单片机 节日彩灯控制器.docx
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单片机节日彩灯控制器
《单片机原理》课程设计
题目:
节日彩灯控制器
姓名:
贾明
学号:
1042157134
专业:
10计科特色班B组
院系:
信息工程学院
指导老师:
史先桂
完成时间:
2012年12月15日
安徽新华学院教务处制
摘要
计算机系统的发展已明显地朝三个方向发展;这三个方向就是:
巨型化,单片化,网络化。
以解决复杂系统计算和高速数据处理的仍然是巨型机在起作用,故而,巨型机在目前在朝高速及处理能力的方向努力。
单片机在出现时,Intel公司就给其单片机取名为嵌入式微控制器。
单片机的最明显的优势,就是可以嵌入到各种仪器、设备中。
这一点是巨型机和网络不可能做到的。
节日彩灯使生活中常常用到的装饰物品。
它集中地运用了单片机、LED、,自动控制等技术,是典型的基于单片机的电子产品。
本文以AT89C51单片机为控制核心,采用模块化的设计方案,运用LED彩灯、按键等组成电路,实现彩灯在开启时满足不一样的闪亮方法。
按键可以在彩灯使用的时候选择不同的亮法,使彩灯变化多样,键一可以使彩灯依次循环点亮,健二可以使彩灯从左到又从右到左循环点亮,三号键使两端灭,中间亮,再对半交替亮,然后再奇偶亮。
通过按键能方便使用者选择不同样的亮法。
关键词:
计算机系统;AT89C51;节日彩灯;循环
ABSTRACT
Withthedevelopmentofcomputersystemhasobviouslyinthreedirections;thethreedirectionis:
giant,singlechip,network.Inordertosolvecomplexsystemcalculationandhighspeeddataprocessingisstillahugemachineisinplay,therefore,thegiantmachinesatpresentinhighspeedandprocessingpowerdirection.Singlechipmicrocomputerinappearance,Intelcompanywillgiveitssingle-chipnamedembeddedmicrocontroller.SCMisthemostobviousadvantage,canbeembeddedintoavarietyofinstruments,equipment.Thisisahugemachineandthenetworkcannotdoit.
LanternFestivalmakeslifeareoftenusedindecorativeitems.ItfocusesonuseofSCM,LED,,theautomaticcontroltechnology,isatypicalelectronicproductsbasedonsinglechipmicrocomputer.
ThispapertakesAT89C51MCUasthecontrolcore,modulardesign,useLEDlights,keyboardcircuit,realizesilluminationwhenopenedtomeetdifferentflashingmethod.Keyscanbeinlightswhenusingdifferentlightmethod,makethelanternvaried,keyscanmakelanternsarelitcycle,healthytwocanmakethelampfromthelefttoandfromrighttoleftlightcycle,numberthreearedestroyed,shineinthemiddle,thenthealternatinglight,thenoddevenbrighter.Throughthebuttonconvenientforuserstochoosenottothesamelightmethod.
KEYWORDS:
Computersystem;AT89C51;LanternFestival;circulation
目录
摘要I
ABSTRACTII
2系统简介2
2.1系统开发背景2
2.2系统操作流程图2
3系统开发方法及工具简介3
3.1系统开发简介3
3.2开发工具介绍3
3.2.180C51简介3
4系统分析6
4.1系统分析介绍6
4.1.3操作可行性分析6
4.2系统的综合要求6
7.1正向运行13
7.2反向运行13
总结14
参考文献15
谢辞16
1绪论
现在可以说单片机是百花齐放,百家争鸣的时期,世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机,从8位、16位到32位,数不胜数,应有尽有,有与主流C51系列兼容的,也有不兼容的,但它们各具特色,互成互补,为单片机的应用提供广阔的天地。
MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW,而现在的单片机普遍都在100mW左右,随着对单片机功耗要求越来越低,现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。
象80C51就采用了HMOS(即高密度金属氧化物半导体工艺)和CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。
