單片機課程設(shè)計--五彩燈控制器

1、<p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p>　　課程名稱： 《單片機技術(shù)課程設(shè)計》 </p><p>　　課題名稱： 五彩燈控制器 </p><p>　　系 部： 電氣與信息工程學院 </p><p>　　專業(yè)班級：

2、自動化09103 </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　完成時間： 2012年6月15日 </p><p>　　報告成績：

3、 </p><p>　　目 錄</p><p><b>　　一 設(shè)計題目3</b></p><p><b>　　二 設(shè)計要求3</b></p><p>　　三 設(shè)計作用及軟件3</p><p>　　四 所用設(shè)備與目的3</

4、p><p>　　五 系統(tǒng)設(shè)計方案3</p><p>　　1 系統(tǒng)總體設(shè)計3</p><p>　　2 系統(tǒng)工作原理4</p><p>　　六 系統(tǒng)硬件設(shè)計7</p><p>　　1 單片機最小系統(tǒng)7</p><p>　　2 單元電路設(shè)計8</p><p>

5、;　　七 系統(tǒng)軟件設(shè)計10</p><p>　　1 主程序流程設(shè)計10</p><p>　　2 子程序設(shè)計.............................................................................13</p><p>　　八 實驗調(diào)試結(jié)果...........................

6、................................................14</p><p>　　九 設(shè)計中的問題及解決方法........................................................19</p><p>　　十 設(shè)計心得.............................................

7、.....................................19</p><p>　　十一 參考文獻..............................................................................20</p><p>　　十二 程序清單.......................................

8、.......................................20</p><p><b>　　一 設(shè)計題目</b></p><p><b>　　五彩燈控制器</b></p><p><b>　　二 設(shè)計要求</b></p><p>　　8個彩燈的控制電路的任

9、務為：用AT89C51單片機設(shè)計</p><p>　　設(shè)計5個按鍵實現(xiàn)對8個LED的控制，并利用數(shù)碼管顯示按下的按鍵號，5個按鍵對應的功能為：</p><p>　　1號鍵：此鍵按下，對應所有的燈都熄滅；2號鍵：此鍵按下，LED1----LED8流動點亮；3號鍵：此鍵按下，LED1----LED8依次點亮；4號鍵：此鍵按下，LED1、LED3、LED5、LED7和LED2、LED4、LED6

10、、LED8輪流點亮。5號鍵：此鍵按下，LED1——LED8閃爍。</p><p>　　三 設(shè)計作用與目的</p><p>　　1)了解單片機的基本原理及相關(guān)的簡單應用。</p><p>　　2)掌握用單片機設(shè)計系統(tǒng)的一般步驟。</p><p>　　3)了解LED數(shù)碼管的基本知識和驅(qū)動方法。</p><p>　　4)掌

11、握單片機系統(tǒng)各個組成部分的作用以及分布位置。</p><p>　　5)學會運用單片機的硬件資源。</p><p>　　四 所用設(shè)備及軟件</p><p>　　AT89C51及其他小工具 Proteus</p><p><b>　　五 系統(tǒng)設(shè)計方案</b></p><p><b>　　

12、1 系統(tǒng)總體設(shè)計</b></p><p>　　軟件方面：通過匯編語言編程實現(xiàn)不同要求的狀態(tài)，由延時程序?qū)崿F(xiàn)1秒的延時時間。</p><p>　　硬件方面：彩燈啟動與停止由P1.6和P1.7口進行控制，彩燈的顯示狀態(tài)由AT89C51的P2口輸出顯示。芯片的控制由AT89C51的外接晶振和復位電路進行控制。</p><p>　　所謂接口是CPU與外界的連接

13、部件，以實現(xiàn)CPU與外部設(shè)備的耦合和匹配。本課題只要求外接晶振電路、復位電路、控制電路、顯示接口電路。根據(jù)總體設(shè)計要求，確定系統(tǒng)功能接口，設(shè)計出系統(tǒng)的電路原理圖（如圖3-1所示）。顯示設(shè)備為8個LED燈，采用共陽極接法。利用89C51的P2口進行顯示輸出和P1.6和P1.7進行啟動和停止控制。五彩燈分為 2部分，即彩燈控制器（主控模塊）和顯示模塊（受控模塊）。整個系統(tǒng)工作由軟件程序控制運行，根據(jù)需要，用戶可以在 LED 彩燈工作時通過主

