基于單片機的彩燈控制器設計說明

1、 PAGE40 / NUMPAGES452012屆本科生畢業(yè)設計 題目: 基于單片機的節(jié)日彩燈控制器的設計 作 者 姓 名：東香學 號： 2010080115系 (院)：機械與電子工程學院 專 業(yè)： 電子信息工程指導教師： 胡 波 指導教師職稱：講 師 2012-4-21Su Zhou UniversityYear 2012 Bachelor Graduation assignment DesignTitle:Design of Lantern Controller Based on Single-chipAuthor：ZhangDongXiangStudent ID： 2010080115D

2、epartment：Mechanical and Electronic Engineering Major: Electrical Information Engineering Instructor：HuBoProfessional Title：Lecturer InstructorApr .21th.2012 摘要隨著微電子技術的發(fā)展，人民的生活水平不斷提高，人們對周圍環(huán)境的美化和照明已不僅限于單調的白熾燈，彩燈已成為時尚的潮流。彩燈控制器的實用價值在日常生產實踐日常生活中的作用也日益突出?；诟鞣N器件的彩燈也都出現(xiàn)，單片機因其價格低廉，使用方便，控制簡單而成為控制彩燈的主要器件。目前市場

3、上更多用全硬件電路實現(xiàn)，電路結構復雜，結構單一，一旦制成成品就只能按固定模式，不能根據不同場合，不同時段調節(jié)亮度時間，模式和閃爍頻率等動態(tài)參數(shù)，而且一些電路存在芯片過多，電路復雜，功率損耗大，亮燈樣式單調缺乏可操作性等缺點，設計一種新型彩燈已迫不與待。近年來，彩燈對于美化、亮化城市有著不可輕視的重要作用。因此作為城市裝飾的彩燈需求量越來越大，對與彩燈的技術和花樣也越來越高。目前市場上各種式樣的LED彩燈多半是采用全硬件電路實現(xiàn)，存在電路結構復雜、功能單一等局限性，因此有必要對現(xiàn)有的彩燈控制器進行改進。本文介紹了一種簡易LED彩燈控制系統(tǒng)的軟硬件設計過程，以STC-89C52單片機作為主控核心與

4、輔助硬件電路相結合，利用軟件實現(xiàn)對LED彩燈進行控制。本系統(tǒng)具有電路結構簡單、操作容易、硬件少、成本低等特點。關鍵詞：LED彩燈STC-89C52單片機彩燈控制器ABSTRACTWith thedevelopment of microelectronics technology, improvepeoples living standard, people on the surroundingenvironment,landscapingand lightingarenot limited tomonotonousincandescentlightshavebecome afashion tr

5、end.Lanterncontrollerpractical valuein dailyproduction practicesin daily lifehave become increasingly prominentrole. Carnivalis alsobased ona variety ofdeviceshave emerged, the microcontroller because of itslow price,easy to use,simpleto control yourlightscontrollingthe maindevice.Moreon the marketw

6、ithallthe hardwarecircuit, the circuit structure is complex, single structure,once thefinished productscan only bea fixedpattern,notaccording to differentoccasions,adjust thebrightnessof differenttimeperiods, patterns and blinkingfrequency ofthe dynamicparameters,and somecircuitThe chiptoo much,circ

7、uit complexity, power consumptionlarge,Liang Dengstylemonotonouslack of operationand other shortcomings, design a new type oflightscan not wait.In recent years, the lantern for the landscaping, lighting the city has an important role should not be underestimated. So the city decorated with lanterns

8、as the growing demand for technology and lanterns have become more sophisticated and synchronized. Currently on the market a variety of style LED lantern is the most hardware-wide realization of the existence of complex circuit structure, functions and other limitations of a single, it is essential

9、to the current controller to improve the lantern.This paper introduces a simple control system of the LED lantern design process of hardware and software, with STC-89C52 single-chip microcomputer as the master core and supporting the combination of hardware circuitry, using software control of the L

10、ED lanterns. The specialties of this system are simple structure, easy control, less hardware, low cost, and so on.Key words:LED LanternSTC-89C52SCMLantern controller目錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc293430535前言 PAGEREF _Toc293430535 h 1HYPERLINK l _Toc293430536第1章單片機的介紹 PAGEREF _Toc293430536 h 2HY