CMOS虽然功耗较低,但由于其物理特征决定其工作速度不够高,而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点,这些特征,更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。
所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径
自从第一台计算机诞生以来,伴随着半个世纪的迅猛发展,人们看到了一个信息时代的美好前景。
现在常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口,中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上,增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW(脉宽调制电路)、WDT(看门狗)、有些单片机将LCD(液晶)驱动电路都集成在单一的芯片上,这样单片机包含的单元电路就更多,功能就越强大。
甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做,制造出具有自己特色的单片机芯片。
此外,现在的产品普遍要求体积小、重量轻,这就要求单片机除了功能强和功耗低外,还要求其体积要小。
现在的许多单片机都具有多种封装形式,其中SMD(表面封装)越来越受欢迎,使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。
节日彩灯使生活中常常用到的装饰物品。
它集中地运用了单片机、LED、,自动控制等技术,是典型的基于单片机的电子产品。
本文以AT89C51单片机为控制核心,采用模块化的设计方案,运用LED彩灯、按键等组成电路,实现彩灯在开启时满足不一样的闪亮方法。
通过按键能方便使用者选择不同样的亮法。
2系统简介
2.1系统开发背景
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,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。
2.2系统操作流程图
通过以上的描述,画出系统的操作流程图如下:
图2.2节日彩灯操作流程图
3系统开发方法及工具简介
3.1系统开发简介
单片机(SCM)是单片微型计算机(SingleChipMicrocomputer)的简称。
它是把中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时/计数器以及输入输出适配器都集成在一块芯片上,构成一个完整的微型计算机。
随着SCM在技术上、体系上不断扩展其控制功能,国际上已经采用MCU(MicroControllerUnit)代替单片机的名词。
它的最大优点是体积小,可放在仪表内部。
但存储量小,输入输出适配器简单,功能较低。
目前,单片机在民用和工业测控领域得到最广泛的应用,早已深深地融入人们的生活中。
近年来,AT89C51在我国非常流行,它最大的特点是内部有可以多次重复编程的闪烁ROM,并且闪烁ROM可以直接用编程器来擦写(电擦写),使用起来比较方便【10】。
一个单片机应用系统的硬件电路设计包含有两部分内容:
一是系统扩展,即单片机内部的功能单元,如ROM﹑RAM﹑I/O口﹑定时/记数器﹑中断系统等能量不能满足应用系统的要求时,必须在片外进行扩展,选择适当的芯片,设计相应的电路。
二是系统配置,既要按照系统功能要求配置外围设备,如键盘显示器﹑打印机﹑A/D﹑D/A转换器等,又要设计合适的接口电路。
本系统采用AT89C51单片机作为中央处理器。
其主要任务收集按键的信息,判断按键时否按下来执行相应彩灯的点亮方式
在本系统中,AT89C51单片机的P1口用于接按键,方便使用者选择方式。
P0口接的时LED彩灯。
3.2开发工具介绍
本次设计主要用到的是80C51单片机,以及LED灯,电阻,振荡器,电容等简单器件构成,元件简单,操作方便。
3.2.180C51简介
单片微型计算机简称为单片机,又称为微型控制器,是微型计算机的一个重要分支。
单片机是70年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯片,是CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统于同一硅片的器件。
80年代以来,单片机发展迅速,各类新产品不断涌现,出现了许多高性能新型机种,现已逐渐成为工厂自动化和各控制领域的支柱产业之一。
1)四个I/O口:
P0口有三个功能
1、外部扩展存储器时,当作数据总线(如图1中的D0~D7为数据总线接口)
2、外部扩展存储器时,当作地址线(如图1中的A0~A7为地址总线接口)
3、不扩展时,可做一般的I/O使用,但内部无上拉电阻,作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。
P1口
只做I/O口使用:
其内部有上拉电阻。
P2口有两个功能
1、扩展外部存储器时,当作地址总线使用
2、做一般I/O口使用,其内部有上拉电阻;
P3口有两个功能
除了作为I/O使用外(其内部有上拉电阻),还有一些特殊功能,由特殊寄存器来设置,具体功能请参考我们后面的引脚说明。
有内部EPROM的单片机芯片(例如8751),为写入程序需提供专门的编程脉冲和编程电源,这些信号也是由信号引脚的形式提供的,
即:
编程脉冲:
30脚(ALE/PROG)
编程电压(25V):
31脚(EA/Vpp)
接触过工业设备的兄弟可能会看到有些印刷线路板上会有一个电池,这个电池是干什么用的呢?
