微控制器應(yīng)用課程設(shè)計(jì)彩燈控制器設(shè)計(jì)(單片機(jī)_)

1、鄭州輕工業(yè)學(xué)院微控制器應(yīng)用課程設(shè)計(jì)彩燈 控 制 器 設(shè) 計(jì) 院 （系）：電子信息工程 專 業(yè)：電信11-01 學(xué) 號(hào)：姓 名：指導(dǎo)老師：耿鑫 完成時(shí)間：2015年1月10日鄭州輕工業(yè)學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書題目彩燈控制器設(shè)計(jì) 專業(yè)、班級(jí) 電信11-01 學(xué)號(hào) 541 姓名主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：一、主要內(nèi)容：熟悉單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和規(guī)范，達(dá)到綜合的目的。 學(xué)習(xí)文件檢索和查找數(shù)據(jù)手冊(cè)的能力。 學(xué)習(xí)protel軟件的使用。 學(xué)會(huì)整理和總結(jié)設(shè)計(jì)文檔報(bào)告。二、基本要求：以MCS-51系列單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)了一種多花樣（至少8種以上）自動(dòng)切換的彩燈控制器。 隨著彩燈顯示圖案的變化

2、，發(fā)出不同的音響聲。彩燈顯示的不同形式可由不同進(jìn)制計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)LED顯示完成。 音響由選擇不同頻率CP脈沖驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器形成。三、主要參考資料：張毅坤等 單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用 西安 西安電子科技大學(xué)出版社 李建忠編著 單片機(jī)原理及應(yīng)用 西安 西安電子科技大學(xué)出版社完 成 期 限：指導(dǎo)教師簽名：課程負(fù)責(zé)人簽名：2015年 1月 17日目錄目錄1摘要21 設(shè)計(jì)要求32 設(shè)計(jì)方案33 硬件介紹33.1 AT89C51芯片33.2 LED彩燈43.3 揚(yáng)聲器44硬件電路54.1上電復(fù)位電路55 軟件設(shè)計(jì)75.1源程序85.2調(diào)試仿真12總結(jié)14參考文獻(xiàn)15附錄1 元器清單16附錄2原理圖17摘要電子技術(shù)

3、發(fā)展迅速，彩燈控制器的種類越來越多，本設(shè)計(jì)用單片機(jī)AT89C51結(jié)合LED制作了一種新型的LED彩燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，以AT89C51單片機(jī)作為主控核心，利用軟件編程實(shí)現(xiàn)對(duì)LED彩燈和揚(yáng)聲器進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)多花樣自動(dòng)切換，彩燈顯示圖案變化的同時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)出不同的音響聲。本系統(tǒng)具有體積小、硬件少、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、用處廣、易于制作及容易操作等優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵字：LED彩燈；AT89C51單片機(jī)；彩燈控制器；揚(yáng)聲器1 設(shè)計(jì)要求以MCS-51系列單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)了一種多花樣（至少8種以上）自動(dòng)切換的彩燈控制器。隨著彩燈顯示圖案的變化，發(fā)出不同的音響聲。彩燈顯示的不同形式可由不同進(jìn)制計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)LED顯示完成

4、。音響由選擇不同頻率CP脈沖驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器形成。2 設(shè)計(jì)方案本系統(tǒng)核心硬件為AT89C51單片機(jī)，用于控制LED彩燈和揚(yáng)聲器，以高低電平控制LED燈的明滅，通過LED彩燈明滅以顯示不同圖案花樣，讓彩燈整體達(dá)到美輪美奐的視覺效果。同時(shí)，以單片機(jī)端口的高低電平變化產(chǎn)生脈沖，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲，以不同頻率的脈沖讓揚(yáng)聲器發(fā)出不同聲音，已達(dá)到視覺聽覺同時(shí)感受的效果。3 硬件介紹3.1 AT89C51芯片AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可 擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)

5、準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多 功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個(gè)I/O 口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)

6、數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。本系統(tǒng)以AT89C51為控制核心，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，易制作、操作，使用方便。3.2 LED彩燈LED彩燈是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來的時(shí)候，它們之間就形成一個(gè)P-N結(jié)。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于

7、這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會(huì)被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED燈發(fā)光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結(jié)的材料決定的。LED燈非常節(jié)能，白光LED的能耗僅為白熾燈的1/10，節(jié)能燈的1/4；壽命長，壽命可達(dá)10萬小時(shí)以上,對(duì)普通家庭照明可謂"一勞永逸"；可以工作在高速狀態(tài).節(jié)能燈如果頻繁的啟動(dòng)或關(guān)斷燈絲就會(huì)發(fā)黑很快的壞掉；環(huán)保，沒有汞的有害物質(zhì)。LED燈泡的組裝部件可以非常容易的拆裝，不用廠家回收都可以通過其它人回收；固態(tài)封裝，屬于冷光源類型。所以它很方便運(yùn)輸和安裝，可以被裝置在任何微型和封閉的設(shè)備中，不怕振動(dòng)，基本上用