11、PERLINK l _Toc293430537第1.1節(jié)單片機的簡介 PAGEREF _Toc293430537 h 2HYPERLINK l _Toc293430538第1.2節(jié)單片機的發(fā)展史 PAGEREF _Toc293430538 h 3HYPERLINK l _Toc293430539第1.3節(jié)單片機的工作過程 PAGEREF _Toc293430539 h 4HYPERLINK l _Toc293430540第1.4節(jié)單片機的應用 PAGEREF _Toc293430540 h 5HYPERLINK l _Toc293430541第1.5節(jié)單片機的學習應用 PAGEREF _Toc

12、293430541 h 6HYPERLINK l _Toc293430542第1.6節(jié)幾種常見的單片機 PAGEREF _Toc293430542 h 8HYPERLINK l _Toc293430543第2章彩燈控制器簡介 PAGEREF _Toc293430543 h 10HYPERLINK l _Toc293430544第2.1節(jié)基于單片機的彩燈控制器 PAGEREF _Toc293430544 h 10HYPERLINK l _Toc293430545第2.2節(jié)單片機在彩燈方面的應用 PAGEREF _Toc293430545 h 10HYPERLINK l _Toc293430546

13、第3章基于單片機的彩燈控制器的硬件設計 PAGEREF _Toc293430546 h 12HYPERLINK l _Toc293430547第3.1節(jié)芯片的選擇與簡介 PAGEREF _Toc293430547 h 12HYPERLINK l _Toc293430548第3.2節(jié)兩種芯片的比較 PAGEREF _Toc293430548 h 16HYPERLINK l _Toc293430549第3.3節(jié)Protel 99SE介紹 PAGEREF _Toc293430549 h 22HYPERLINK l _Toc293430550第4章基于單片機的彩燈控制器的軟件設計 PAGEREF _T

14、oc293430550 h 27HYPERLINK l _Toc293430551第4.1節(jié)系統(tǒng)總體設計與流程圖 PAGEREF _Toc293430551 h 27HYPERLINK l _Toc293430552第4.2節(jié)系統(tǒng)程序 PAGEREF _Toc293430552 h 28HYPERLINK l _Toc293430553結論 PAGEREF _Toc293430553 h 34HYPERLINK l _Toc293430554附錄 PAGEREF _Toc293430554 h 36HYPERLINK l _Toc293430555參考文獻 PAGEREF _Toc293430

15、555 h 38HYPERLINK l _Toc293430556致 PAGEREF _Toc293430556 h 39前言現(xiàn)在這個時代是一個新技術層出不窮的時代，在電子領域尤其是自動化智能控制領域，傳統(tǒng)的分立元件或數(shù)字邏輯電路構成的控制系統(tǒng)，正以前所未見的速度被單片機智能控制系統(tǒng)所取代。單片機具有體積小、功能強、成本低、應用面廣等優(yōu)點，可以說，智能控制與自動控制的核心就是單片機。目前，一個學習與應用單片機的高潮正在工廠、學校與企事業(yè)單位大規(guī)模地興起。學習單片機的最有效方法就是理論與實踐并重，本文是作者用自制了一款簡易的流水燈，重點介紹了其軟件編程方法，以期給單片機初學者以啟發(fā)，更快地成為單

16、片機領域的優(yōu)秀人才，為國家做出貢獻。隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和變化 ，在許多場合可以看到彩色霓虹燈。彩燈由于其豐富的燈光色彩，低廉的造價以與控制簡單等特點而得到廣泛應用，用彩燈來裝飾街道和城市建筑物已經成為一種時尚。目前彩燈種類繁多， 但有一種趨勢， 冷光源、低功耗、壽命長的已漸成主流。在照明工程中推廣和普與使用，將為節(jié)約我國寶貴的資源，保護我們的環(huán)境發(fā)揮出巨大的作用。本文根據單片機原理設計的一種彩燈電路。本文側重對彩燈的閃爍頻率，亮燈時間與模式進行設計。導向是軟硬件兼使軟件為主硬件為輔，很容易實現(xiàn)對彩燈的控制。本電路沒有復雜的結構，更容易讓人理解接受。操作起來更加簡單、方便，當然效率也更高

17、。第1章單片機的介紹第1.1節(jié)單片機的簡介單片微型計算機簡稱單片機，是典型的嵌入式 HYPERLINK :/baike.baidu /view/368297.htm t _blank 微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫MCU表示單片機，它最早是被用在工業(yè)控制領域。單片機由 HYPERLINK :/baike.baidu /view/26651.htm t _blank 芯片僅有CPU的專用 HYPERLINK :/baike.baidu /view/50152.htm t _blank 處理器發(fā)展而來。最早的設計理念是通過將大量外圍設備和CPU集成在一個芯