这就是单片机的备用电源,当外接电源下降到下限值时,备用电源就会经第二功能的方式由第9脚(即RST/VPD)引入,以保护内部RAM中的信息不会丢失。
3)汇编指令
指令由于操作码和操作数。
分为单字节指令,双字节指令,三字节指令。
4)寻址方式:
立即寻址:
操作数包含在指令字节中,指令操作码后面字节的内容就是操作数本身。
直接寻址:
1内部数据存储器的低128个字节单元(00H-7FH)2位地址空间;3专用功能寄存器
寄存器寻址:
由指令指出某一个寄存器中的内容作为操作数,这种寻址方式称为寄存器寻址。
寄存器间接寻址:
由指令指出某一个寄存器的内容作为操作数的地址。
基址寄存器加变址寄存器间接寻址:
用于访问程序存储器中的数据表格。
相对寻址:
以PC的内容作为基地址,加上指令中给定的偏移量所得结果作为转移地址,只适用于双字节转移指令。
4系统分析
4.1系统分析介绍
4.1.1技术可行性
51系列单片机是目前应用最为广泛的一类微处理器,它以低廉的价格和强大的功能,受到广大电子设计爱好者和工程师的欢迎。
51系列单片机内部具有丰富的硬件资源,例如定时器/计数器、中断系统、串行接口,并且它还提供了详尽的指令操作系统,可以供程序员很方便地进行程序设计。
在51系列单片机的开发过程中,程序设计是重点也是难点。
初学者往往很难快速掌握单片机指令的应用、各个功能部件的编程方法及程序设计思路。
因此,技术上完全可行。
4.1.2经济可行性
本系统由于本身并不复杂,不需要投入太多的人力、物力,从而开发所需要的资金投入也不会很大,在经济上是完全可行的。
4.1.3操作可行性分析
随着校园网的建成与发展,正是此系统大显身手的好机会,且此系统是在校园内部网上运行的。
通过以上方面的分析得出结论:
基于校园网的毕业设计综合管理系统符和软件开发是完全可行的。
4.2系统的综合要求
1、设计4个按键key5、key6、key7、key8,
key5—开始,按此键则灯开始流动(由上而下)。
key6—停止,按此键则停止流动,所有灯为暗。
key7—上,按此键则灯由上向下流动。
key8—下,按此键则灯由下向上流动。
2、由按键控制功能的流水灯,其中的LED采取共阳极接法,通过依次向连接LED的I/O口送出低电平,可实现题目要求的功能。
3、要求做出实物。
5系统设计
5.1系统总体设计
5.1.1系统的综合要求
1、了解节日彩灯控制器的工作原理
2、掌握按键输入的消抖处理程序和延时程序的编写
3、掌握电路板的实物焊接
5.1.2系统的电路图
电路图连接如下
图5.1.2系统的电路图
6程序设计代码
代码如下:
#include
#include
//单片机上的4个独立按键
sbitkey5=P1^4;//开始键
sbitkey6=P1^5;//停止键
sbitkey7=P1^6;//上
sbitkey8=P1^7;//下
voiddelay_ms(intn)//延时n毫秒
{
inti,j;
for(i=0;i for(j=0;j<110;j++); } voidmain() { chartmp; intkey=7,flag=0; tmp=0xfe;//让最低位的LED灯得到低电平点亮 while (1) { if(key5==0)//判断按键key5是否按下 { delay_ms(10);//延时重新判断按键是否按下,延时消除抖动 if(key5==0) { key=5; } } if(key6==0)//判断按键key6是否按下 { delay_ms(10);//延时重新判断按键是否按下,延时消除抖动 if(key6==0) { key=6; } } if(key7==0)//判断按键key7是否按下 { delay_ms(10);//延时重新判断按键是否按下,延时消除抖动 if(key7==0) { key=7; } } if(key8==0)//判断按键key8是否按下 { delay_ms(10);//延时重新判断按键是否按下,延时消除抖动 if(key8==0) { key=8; } } if(key==5){flag=1;key=7;} if(key==6)flag=0; if(flag==1) { if(key==7)tmp=_crol_(tmp,1);//⑶灯开始由上而下流动 if(key==8)tmp=_cror_(tmp,1);//⑷灯由下向上流动 } P0=tmp; delay_ms(300);//亮300毫秒 } } 7运行结果 7.1正向运行 7.2反向运行 总结 通过本次课程设计,我对51系列单片机有了更进一步的了解,同时对汇编语言的使用也有了更深一步的认识。 学会了Proteus以及keil51这两款软件的使用,知道了如何用这两款软件进行程序编译以及仿真。 本次课程设计的题目是节日单片机节日彩灯控制器。 接手这个题目后,我们查询了相关的资料,了解了相关内容,知道了这是一个利用了简单的循环以及延时程序汇编成的。 因为我们学习单片机的时间不长,对单片机的汇编语言都不太了解,最后决定用nop命令来实现延时的效果。 通过不断的调试以及优化,最后成功的将课程设计完成。 参考文献 【1】胡汉才.单片机原理及其接口技术.清华大学出版社,2004 【2】吴飞青等.单片机原理与应用实践指导.机械工业出版社2009.2 【3】李建忠.单片机原理与应用(第二版).西安电子科技大学出版社 【4】李朝青.单片机原理及接口技术(简明修订版).杭州: 北京航天航空大学出版社,1998 【5】李广弟.单片机基础[M].北京: 北京航天航空大学出版社,1994 【6】阎石.数字电子技术基础(第三版).北京: 高等教育出版社,1989 【7】廖常初.现场总线概述[J].电工技术,1999 【8】周良权,傅恩锡,李世馨.模拟电子技术基础(第二版).北京: 北京高等教育出版社,2001..12 【9】李干林,《STARES598PCI试验仪微机原理实验指导书》[M].南京工 【10】李建忠,单片机原理及应用西安电子科技大学出版社 【11】徐爱钧,彭秀华,KeilCx51V7.0单片机高级语言编程与μVision2应用实践电子工业出版社 【12】颜永军,李梅,Protel99电路设计与应用国防工业出版社 【13】清源计算机工作室,Protel99SE原理图与PCB及仿真机械工业出版社 【14】赵广林,Protel99SE电路设计与制版电子工业出版社 谢辞
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