8、不著考慮散熱。本系統(tǒng)中，主要利用LED彩燈的低耗節(jié)能使用時(shí)間長等特性，便于電路的設(shè)計(jì)制作。3.3 揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器是一種把電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槁曅盘?hào)的換能器件，揚(yáng)聲器的性能優(yōu)劣對(duì)音質(zhì)的影響很大。揚(yáng)聲器在音響設(shè)備中是一個(gè)最薄弱的器件，而對(duì)于音響效果而言，它又是一個(gè)最重要的部件。揚(yáng)聲器的種類繁多，而且價(jià)格相差很大。音頻電能通過電磁，壓電或靜電效應(yīng)，使其紙盆或膜片振動(dòng)并與周圍的空氣產(chǎn)生共振（共鳴）而發(fā)出聲音。4硬件電路4.1上電復(fù)位電路上電壓從無到有在RESET處會(huì)先處于高電平一段時(shí)間，然后由于該點(diǎn)通過電阻接地則RESET該點(diǎn)的電平會(huì)逐漸的改變?yōu)榈碗娖?，從而使得單片機(jī)復(fù)位口電平從1到0，達(dá)到給單片機(jī)復(fù)位的功能。

9、這樣一種復(fù)位方式就是所謂上電復(fù)位。電容在上接高電平，電阻在下接地，中間為RST。這種復(fù)位電路為高電平復(fù)位。其工作原理是：通電時(shí)，電容兩端相當(dāng)于是短路，于是RST引腳上為高電平，然后電源通過電阻對(duì)電容充電，RST端電壓慢慢下降，降到一定程度，即為低電平，單片機(jī)開始正常工作。本系統(tǒng)中，上電啟動(dòng)和復(fù)位電路組合為一個(gè)電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。如圖1圖1 上電復(fù)位電路4.2時(shí)鐘電路為保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)振蕩定時(shí)信號(hào)，主要由晶振和外圍電路組成，時(shí)鐘電路一般由晶體振蕩器、晶震控制芯片和電容組成。晶振頻率的大小決定了單片機(jī)系統(tǒng)工作的快慢。本系統(tǒng)中采用11.0592MHz晶振，和兩個(gè)30pF電容，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。如

10、圖2圖2 時(shí)鐘電路4.3 LED彩燈電路本系統(tǒng)中采用8個(gè)LED彩燈來顯示圖案變化，為保護(hù)電路，另外串聯(lián)1k歐姆的電阻，電路中采用8電阻的并阻，使電路更簡(jiǎn)潔。如圖3圖3 LED彩燈4.4揚(yáng)聲器電路由于單片機(jī)I/O口輸出電流非常小，不能讓揚(yáng)聲器正常工作，系統(tǒng)中揚(yáng)聲器通過三極管放大。如圖4圖4 揚(yáng)聲器4.5硬件總電路系統(tǒng)中以AT89C51單片機(jī)為控制核心，P2口控制LED彩燈使其自動(dòng)變化，顯示8種不同圖案，同時(shí)P1.5口控制揚(yáng)聲器，圖案變化的同時(shí)，發(fā)出不同聲音，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制作，圖案自動(dòng)變化，操作方便。如圖5 硬件電路圖5 硬件電路5 軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)主要是控制LED彩燈自動(dòng)變化8中圖案的同時(shí)揚(yáng)

11、聲器發(fā)出不同聲音。設(shè)計(jì)中是控制8個(gè)LED燈，以不同亮滅，完成圖案變化；而產(chǎn)生不同的響聲，是依靠單片機(jī)發(fā)出不同頻率脈沖完成的。5.1源程序在LED彩燈控制中，設(shè)計(jì)中利用控制P2口高低電平來控制LED燈的亮滅，間斷時(shí)間用了延時(shí)程序：void dalay(unsigned int z)/延時(shí)程序,延時(shí)10m秒unsigned char i,j;for(z;z>0;z-)for(i=38;i>0;i-)for(j=130;j>0;j-);揚(yáng)聲器的不同響聲，設(shè)計(jì)中調(diào)用了子程序：void bee(unsigned int mm) p1=0;dalay(mm);p1=1;dalay(mm)