18、片中，使 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1130583.htm t _blank 計算機系統(tǒng)更小，更容易集成進復雜的而對體積要求嚴格的控制設備當中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設計出的處理器，從此以后，單片機和專用處理器的發(fā)展便分道揚鑣1。 早期的單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機系統(tǒng)。基于這一系統(tǒng)的單片機系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機，但因為性價比不理想并未得到很廣泛的應用。90年代后隨著 HYPER

19、LINK :/baike.baidu /view/3300539.htm t _blank 消費電子產品大發(fā)展，單片機技術得到了巨大提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應用，32位單片機迅速取代16位單片機的高端地位，并且進入主流市場。而傳統(tǒng)的8位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的32位單片機 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1058.htm t _blank 主頻已經超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至1美元，最高端1的型號也只有10美元。當代單片機系統(tǒng)已

20、經不再只在裸機環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的 HYPERLINK :/baike.baidu /view/18554.htm t _blank 嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應用在全系列的單片機上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的Windows和 HYPERLINK :/baike.baidu /view/46577.htm t _blank Linux操作系統(tǒng)。 單片機比專用處理器更適合應用于 HYPERLINK :/baike.baidu /view/6115.htm t _blank 嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應用。事實上單片機是世界上數(shù)量最多的 HYPERLIN

21、K :/baike.baidu /view/3314.htm t _blank 計算機。現(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產品中都會集成有單片機。手機、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/42510.htm t _blank 計算器、家用電器、電子玩具、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/30816.htm t _blank 掌上電腦以與鼠標等電腦配件中都配有1-2部單片機。而 HYPERLINK :/baike.baidu /view/203808.htm t _blank 個人電腦中也會有為數(shù)不少的單片機在工作。 HYPERLINK

22、:/baike.baidu /view/4033.htm t _blank 汽車上一般配備40多部單片機，復雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺單片機在同時工作！單片機的數(shù)量不僅遠超過PC機和其他計算的總和，甚至比人類的數(shù)量還要多。 單片機又稱 HYPERLINK :/baike.baidu /view/154544.htm t _blank 單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個 HYPERLINK :/baike.baidu /view/4646187.htm t _blank 計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。相當于一個微型的計算機，和計算機相比，單片機只缺少了I/O設備。概括

23、的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結構的最佳選擇。 單片機部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，存，并行總線，還有和硬盤作用一樣的 HYPERLINK :/baike.baidu /view/87697.htm t _blank 存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多，不過價錢也是低的，一般不超過10元即可用它來做一些控制電器一類不是很復雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動滾筒洗衣機、排煙罩、VCD等等的家電里面都可以看到它的身影它主要是作為控制部分的核心部件。 它是一種在

24、線式實時控制計算機，在線式就是現(xiàn)場控制，需要的是有較強的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機的（比如家用PC）的主要區(qū)別。第1.2節(jié)單片機的發(fā)展史1971年 HYPERLINK :/baike.baidu /view/8364.htm t _blank intel公司研制出世界上第一個4位的微處理器；Intel公司的 HYPERLINK :/baike.baidu /view/145796.htm t _blank 霍夫研制成功世界上第一塊4位微處理器芯片Intel 4004，標志著第一代微處理器問世，微處理器和 HYPERLINK :/baike.baidu /view/303807

25、.htm t _blank 微機時代從此開始。因發(fā)明微處理器，霍夫被 HYPERLINK :/baike.baidu /view/3565.htm t _blank 英國經濟學家雜志列為“二戰(zhàn)以來最有影響力的7位科學家”之一 。 1971年11月，Intel推出MCS-4 HYPERLINK :/baike.baidu /view/932916.htm t _blank 微型計算機系統(tǒng)（包括4001 ROM芯片、4002 RAM芯片、4003 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1533062.htm t _blank 移位寄存器芯片和4004微處理器 ）其中4004（

26、下圖）包含2300個 HYPERLINK :/baike.baidu /view/30363.htm t _blank 晶體管，尺寸規(guī)格為3mm4mm，計算性能遠遠超過當年的ENIAC，最初售價為200美元。 1972年4月，霍夫等人開發(fā)出第一個8位微處理器Intel 8008。由于8008采用的是P溝道MOS微處理器，因此仍屬第一代微處理器。 1973年intel公司研制出8位的微處理器8080；1973年8月，霍夫等人研制出8位微處理器Intel 8080，以N溝道 HYPERLINK :/baike.baidu /view/257043.htm t _blank MOS電路取代了P溝道，

