基于單片機的鍵控彩燈電路設(shè)計

信息傳媒系2013級高職學生畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書設(shè)計題目基于單片機的鍵控彩燈電路設(shè)計學生姓名 系別信息傳媒系專業(yè)電子信息工程班級電子13301班指導教師職稱講師課題來源指導老師擬定任務(wù)書下達時間2015.8.24系主任簽字教研室主任簽字1、畢業(yè)設(shè)計（論文）主要內(nèi)容及技術(shù)指標本課題一單片機為核心，利用其中斷器和8個LED，設(shè)計一個彩燈控制器。有以下功能：1）花型種類不少于四中，花型自擬；2）可用鍵控制彩燈按預(yù)設(shè)的花型進行變換；3）可用鍵控制分別用快/慢倆種節(jié)拍實現(xiàn)花型變換。2、畢業(yè)設(shè)計（論文）基本要求①編寫設(shè)計（論文），格式按煙臺工程職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文）要求完成。②完成項目開發(fā)，自行設(shè)計完成。所需數(shù)據(jù)資料及參考文獻[1]高峰.單片微型計算機原理與接口技術(shù).科學出版社，2007[2」武慶生，仇梅.單片機原理與應(yīng)用.電子科技大學出版，1998,12[3]朱定華.單片機原理與接口技術(shù).電子工業(yè)出版社，2001,4進度計劃序號階段性工作及成果時間安排1申報畢業(yè)設(shè)計（論文）課題2015.82開題會，各指導教師下達任務(wù)書。2015.8.243全體指導教師及學生大會：考試時間調(diào)整；各指導教師檢查工作進展情況。2015.9.14課題設(shè)計、撰寫論文、實物制作2015.9.2—2015.10.85上交有關(guān)材料給指導老師2015.10.96答辯會2015.10.15煙臺工程職業(yè)技術(shù)學院信息與傳媒系電子信息專業(yè)13級畢業(yè)設(shè)計（論文）題目:基于單片機的鍵控彩燈電路設(shè)計姓名學號指導教師（簽名）2015年10月12日煙臺工程職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文)誠信承諾書本人慎重承諾：我所撰寫的設(shè)計（論文）《基于單片機的鍵控彩燈電路設(shè)計》是在老師的指導下自主完成，沒有剽竊或抄襲他人的論文或成果。如有剽竊、抄襲，本人愿意為由此引起的后果承擔相應(yīng)責任。畢業(yè)論文（設(shè)計）的研究成果歸屬學校所有。學生(簽名)：2015年10月15日目錄一．摘要…………………………4二．前言…………………………5三．正文…………………………63.1設(shè)計目的………………63.2設(shè)計要求………………………63.3硬件電路的設(shè)計………………63.3.1單片機總體設(shè)計原理…………63.3.2閃爍系統(tǒng)

…………73.3.3脈沖震蕩系統(tǒng)…………83.3.4核心控件…………83.3.5移位法…………93.3.6循環(huán)移位法…………103.3.7查表法……………………123.3.8復位電路…………13四．使用說明………………14五．流程圖設(shè)計………………16結(jié)論…………………………19結(jié)束語………………………20參考文獻……………………21成績評定表…………………22摘要近年來，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(shù)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(jié)構(gòu)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。單片機技術(shù)是電路設(shè)計中不可缺少的一部分，而本課題一單片機為核心，利用其中斷器和8個LED，設(shè)計一個彩燈控制器，通過鍵控讓發(fā)光二極管工作。