12、;/源程序：#include<reg52.h>#include<intrins.h>unsigned char n;sbit p1=P15;void dalay(unsigned int z)/延時(shí)程序延時(shí)10m秒unsigned char i,j;for(z;z>0;z-) for(i=38;i>0;i-)for(j=130;j>0;j-);void bee(unsigned int mm) /揚(yáng)聲器子程序p1=0;dalay(mm);p1=1;dalay(mm);void main()unsigned char tem,ten;unsigned i

13、nt aa,bb;for(aa=0;aa<2;aa+) /1從右向左依次滅亮tem=0x01;for(bb=0;bb<8;bb+)P2=tem;dalay(50);tem=_crol_(tem,1);bee(2); for(aa=0;aa<2;aa+)/2從左向右依次滅亮 tem=0x80; for(bb=0;bb<8;bb+) P2=tem; dalay(50); tem=_cror_(tem,1); bee(4); for(aa=0;aa<2;aa+) /3從兩邊齊向中心滅亮 tem=0x01; ten=0x80; for(bb=0;bb<16;bb+)

14、 P2=(tem+ten); dalay(50); tem=_crol_(tem,1); ten=_cror_(ten,1); bee(6); for(aa=0;aa<2;aa+) /4從兩邊向中心交替滅亮 tem=0x01; ten=0x80; for(bb=0;bb<16;bb+) if(bb%2=0) P2=tem;else P2=ten; dalay(50); tem=_crol_(tem,1); ten=_cror_(ten,1); bee(8); for(aa=0;aa<2;aa+)/5從左向右依次滅 tem=0x80; for(bb=0;bb<8;bb+)

15、 P2=(P2+tem); dalay(50); tem=_cror_(tem,1); bee(10); for(aa=0;aa<2;aa+)/6從右向左依次點(diǎn)亮滅 tem=0x01; for(bb=0;bb<8;bb+) P2=(P2+tem); dalay(50); tem=_crol_(tem,1); bee(12); for(aa=0;aa<2;aa+)/7從右向左依次點(diǎn)亮 tem=0x01; P2=0xff; for(bb=0;bb<8;bb+) P2=(P2-tem); dalay(50); tem=_crol_(tem,1); bee(14); for(a

16、a=0;aa<2;aa+)/8從左向右依次點(diǎn)亮 tem=0x80; P2=0xff; for(bb=0;bb<8;bb+) P2=(P2-tem); dalay(50); tem=_cror_(tem,1); bee(16); 5.2調(diào)試仿真結(jié)合原理圖和源程序，設(shè)計(jì)中用了PROTEUS仿真，如圖6圖6 仿真總結(jié)本系統(tǒng)中，采用AT89C51單片機(jī)為控制核心，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制作。系統(tǒng)中各種圖案自動(dòng)變化，彩燈控制器使用過程非常方便，易于普及。電路中使用LED彩燈為發(fā)光器件，節(jié)能效果非常好，而且使用壽命非常長。電路中也可以適當(dāng)增加變化LED燈的數(shù)量和位置，就得到多種多樣的圖案變化，實(shí)用

17、性非常強(qiáng)。通過此次課程設(shè)計(jì)，對(duì)所學(xué)的知識(shí)有了比較全面的了解和應(yīng)用，真正嘗試到了理論聯(lián)系實(shí)際的趣味，明白了“說是說、做是做，說和做是兩碼事兒”的古語。此次設(shè)計(jì)鞏固了理論基礎(chǔ)知識(shí)，加強(qiáng)了PROTEL等軟件的使用，學(xué)會(huì)了在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意什么，怎么樣保護(hù)元件，怎樣采能最準(zhǔn)最快的查出錯(cuò)誤，且對(duì)word文檔的操作有了更加高是水平。通過連接和調(diào)試電路使理論更接近于實(shí)際，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了自己知識(shí)的不足，特別是動(dòng)手能力的缺乏，對(duì)以后的學(xué)習(xí)和實(shí)踐有了比較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。使我感觸最深的是做任何事都要細(xì)心，而且要有耐心，懷著執(zhí)著的心去追求真理。參考文獻(xiàn)1楊志忠主編，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) 第二版高等教育出版社,20032胡宴如主編，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)第三版   高等教育出版社 20033葉致誠，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)北京：高等教育出版社，1995年3張秀娟，陳新華主編。單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)  機(jī)械工業(yè)出版社。20083張毅坤等 單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用 西安電子科技大學(xué)出版社3李建忠編著 單片機(jī)原理及應(yīng)用 西安 西安電子科技大學(xué)出版社附錄1 元器清單元器件數(shù)量元器件數(shù)量AT89C51單片機(jī)1NPN三極管1無極電容