05S:MOV R4,#0AHL00P3: LCALL DL10MSDJNZ R4,L 00P3RETDL30S:MOV R5,#03HL00P4:LCALL DL05SDJNZ R5,L00P4RETEND4.2 一秒钟定时程序;允许中断;工作方式1;启动计数;开中断M0V B,#0AHM0V TM0D,#01HM0V TH0,#0B0HM0V TL0,#3CHSETB TR0SETB EABU:JBC TF0,SHISJMP BUSHI:MOV TH0,#3CHMOV TL0,#0B0HRET小结经过努力，我们组终于完成这次数字彩灯的课程设计任务。我们首先查阅了大量的书本 资料，接着又上网搜集了许多有用信息，有时候为了找到一个合适的电路而苦恼，有时候又 为取得一