27、第二代微處理器就此誕生。 主頻2MHz的8080芯片運算速度比8008快10倍，可存取64KB存儲器，使用了基于6微米技術的6000個晶體管，處理速度為0.64MIPS（Million Instructions Per Second）。 1975年4月，MITS發(fā)布第一個通用型Altair 8800，售價375美元，帶有1KB存儲器。這是世界上第一臺微型計算機。 1976年intel公司研制出MCS-48系列8位的單片機，這也是單片機的問世。Zilog公司于1976年開發(fā)的Z80微處理器，廣泛用于微型計算機和工業(yè)自動控制設備。當時，Zilog、Motorola和Intel在微處理器領域三足鼎立

28、。 20世紀80年代初，Intel公司在MCS-48系列單片機的基礎上，推出了MCS-51系列8位高檔單片機。MCS-51系列單片機無論是片RAM容量，I/O口功能，系統(tǒng)擴展方面都有了很大的提高。第1.3節(jié)單片機的工作過程單片機自動完成賦予它的任務的過程，也就是單片機執(zhí)行程序的過程，即一條條執(zhí)行的指令的過程，所謂指令就是把要求單片機執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫下來，這是在設計人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的，一條指令對應著一種基本操作；單片機所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機的指令系統(tǒng)，不同種類的單片機，其指令系統(tǒng)亦不同。為使單片機能自動完成某一特定任務，必須把要解決的問題編成一系列指令（這些指令

29、必須是選定單片機能識別和執(zhí)行的指令），這一系列指令的集合就成為程序，程序需要預先存放在具有存儲功能的部件存儲器中。存儲器由許多存儲單元（最小的存儲單位）組成，就像大樓房有許多房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房的每個房間的被分配到了唯一一個房間號一樣，每一個存儲單元也必須被分配到唯一的地址號，該地址號稱為存儲單元的地址，這樣只要知道了存儲單元的地址，就可以找到這個存儲單元，其中存儲的指令就可以被取出，然后再被執(zhí)行2。 程序通常是順序執(zhí)行的，所以程序中的指令也是一條條順序存放的，單片機在執(zhí)行程序時要能把這些指令一條條取出并加以執(zhí)行，必須有一個部件能追蹤指令所在的

30、地址，這一部件就是程序計數(shù)器PC（包含在CPU中），在開始執(zhí)行程序時，給PC賦以程序中第一條指令所在的地址，然后取得每一條要執(zhí)行的命令，PC在中的容就會自動增加，增加量由本條指令長度決定，可能是1、2或3，以指向下一條指令的起始地址，保證指令順序執(zhí)行。第1.4節(jié)單片機的應用單片機廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設備、航空航天、專用設備的智能化管理與過程控制等領域，大致可分如下幾個疇： （1）在 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1540405.htm t _blank 智能儀器儀表上的應用 單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛

31、應用于儀器儀表中，結合不同類型的 HYPERLINK :/baike.baidu /view/16431.htm t _blank 傳感器，可實現(xiàn)諸如電壓、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/44147.htm t _blank 功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或 HYPERLINK :/baike.baidu /view/635019.htm t _blank 數(shù)字電路更加強大。例如精密的測量設備（ HYPERLINK :/baike.baidu

32、 /view/1608633.htm t _blank 功率計， HYPERLINK :/baike.baidu /view/130973.htm t _blank 示波器，各種分析儀）。 （2）在工業(yè)控制中的應用 用單片機可以構成形式多樣的控制系統(tǒng)、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/2102581.htm t _blank 數(shù)據采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理芯片，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網構成二級控制系統(tǒng)等。 （3）在家用電器中的應用 可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機控制，從電飯煲、洗衣機、電冰箱、空調機、彩電、其他 HYPER

33、LINK :/baike.baidu /view/68529.htm t _blank 音響視頻器材、再到 HYPERLINK :/baike.baidu /view/287613.htm t _blank 電子秤量設備，五花八門，無所不在。 （4）在計算機網絡和通信領域中的應用 現(xiàn)代的單片機普遍具備 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1296283.htm t _blank 通信接口，可以很方便地與計算機進行數(shù)據通信，為在計算機網絡和通信設備間的應用提供了極好的物質條件，現(xiàn)在的通信設備基本上都實現(xiàn)了單片機智能控制，從手機，機、小型 HYPERLINK :/baike

34、.baidu /view/84642.htm t _blank 程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動，集群移動通信， HYPERLINK :/baike.baidu /view/19599.htm t _blank 無線電對講機等。 （5）單片機在醫(yī)用設備領域中的應用 單片機在醫(yī)用設備中的用途亦相當廣泛，例如醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設備與病床呼叫系統(tǒng)等等。 （6）在各種大型電器中的模塊化應用 某些專用單片機設計用于實現(xiàn)特定功能，從而在各種電路中進行模塊化應用，而不要求使用人員了解其部結構。如音樂集成單片機，看似簡單的功能，微縮在純電子芯片