前言電子技術(shù)是當今高新技術(shù)的“龍頭”，各先進國家無不把它放在優(yōu)先的發(fā)展的地位。電子技術(shù)是電類專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，課程的顯著特點之一是它的實踐性。要想很好的掌握電子技術(shù)，除了掌握基本器件的原理，還要掌握單片機技術(shù)，本課題就是利用單片機技術(shù)設(shè)計鍵控彩燈電路。一、設(shè)計目的通過課程設(shè)計的教學實踐，將課本所學應(yīng)用于實際中，縮小理論與實際的差距，記憶不學習、掌握單片機應(yīng)用系統(tǒng)的有關(guān)知識，加深了解單片機的工作原理。初步掌握簡單單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計、制作、調(diào)試的方法。是自己的設(shè)計水平和對所學的只是的應(yīng)用能力以及分析問題解決問題的能力得到全面提高。設(shè)計要求本課題一單片機為核心，利用其中斷器和8個LED，設(shè)計一個彩燈控制器。有以下功能：花型種類不少于四中，花型自擬；可用鍵控制彩燈按預(yù)設(shè)的花型進行變換；可用鍵控制分別用快/慢倆種節(jié)拍實現(xiàn)花型變換。三、硬件電路的設(shè)計單片機總體設(shè)計原理LED殘燈系統(tǒng)包括5大部分，閃爍系統(tǒng)發(fā)光二極管顯示器簡稱LED。這種燈具具有線路簡單、耗電少、成本少、壽命長等優(yōu)點，本系統(tǒng)輸出結(jié)果選用8個LED。LED有共陰共陽之分，本系統(tǒng)采用共陽型LED，其原理圖如圖所示，每段有8個發(fā)光二極管，公共端由8個發(fā)光二極管的陽極并接而成，正常顯示時公共端接高電平，各發(fā)光二極管是否點亮取決于各引腳上是否是低電平。彩燈閃爍由+5V電源和8個LED發(fā)光二極管，八個限壓電阻組成如下圖所示是彩燈閃爍系統(tǒng)的主要的外部可視部件。LED顯示器有兩種不同的形式：一種是8個發(fā)光二極管的陽極都連在一起的，稱之為共陽極LED顯示器：另一種是8個發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱之為共陰極LED顯示器。2、閃爍系統(tǒng)

發(fā)光二極管顯示器簡稱LED。這種燈具有線路簡單、耗電少、成本低、壽命長等優(yōu)點，本系統(tǒng)輸出結(jié)果選用8個LED。LED有共陰共陽之分，本系統(tǒng)采用共陽型LED，其原理圖如圖2所示，每端有8個發(fā)光二極管，公共端由8個發(fā)光二極管的陽極并接而成，正常顯示時公共端接高電平，各發(fā)光二極管是否點亮取決于各引腳上是否是低電平。彩燈閃爍由+5V電源和八個LED發(fā)光二極管，八個限壓電阻組成如下圖所示是彩燈閃爍系統(tǒng)的主要的外部可視部件。LED顯示器有兩種不同的形式：一種是8個發(fā)光二極管的陽極都連在一起的，稱之為共陽極LED顯示器；另一種是8個發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱之為共陰極LED顯示器。

由于系統(tǒng)要顯示的內(nèi)容比較簡單，顯示量不多，所以選用LED既方便又經(jīng)濟如下圖所示。脈沖震蕩系統(tǒng)為彩燈循環(huán)系統(tǒng)提供穩(wěn)定頻率波在由多片單片機組成的系統(tǒng)中，為了各單片機之間時鐘信號的同步，引入唯一的外部脈沖信號作為各單片機的振蕩脈沖。這時外部的脈沖信號是經(jīng)單片機89C52的XTAL2引腳注入的；如圖3所示4、核心控件89C52單片機是整個彩燈循環(huán)系統(tǒng)的核心是控制彩燈循環(huán)閃爍等等一切功能的部件；其中內(nèi)部有ROM、有RAM、有并行I/O口等，在52單片機內(nèi)部有一個CPU用來運算、控制，有四個并行I/O口，分別是P0、P1、P2、P3，有ROM，用來存放程序，有RAM，用來存放中間結(jié)果，此外還有定時/計數(shù)器，串行I/O口，中斷系統(tǒng)，以及一個內(nèi)部的時鐘電路。