毕业设计论文

1、湖南机电职业技术学院湖南机电职业技术学院毕业设计任务书毕业设计任务书课题名称： 基于 51 单片机的爱心彩灯设计与制作 专 业： 机电一体化技术 学生班级： 机电 1309 学生姓名： 付广志 同组学生： 黄翎越 胡晨曦 李振 指导教师： 张凤娟 1湖南机电职业技术学院湖南机电职业技术学院机电一体化技术专业机电一体化技术专业毕业设计开题报告毕业设计开题报告姓名：付广志 专业：机电一体化技术 班级：机电 1309 课题名称基于 51 单片机的爱心彩灯设计与制作指导教师张凤娟2 本课题要解决的问题及采用的研究方法： 一、背景和研究意义背景: 以微处理器为核心的微型计算机以其小型、价廉、高可靠性等优

2、势，迅速走出机房；基于高速数值解算能力的微型机,表现出的智能化水平引起了控制专业人士的兴趣。他们将微型机嵌入到一个对象体系中，实现了对象体系的智能化控制。这样一来，计算机便失去了原来的形态与通用的计算机功能。为了区别于原有的通用计算机系统，把嵌入到对象体系中、实现对象体系智能化控制的计算机，称作嵌入式计算机系统。由于嵌入式计算机系统要嵌入到对象体系中，实现的是对象的智能化控制，因此。它有着与通用计算机系统完全不同的技术要求与技术发展方向。嵌入式系统虽然起源于微型计算机时代。然而，微型计算机的体积、价位、可靠性都无法满足大量的对象系统的嵌入式应用要求，因此，嵌入式系统必须走独立发展道路，这条道路

3、就是芯片化道路。芯片化道路即是将计算机做在一个芯片上，从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。 意义: 单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片二、主要内容 1设计并实现具有复位功能的单片机小系统； 2利用单片机进行灯光的场景开关控制； 3利用单片机进行灯光的循环点亮控制及速度变化控制； 4利用单片机进行灯光的色彩

4、连续变化效果控制。 5利用单片机进行灯光的三色联动定时控。三、研究拟采用的方法 3毕业设计进度计划：步骤时间进度第一步04.20-04.21确定设计方案第二步04.21-04.25硬件电路图设计第三步04.25-04.28编写软件第四步04.28-05.01软硬件整体调试第五步05.01-05.10完成论文初稿第六步05.10-05.15论文定稿、总结答辩指导教师意见 年 月 日教研室意 见年 月 日 4目目 录录1 引引 言言 .2 设计原理设计原理.2.1MCS51.2.2 LED.2.3 中断指令.2.4 硬件接原理图.3 程序流程图程序流程图.3.1 主流程图.3.2 流水灯子流程图.

5、3.3 中断程序流程图.4 汇编程序汇编程序.4.1 主程序.4.2 一秒钟定时程序.5 小结小结.参考文献参考文献.1.1 引言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5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，

6、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。 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

7、单片机电路设计的基本技能。该程序示例了单片机键盘控制p1 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！62 设计原理设计原理2.12.1 MCS51MCS51 单片机单片机引脚说明引脚说明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

8、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/VPD，ALE/，和/VppPROGPSENEA RST/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

9、 中的数据。 ALE/ 正常操作时为 ALE 功能（允许地址锁存）提供把地址的PROG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）周期性61地发出正脉冲信号。因此，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 EPROM 型单片机，在 EPROM 编程P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST/VPD9RXD P3.010TXD P3.111INT0 P3.212INT1 P3.313T0 P3.414T1

10、P3.515WR P3.616RD P3.717XTAL218XTAL119VSS20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC408031 8051 87517期间，此引脚接收编程脉冲（功能）PROG 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PSEN（或数据）期间，在每个机器周期内两次有效。同样可以驱动八PSENPSENLSTTL 输入。 /Vpp 、 /Vpp 为内部程序存储

11、器和外部程序存储器选择端。当EAEA/Vpp 为高电平时，访问内部程序存储器，当/Vpp 为低电平时，则访问EAEA外部程序存储器。对于 EPROM 型单片机，在 EPROM 编程期间，此引脚上加 21 伏 EPROM 编程电源（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