35、中（有別于磁帶機的原理），就需要復雜的類似于計算機的原理。如：音樂信號以數(shù)字的形式存于存儲器中（類似于ROM），由微控制器讀出，轉化為模擬音樂電信號（類似于聲卡）。在大型電路中，這種模塊化應用極縮小了體積，簡化了電路，降低了損壞、錯誤率，也方便于更換。 （7）單片機在汽車設備領域中的應用 單片機在汽車電子中的應用非常廣泛，例如汽車中的發(fā)動機控制器，基于CAN總線的汽車發(fā)動機智能 HYPERLINK :/baike.baidu /view/2066657.htm t _blank 電子控制器，GPS導航系統(tǒng)， HYPERLINK :/baike.baidu /view/1029.htm t _b

36、lank abs防抱死系統(tǒng)，制動系統(tǒng)等等3。第1.5節(jié)單片機的學習應用單片機學習應用的六大重要部分 （1）總線：我們知道，一個電路總是由 HYPERLINK :/baike.baidu /view/788559.htm t _blank 元器件通過電線連接而成的，在 HYPERLINK :/baike.baidu /view/635021.htm t _blank 模擬電路中，連線并不成為一個問題，因為各器件間一般是串行關系，各器件之間的連線并不很多，但計算機電路卻不一樣，它是以 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1125.htm t _blank 微處理器為核心，各

37、器件都要與微處理器相連，各器件之間的工作必須相互協(xié)調，所以需要的連線就很多了，如果仍如同模擬電路一樣，在各微處理器和各器件間單獨連線，則線的數(shù)量將多得驚人，所以在微處理機中引入了總線的概念，各個器件共同享用連線，所有器件的8根數(shù)據線全部接到8根公用的線上，即相當于各個器件并聯(lián)起來，但僅這樣還不行，如果有兩個器件同時送出數(shù)據，一個為0，一個為1，那么，接收方接收到的究竟是什么呢？這種情況是不允許的，所以要通過控制線進行控制，使器件分時工作，任何時候只能有一個器件發(fā)送數(shù)據（可以有多個器件同時接收）。器件的數(shù)據線也就被稱為 HYPERLINK :/baike.baidu /view/712987.h

38、tm t _blank 數(shù)據總線，器件所有的控制線被稱為 HYPERLINK :/baike.baidu /view/712982.htm t _blank 控制總線。在單片機部或者 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1774042.htm t _blank 外部存儲器與其它器件中有 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1223079.htm t _blank 存儲單元，這些存儲單元要被分配 HYPERLINK :/baike.baidu /view/494802.htm t _blank 地址，才能使用，分配地址當然也是以電信號的形式給出的，

39、由于存儲單元比較多，所以，用于地址分配的線也較多，這些線被稱為 HYPERLINK :/baike.baidu /view/238412.htm t _blank 地址總線。 （2）數(shù)據、地址、指令：之所以將這三者放在一起，是因為這三者的本質都是一樣的數(shù)字，或者說都是一串0和1組成的序列。換言之，地址、指令也都是數(shù)據。指令：由單片機芯片的設計者規(guī)定的一種數(shù)字，它與我們常用的指令助記符有著嚴格的一一對應關系，不可以由單片機的開發(fā)者更改。地址：是尋找單片機部、外部的存儲單元、輸入輸出口的依據，部單元的地址值已由 HYPERLINK :/baike.baidu /view/3078475.htm t

40、 _blank 芯片設計者規(guī)定好，不可更改，外部的單元可以由單片機開發(fā)者自行決定，但有一些地址單元是一定要有的（詳見程序的執(zhí)行過程）。數(shù)據：這是由微處理機處理的對象，在各種不同的應用電路中各不一樣，一般而言，被處理的數(shù)據可能有這么幾種情況： 地址（如MOV DPTR，1000H），即地址1000H送入 HYPERLINK :/baike.baidu /view/2581167.htm t _blank DPTR。 方式字或控制字（如MOV TMOD，#3），3即是控制字。 常數(shù)（如MOV TH0，#10H）10H即定時常數(shù)。 實際輸出值（如P1口接彩燈，要燈全亮，則執(zhí)行指令：MOV P1，#0