P1接口(P1.0~P1.7)；8位準雙向I/O接口,占1~8腳.準雙向接口是指該接口內(nèi)部有上拉電阻,能驅(qū)動4個LSTTL(低功耗肖脫基晶體管邏輯電路)負載.P1接口一般作通用I/O接口線使用.P2接口(P2..~P2.7);8位準雙向I/O接口,占21~28腳.能驅(qū)使動個LSTTL負載.如果系統(tǒng)接有外部存儲器,則CPU訪問外邊存儲器時,該口作高8位地址線使用.P3接口(P3.0~P3.7);8位準雙向I/O接口,占10~17腳.能驅(qū)動4個LSTTL負載.P3借口同時也是多功能接口,除可作通用I/O接口線使用外,其每一引腳還有第二功能。89C52單片機最小系統(tǒng)是指單片機要工作所必須保證的最低配置如圖4所示。5、移位法這是一種最易理解的方法，采用順序程序結(jié)構(gòu)，用位指令控制P1口的每一個位輸出高低電平，從而來控制相應(yīng)LED燈的亮滅。程序如下：ORG0000H；單片機上電后從0000H地址執(zhí)行AJMPSTART；跳轉(zhuǎn)到主程序存放地址處ORG0030H；設(shè)置主程序開始地址START：MOVSP，#60H；設(shè)置堆棧起始地址為60HCLRP1.0；P1.0輸出低電平，使LED1點亮ACALLDELAY；調(diào)用延時子程序SETBP1.0；P1.0輸出高電平，使LED1熄滅CLRP1.1；P1.1輸出低電平，使LED2點亮ACALLDELAY；調(diào)用延時子程序SETBP1.1；P1.1輸出高電平，使LED2熄滅CLRP1.2；P1.2輸出低電平，使LED3點亮ACALLDELAY；調(diào)用延時子程序SETBP1.2；P1.2輸出高電平，使LED3熄滅CLRP1.3；P1.3輸出低電平，使LED4點亮ACALLDELAY；調(diào)用延時子程序SETBP1.3；P1.3輸出高電平，使LED4熄滅CLRP1.4；P1.4輸出低電平，使LED5點亮ACALLDELAY；調(diào)用延時子程序SETBP1.4；P1.4輸出高電平，使LED5熄滅CLRP1.5；P1.5輸出低電平，使LED6點亮ACALLDELAY；調(diào)用延時子程序SETBP1.5；P1.5輸出高電平，使LED6熄滅CLRP1.6；P1.6輸出低電平，使LED7點亮ACALLDELAY；調(diào)用延時子程序SETBP1.6；P1.6輸出高電平，使LED7熄滅CLRP1.7；P1.7輸出低電平，使LED8點亮ACALLDELAY；調(diào)用延時子程序SETBP1.7；P1.7輸出高電平，使LED8熄滅ACALLDELAY；調(diào)用延時子程序AJMPSTART；8個LED流了一遍后返回到標號START處再循環(huán)DELAY：；延時子程序MOVR0，#255；延時一段時間D1：MOVR1，#255DJNZR1，$DJNZR0，D1RET；子程序返回END；程序結(jié)束6、循環(huán)移位法在上個程序中我們是逐個控制P1端口的每個位來實現(xiàn)的，因此程序顯得有點復雜，下面我們利用循環(huán)移位指令，采用循環(huán)程序結(jié)構(gòu)進行編程。我們在程序一開始就給P1口送一個數(shù)，這個數(shù)本身就讓P1.0先低，其他位為高，然后延時一段時間，再讓這個數(shù)據(jù)向高位移動，然后再輸出至P1口，這樣就實現(xiàn)“流水”效果啦。由于8051系列單片機的指令中只有對累加器ACC中數(shù)據(jù)左移或右移的指令，因此實際編程中我們應(yīng)把需移動的數(shù)據(jù)先放到ACC中，讓其移動，然后將ACC移動后的數(shù)據(jù)再轉(zhuǎn)送到P1口，這樣同樣可以實現(xiàn)“流水”效果。具體編程如下所示。