12、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2.22.2 LEDLED 显示数码管显示数码管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。

13、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，需外加限流电阻。LEDLED 数码管结构原理图数码管结构原理图： 8 图 3 AT89C2051 引脚配置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

14、器的输出。P1 口 8 位双向 I/O 口。引脚 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 个带内部上拉的双向 I/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。高电平驱动

15、高电平驱动 共阴极共阴极低电平驱动低电平驱动 共阳极共阳极9P3 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。2.32.3 中断指令中断指令。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 优

16、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

17、 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，10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INT0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

18、定时器 0 中断 定时计数器 0 计数回零溢出 000BHT1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 硬件原理图硬件原理图晶振（12MHz）定时 1 秒对于 12MHz 的晶振而言，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。1

19、1XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326

20、P2.6/A1427U1AT89C51SRCFILE=1.ASMPROGRAM=1.HEXD1LED-REDD2LED-REDD3LED-REDD4LED-REDD5LED-REDD6LED-REDD7LED-REDD8LED-REDX1CRYSTALC130nFC230nFVCC+5VR1270R2270R3270R4270R5270R6270R7270R8270vcc+5vC31nFR910kvcc+5vR1010kR1110kR1210kR1310k123 程序流程图程序流程图3.1 总流程图总流程图 N Y N Y N Y N Y N Y初始化INT0 按下？INT1 按下？T0 按下

21、？T1 按下？流水灯逐点点亮间隔点亮动点亮逐点熄灭有键按下？133.2 流水灯子程序流程图流水灯子程序流程图 N Y N Y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。p1.0-1.7 流动点亮消除抖动INT0 键按下？按键释放？143.3 中断程序流程图中断程序流程图154 汇编程序汇编程序4.1 主程序：主程序：ORG 0000H ;中断入口程序;LJMP STARTORG 0003HRETIORG 000BHRETIORG 0013HRETIORG 001BHRETICLEAR: RET; ; 初始化程序 ;START:ACALL CLEAR ; 主 程 序 STAR1:MOV

22、P3,#0FFHJNB P3.2,FUN2JNB P3.3,FUN3 ;关闭按纽JNB P3.4,FUN0JNB P3.5,FUN1JNB F0,STAR1 ;曾经有键按下 F0 置 1RET;FUN0:LCALL DL10MS ;消除抖动JB P3.4,STAR1WAITL0:JNB P3.4,WAITL0 ;等待键释放SETB F0FUN01:LCALL FUN00LCALL STAR116LJMP FUN01;FUN1:LCALL DL10MS ;消除抖动JB P3.5,STAR1WAITL1:JNB P3.5,WAITL1 ;等待键释放SETB F0FUN10:LCALL FUN11L

23、CALL STAR1LJMP FUN10;FUN2:LCALL DL10MS ;消除抖动JB P3.2,STAR1WAITL2:JNB P3.2,WAITL2 ;等待键释放SETB F0FUN20:LCALL FUN22LCALL STAR1LJMP FUN20;FUN3:LCALL DL10MS ;消除抖动JB P3.3,STAR1WAITL3:JNB P3.3,WAITL3 ;等待键释放CLR F0MOV P1,#0FFH ;关显示LJMP STAR1;FUN00:MOV A,#0FEH ；从 P1.0 到 P1.7 移动点亮FUN000:MOV P0,ALCALL DL05SJNB AC

24、C.7,OUTRL AAJMP FUN000OUT: RET;FUN11:MOV A,#0FEH ；从 P1.0 到 P1.7 依次点亮17FUN111:MOV P1,ALCALL DL05SJZ OUTRL AANL A,P1AJMP FUN111;FUN22:MOV A,#0FEH ；间隔点亮FUN222:MOV P1,ALCALL DL01SCPL ARL A MOV P1,ALCALL DL01SRET;FUN33: MOV A,#01H ；逐点熄灭FUN333: MOV P1,ALCALL DL01SJNZ OUTRL AORL A,P1AJMP FUN333DL01S:MOV R2,#0FFH ; 延时程序 MOV R7，#02HLOOP1: DJNZ R2,LOOP1LOOP5