41、FFH，要燈全暗，則執(zhí)行指令：MOV P1，#00H）這里0FFH和00H都是實際輸出值。又如用于LED的字形碼，也是實際輸出的值。 理解了地址、指令的本質，就不難理解程序運行過程中為什么會跑飛，會把數(shù)據當成指令來執(zhí)行了。 （3）P0口、P2口和P3的第二功能用法：初學時往往對P0口、P2口和P3口的第二功能用法迷惑不解，認為第二功能和原功能之間要有一個切換的過程，或者說要有一條指令，事實上，各端口的第二功能完全是自動的，不需要用指令來轉換。如P3.6、P3.7分別是WR、RD信號，當微片理機外接RAM或有外部I/O口時，它們被用作第二功能，不能作為通用I/O口使用，只要一微處理機一執(zhí)行到MO

42、VX指令，就會有相應的信號從P3.6或P3.7送出，不需要事先用指令說明。事實上不能作為通用I/O口使用也并不是不能而是（使用者）不會將其作為通用I/O口使用。你完全可以在指令中按排一條SETB P3.7的指令，并且當單片機執(zhí)行到這條指令時，也會使P3.7變?yōu)楦唠娖?，但使用者不會這么去做，因為這通常會導致系統(tǒng)的崩潰。 （4）程序的執(zhí)行過程：單片機在通電復位后8051的 HYPERLINK :/baike.baidu /view/178145.htm t _blank 程序計數(shù)器（PC）中的值為0000，所以程序總是從0000單元開始執(zhí)行，也就是說：在系統(tǒng)的ROM中一定要存在0000這個單元，并

43、且在0000單元中存放的一定是一條指令。 （5）堆棧：堆棧是一個區(qū)域，是用來存放數(shù)據的，這個區(qū)域本身沒有任何特殊之處，就是部RAM的一部份，特殊的是它存放和取用數(shù)據的方式，即所謂的先進后出，后進先出，并且堆棧有特殊的數(shù)據傳輸指令，即PUSH和POP，有一個特殊的專為其服務的單元，即 HYPERLINK :/baike.baidu /view/2081454.htm t _blank 堆棧指針SP，每當執(zhí)一次 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1968794.htm t _blank PUSH指令時，SP就（在原來值的基礎上）自動加1，每當執(zhí)行一次POP指令，SP就（在

44、原來值的基礎上）自動減1。由于SP中的值可以用指令加以改變，所以只要在程序開始階段更改了SP的值，就可以把堆棧設置在規(guī)定的存單元中，如在程序開始時，用一條MOV SP，#5FH指令，就是把堆棧設置在從存單元60H開始的單元中。 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1346092.htm t _blank 一般程序的開頭總有這么一條設置堆棧指針的指令，因為開機時，SP的初始值為07H，這樣就使堆棧從08H單元開始往后，而08H到1FH這個區(qū)域正是8031的第二、三、四 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1333289.htm t _blank 工

45、作寄存器區(qū)，經常要被使用，這會造成數(shù)據的混亂。不同作者編寫程序時，初始化堆棧指令也不完全一樣，這是作者的習慣問題。當設置好堆棧區(qū)后，并不意味著該區(qū)域成為一種專用存，它還是可以象普通存區(qū)域一樣使用，只是一般情況下編程者不會把它當成普通存用了。 （6）單片機的開發(fā)過程：這里所說的開發(fā)過程并不是一般書中所說的從任務分析開始，我們假設已設計并制作好硬件，下面就是編寫軟件的工作。在編寫軟件之前，首先要確定一些常數(shù)、地址，事實上這些常數(shù)、地址在設計階段已被直接或間接地確定下來了。如當某器件的連線設計好后，其地址也就被確定了，當器件的功能被確定下來后，其控制字也就被確定了。然后用 HYPERLINK :/b

46、aike.baidu /view/487023.htm t _blank 文本編輯器（如EDIT、CCED等）編寫軟件，編寫好后，用 HYPERLINK :/baike.baidu /view/487018.htm t _blank 編譯器對源程序文件編譯，查錯，直到沒有語法錯誤，除了極簡單的程序外，一般應用仿真機對軟件進行調試，直到程序運行正確為止。運行正確后，就可以寫片（將程序固化在EPROM中）。在源程序被編譯后，生成了擴展名為HEX的目標文件，一般 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1164883.htm t _blank 編程器能夠識別這種格式的文件，只要將