ORG0000H；單片機上電后從0000H地址執(zhí)行AJMPSTART；跳轉(zhuǎn)到主程序存放地址處ORG0030H；設(shè)置主程序開始地址START：MOVSP，#60H；設(shè)置堆棧起始地址為60HMOVA，#0FEH；ACC中先裝入LED1亮的數(shù)據(jù)（二進制的11111110）MOVP1，A；將ACC的數(shù)據(jù)送P1口MOVR0，#7；將數(shù)據(jù)再移動7次就完成一個8位流水過程LOOP：RLA；將ACC中的數(shù)據(jù)左移一位MOVP1，A；把ACC移動過的數(shù)據(jù)送p1口顯示ACALLDELAY；調(diào)用延時子程序DJNZR0，LOOP；沒有移動夠7次繼續(xù)移動AJMPSTARTDELAY：；延時子程序MOVR0，#255；延時一段時間D1：MOVR1，#255DJNZR1，$DJNZR0，D1RET；子程序返回END；程序結(jié)束7、查表法上面的兩個程序都是比較簡單的流水燈程序，“流水”花樣只能實現(xiàn)單一的“從左到右”流方式。運用查表法所編寫的流水燈程序，能夠?qū)崿F(xiàn)任意方式流水，而且流水花樣無限，只要更改流水花樣數(shù)據(jù)表的流水數(shù)據(jù)就可以隨意添加或改變流水花樣，真正實現(xiàn)隨心所欲的流水燈效果。我們首先把要顯示流水花樣的數(shù)據(jù)建在一個以TAB為標號的數(shù)據(jù)表中，然后通過查表指令“MOVCA，@A+DPTR”把數(shù)據(jù)取到累加器A中，然后再送到P1口進行顯示。具體源程序如下，TAB標號處的數(shù)據(jù)表可以根據(jù)實現(xiàn)效果的要求任意修改。ORG0000H；單片機上電后從0000H地址執(zhí)行AJMPSTART；跳轉(zhuǎn)到主程序存放地址處ORG0030H；設(shè)置主程序開始地址START：MOVSP，#60H；設(shè)置堆棧起始地址為60HMOVDPTR，#TAB；流水花樣表首地址送DPTRLOOP：CLRA；累加器清零MOVCA，@A+DPTR；取數(shù)據(jù)表中的值CJNEA，#0FFH，SHOW；檢查流水結(jié)束標志AJMPSTART；所有花樣流完，則從頭開始重復流SHOW：MOVP1，A；將數(shù)據(jù)送到P1口ACALLDELAY；調(diào)用延時子程序INCDPTR；取數(shù)據(jù)表指針指向下一數(shù)據(jù)AJMPLOOP；繼續(xù)查表取數(shù)據(jù)DELAY：MOVR0，#255；延時一段時間D1：MOVR1，#255DJNZR1，$DJNZR0，D1RET；子程序返回；下面是流水花樣數(shù)據(jù)表，用戶可據(jù)要求任意編寫TAB：DB11111110B；二進制表示的流水花樣數(shù)據(jù)，從低到高左移DB11111101BDB11111011BDB11110111BDB11101111BDB11011111BDB10111111BDB01111111BDB01111111B；二進制表示的流水花樣數(shù)據(jù)，從高到低右移DB10111111BDB11011111BDB11101111BDB11110111BDB11111011BDB11111101BDB11111110BDB0FEH，0FDH，0FBH，0F7H；十六進制表示的流水花樣數(shù)據(jù)DB0EFH，0DFH，0BFH，7FHDB7FH，0BFH，0DFH，0EFHDB0F7H，0FBH，0FDH，0FEH??DB0FFH；流水花樣結(jié)束標志0FFHEND；程序結(jié)束8、復位電路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PC之外，復位操作還對其它一些專用寄存器有影響，它們的復位狀態(tài)如表1所示：單片機的RST管腳為主機提供了一個外部復位信號輸入口。復位信號是高電平有效，高電平有效的持續(xù)時間為2個機器周期以上。單片機的復位方式可由手動復位方式完成。