47、此文件調入即可寫片4。第1.6節(jié)幾種常見的單片機 STC單片機：STC公司的單片機主要是基于8051核,是新一代增強型單片機,指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,速度快812倍,帶ADC,4路PWM,雙串口,有全球唯一ID號,加密性好，抗干擾強。PIC單片機：是MICROCHIP公司的產品,其突出的特點是體積小,功耗低,精簡指令集,抗干擾性好,可靠性高,有較強的模擬接口,代碼性好,大部分芯片有其兼容的FLASH程序存儲器的芯片。EMC單片機：是義隆公司的產品,有很大一部分與PIC 8位單片機兼容,且相兼容產品的資源相對比PIC的多,價格便宜,有很多系列可選,但抗干擾較差。 ATMEL單片機(51單片

48、機)：ATMEl公司的8位單片機有AT89、AT90兩個系列,AT89系列是8位Flash單片機,與8051系列單片機相兼容,靜態(tài)時鐘模式;AT90系列單片機是增強RISC結構、全靜態(tài)工作方式、載在線可編程Flash的單片機,也叫AVR單片機。PHLIPIS 51LPC系列單片機(51單片機)：PHILIPS公司的單片機是基于80C51核的單片機,嵌入了掉電檢測、模擬以與片RC振蕩器等功能,這使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的應用設計中可以滿足多方面的性能要求。HOLTEK單片機：盛揚半導體的單片機,價格便宜,種類較多,但抗干擾較差,適用于消費類產品。 TI公司單片機(51單片機)：儀器

49、提供了TMS370和MSP430兩大系列通用單片機.TMS370系列單片機是8位CMOS單片機,具有多種存儲模式、多種外圍接口模式,適用于復雜的實時控制場合;MSP430系列單片機是一種超低功耗、功能集成度較高的16位低功耗單片機,特別適用于要求功耗低的場合。（8）松翰單片機（SONIX）：是松翰公司的單片，大多為8位機，有一部分與PIC 8位單片機兼容，價格便宜，系統(tǒng)時鐘分頻可選項較多，有PMW ADC 振 部雜訊濾波。缺點RAM空間過小，抗干擾較好。第2章節(jié)日彩燈控制器簡介第2.1節(jié)基于單片機的節(jié)日彩燈控制器 近年來，彩燈對于美化、亮化城市有著不可輕視的重要工作。因此作為城市裝飾的彩燈需求

50、量越來越大，對與彩燈的技術和花樣也越來越高。但傳統(tǒng)的彩燈控制電路一般是由數(shù)字電路組成，這種彩燈控制器電路結構復雜、成本較高、功率損耗大，此外從功能效果上看，彩燈模式少而且樣式單調，缺乏用戶可操作性，影響亮燈效果。因此有必要對現(xiàn)有的彩燈控制器進行改進。而單片機具有體積小、功能強、成本低、應用面廣等優(yōu)點，可以說，智能控制與自動控制的核心就是單片機。LED彩燈具有成本低、發(fā)光純度高、發(fā)光熱量小、耗電量低、超長壽命的特點。所以利用單片機作LED彩燈控制，不僅是使控制花樣、路數(shù)大大增加,成本也很低，而且對環(huán)境能源沒有污染，有著很大的發(fā)展前景。本方案是一種基于STC-89C52單片機的彩燈控制方案，實現(xiàn)對

51、LED彩燈的控制。主要以STC-89C52單片機作為主控核心與發(fā)光二極管、晶振、復位、電源等組成電路，利用軟件編輯實現(xiàn)彩燈流水燈的效果。第2.2節(jié)單片機在節(jié)日彩燈方面的應用隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場合可以看到彩色霓虹燈。彩燈是現(xiàn)代大都市裝扮美化城市夜景的燈飾之一。以前的彩燈控制器均是采用模擬或數(shù)字技術設計,電路復雜,成本較高,并且功能簡單,已不能滿足日益增長的用戶需要。本設計采用單片機AT89C51設計,電路結構簡單,成本低廉,功能靈活多樣,實用性較強。特別是當今充滿競爭的時代，各地政府為吸引游客和投資者，在城市的沿街、沿道、沿河、沿線等地用霓虹燈造景，實施亮化工程，以美化環(huán)境

52、、樹立城市形象。由于LED彩燈克服了傳統(tǒng)霓虹燈投資大，制作工藝復雜，使用玻璃管、高壓電源與惰性氣體等諸多不便，同時解決了耗電高、造價高，使用壽命短的不足，因此得到了廣泛的應用。越來越多的商家開始關注這塊商機無限的市場，競相制作生產。但是目前市場上各種式樣的LED彩燈多半是采用全硬件電路實現(xiàn)，電路結構復雜、功能單一，這樣一旦制成成品只能按照固定的模式閃亮，不能根據不同場合、不同時間段的需要來調節(jié)亮燈時間、模式、閃爍頻率等動態(tài)參數(shù)。同時這種彩燈控制器結構往往有芯片過多、電路復雜、功率損耗大等缺點。此外從功能上來看，亮燈模式少而且樣式單調，缺乏用戶可操作性，影響亮燈效果。因此有必要對現(xiàn)有的彩燈控制器

53、進行改進。第3章基于單片機的節(jié)日彩燈控制器的硬件設計第3.1節(jié)芯片的選擇與簡介STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容5。單片機總控制電路如下圖3.1：圖3.1單片機總控制電路3.1.1 時鐘電路STC89C52部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，引腳RXD和TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由部方

54、式產生或外部方式產生。部方式的時鐘電路如圖3.2(a) 所示，在RXD和TXD引腳上外接定時元件，部振蕩器就產生自激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在1.212MHz之間選擇，電容值在530pF之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調的作用。外部方式的時鐘電路如圖3.2(b)所示，RXD接地，TXD接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。片時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機使用6。（a）部方式時鐘電路 （b）外部方式時鐘電路圖3.2時鐘電路3.1.2 復位與復位電路（1）

55、復位操作復位是單片機的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復位鍵重新啟動。除PC之外，復位操作還對其他一些寄存器有影響，它們的復位狀態(tài)如表3.1所示。表3.1一些寄存器的復位狀態(tài)寄存器復位狀態(tài)寄存器復位狀態(tài)PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0-P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTM

56、OD00H（2）復位信號與其產生RST引腳是復位信號的輸入端。復位信號是高電平有效，其有效時間應持續(xù)24個振蕩周期(即二個機器周期)以上。若使用頗率為6MHz的晶振，則復位信號持續(xù)時間應超過4us才能完成復位操作。產生復位信號的電路邏輯如圖3.3所示：圖3.3復位信號的電路邏輯圖整個復位電路包括芯片、外兩部分。外部電路產生的復位信號(RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片復位電路在每個機器周期的S5P2時刻對施密特觸發(fā)器的輸出進行采樣，然后才得到部復位操作所需要的信號。復位操作有上電自動復位相按鍵手動復位兩種方式。上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實現(xiàn)的，其電路如圖3.4（a）所示。這佯，只

57、要電源Vcc的上升時間不超過1ms，就可以實現(xiàn)自動上電復位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復位初始化。按鍵手動復位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復位是通過使復位端經電阻與Vcc電源接通而實現(xiàn)的，其電路如圖3.4（b）所示；而按鍵脈沖復位則是利用RC微分電路產生的正脈沖來實現(xiàn)的。其電路如圖3.4（c）所示：（a）上電復位 （b）按鍵電平復位 （c）按鍵脈沖復位圖3.4復位電路上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于6MHz晶振，能保證復位信號高電平持續(xù)時間大于2個機器周期。本系統(tǒng)的復位電路采用圖3.4（b）上電復位方式。3.1.3 具體介紹STC89C52具體介紹如下：（1）主電源引腳（2根）VCC

58、(Pin40)：電源輸入，接5V電源GND(Pin20)：接地線（2）外接晶振引腳（2根）XTAL1(Pin19)：片振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin20)：片振蕩電路的輸出端（3）控制引腳（4根）RST/VPP(Pin9)：復位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機器周期的高電平將使單片機復位。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從部程序存儲器讀指令。（4）可編程輸入/輸出引腳（32根）STC89C52單片機有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P

59、2、P3口，每個口有8位（8根引腳），共32根。PO口（Pin39Pin32）：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0P0.7P1口（Pin1Pin8）：8位準雙向I/O口線，名稱為P1.0P1.7 P2口（Pin21Pin28）：8位準雙向I/O口線，名稱為P2.0P2.7 P3口（Pin10Pin17）：8位準雙向I/O口線，名稱為P3.0P3.7STC89C52主要功能如表3.2所示。表3.2STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復擦寫Flash ROM32個雙向I/O口256x8bit部RAM3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷時鐘頻率0-24MHz2個串行中斷可編

60、程UART串行通道2個外部中斷源共6個中斷源2個讀寫中斷口線3級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設置睡眠和喚醒功能第3.2節(jié)兩種芯片的比較 STC89C51與AT89C51單片機在結構上有許多一樣的地方，下面就對這兩種芯片進行比較。AT89C51是一種低功耗/低電壓、高性能的八位CMOS單片機，片有一個4KB的FLASH可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory），它采用了CMOS工藝和ATMEL公司的高密度非易失性存儲器技術，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MSC51兼容。片置通用8位中央處理器（CPU）和F