復位電路如圖所示四、使用說明1、花型選擇按鈕，每按一次切換一次花型，循環(huán)切換4種花型。2、復位開關(guān)，返回第一種花型及慢速狀態(tài)。3、快慢控制按鈕，用于快/慢兩種節(jié)拍的切換。五、流程圖設(shè)計#include<reg52.h>unsignedcharkey=1;bitspeed=0;voiddelay(){unsignedintj,k;if(speed==0){for(k=0;k<1000;k++)for(j=0;j<100;j++);}else{for(k=0;k<1000;k++)for(j=0;j<20;j++);}}voidint_init(){IT0=1;IT1=1;EX1=1;EX0=1;EA=1;}voidshow1(void){unsignedchari;while(1){if(key!=1)break;for(i=0;i<8;i++){if(key!=1)break;P1=~(1<<i);delay();｝｝｝voidshow2(void){unsignedchari;while(1){if(key!=2)break;for(i=0;i<8;i++){if(i<7)P1=~(3<<i);elseP1=~(0x81);delay();if(key!=2)break;}}}voidshow3(void){while(1){if(key!=3)break;P1=0xaa;delay();P1=0x55;delay();}}voidshow4(void){while(1){if(key!=4)break;P1=~0x18;delay();if(key!=4)break;P1=~0x24;delay();if(key!=4)break;P1=~0x42;delay();if(key!=4)break;P1=~0x81;delay();}}main(){//timer_init();int_init();while(1){switch(key){case1:show1();break;case2:show2();break;case3:show3();break;case4:show4();break;default:show1();}}}voidinterrupt_int0()interrupt0{speed=~speed;}voidinterrupt_int1()interrupt2{key++;if(key==5){key=1;}當上述程序之一編寫好以后，我們需要使用編譯軟件對其編譯，得到單片機所能識別的二進制代碼，然后再用編程器將二進制代碼燒寫到單片機中，最后連接好電路通電，我們就看到LED1～LED8的“流水”效果了設(shè)計總結(jié)單片機是一門實踐性很強的課程，光光一個單片機并不能發(fā)揮什么作用，必須要和其它的芯片一起才能最大可能的發(fā)揮它的各種各樣的功能。為了做這個課程設(shè)計我查閱了不少單片機的資料，圖書館關(guān)于單片機的書基本上都被我們班同學借光了。上網(wǎng)查找相應(yīng)的資料和找老師指導；最后完成了這篇課程設(shè)計。在這次設(shè)計的過程中，軟件編程是比較難的環(huán)節(jié)，因為用的是匯編和C語言，匯編語言是低級語言，不像高級語言哪么直觀，算法的實現(xiàn)也比較困難，單片機課程設(shè)計重點就在于軟件算法的設(shè)計，需要有很巧妙的程序算法，才能實現(xiàn)LED燈的相應(yīng)的功能，在編程上需要花大量的時間在里面。結(jié)束語在這次設(shè)計中，我真誠地感謝老師和同學們的幫助，在他們的幫助下我順利的完成了此次設(shè)計也使我對單片機的一些相應(yīng)的周邊知識有了更進一步的了解。在做論文的過程中，老師又反復而耐心地給我指出問題的所在，并幫助我糾正了許多不妥之處。在做系統(tǒng)設(shè)計這一過程中，也給我提出了許多意見和建議，并交給我許多解決問題的技巧和方法。參考文獻[1]高峰.單片微型計算機原理與接口技術(shù).科學出版社，2007[2」武慶生，仇梅.單片機原