14、控模塊上的按鍵來控制LED彩燈的不同的點亮模式。上電后系統(tǒng)經(jīng)過初始化，直接進入一號功能鍵模式。再等待按鍵輸入控制信號控制中斷的來臨并掃描按鍵進入中斷子服務程序?qū)崿F(xiàn)1鍵、2鍵、3鍵、4鍵和5鍵的各種功能。LED 彩燈控制器按照程序設(shè)定好的按下不同按鍵實現(xiàn)不同的5個亮燈花樣模式并顯示按下的是幾號功能鍵。七段碼 LED 顯示器用來顯示當前是幾號鍵已經(jīng)按下，這兩個功能都是通過查詢而進入不同的中斷子程序。</p><p>

15、　　圖1 系統(tǒng)電路原理圖</p><p><b>　　2 系統(tǒng)工作原理</b></p><p>　　此次使設(shè)計一個能控制八路彩燈的控制器，其中彩燈用發(fā)光二極管模擬。由P1.6和P1.7口控制電路啟動與停止，根據(jù)彩燈的亮滅要求，利用數(shù)據(jù)指針查表，將查到的內(nèi)容送給P2口進行顯示。若查到的內(nèi)容為跳出代碼就重新開始循環(huán)</p><p>　　AT8

16、9C51外形及引腳排列如圖所示：</p><p>　　圖2 AT89C51引腳圖</p><p><b>　　管腳說明：</b></p><p>　　Vcc:+5V電源輸入端。</p><p>　　Vss：電源接地端。</p><p>　　XTAL1：片內(nèi)放大器輸入端。</p>&

17、lt;p>　　XTAL2：片內(nèi)放大器輸出端。</p><p>　　RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 </p><p>　　P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原

18、碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 </p><p>　　P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 </p><p>　　P2口：P2口

19、為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程

20、和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 </p><p>　　P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 </p><p>　　ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在F

21、LASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 </p>&l

22、t;p>　　PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。 </p><p>　　EA/VPP：當EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。</p>

23、<p>　　XTAL1和XTAL2：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。</p><p><b>　　六 系統(tǒng)硬件設(shè)計</b></p><p>　　1 單片機最小系統(tǒng)</p><p>　　1.1 外接晶振電路及延時電路</p><p>　　每個單片機系統(tǒng)里都有晶振，他結(jié)合單片機內(nèi)部的電路，產(chǎn)

24、生單片機所必須的時鐘頻率，單片機的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個基礎(chǔ)上的，晶振的提供的時鐘頻率越高，那單片機的運行速度也就越快。晶振用一種能把電能和機械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。外接晶振電路是向AT89C51芯片提供基準頻率。外接晶振及延時電路圖如下：</p><p>　　圖3 外接晶振電路</p><p><b>　　圖4 延時電路<

25、/b></p><p><b>　　2 單元電路設(shè)計</b></p><p>　　2.1 控制電路 </p><p>　　利用單片機芯片AT89C51的P1.6和P1.7口進行彩燈的啟動和停止這兩個狀態(tài)的控制，如果按下P1.6的開關(guān)按鈕彩燈就啟動，當按下P1.7的按鈕時彩燈就立即停止（全部熄滅）?？刂齐娐穲D如下：</p>

26、<p><b>　　圖5 控制電路圖</b></p><p><b>　　2.2 顯示電路</b></p><p>　　八個彩燈的顯示依靠P2口來控制進行亮或滅顯示，采用共陽極接法，其中在線路中加限流電阻對芯片的保護。其顯示電路圖如下:</p><p>　　圖6 顯示電路 </p>&l

27、t;p>　　2.3 系統(tǒng)硬件原理電路圖</p><p>　　將AT89C51芯片、外接晶振電路、復位電路、控制電路和顯示電路等資料匯集起來，熟悉芯片個引腳的功能及連接方法，繪制如下系統(tǒng)硬件原理電路圖：</p><p>　　圖7 系統(tǒng)硬件原理圖</p><p><b>　　七 系統(tǒng)軟件設(shè)計</b></p><p&

28、gt;　　表一 主程序流程圖</p><p>　　void main()</p><p>　　{ P0=0xc0;</p><p><b>　　if(k1==0)</b></p><p>　　{ P0= 0xf9;</p><p><b>　　P2=0x00;}</b>

29、;</p><p><b>　　if(k2==0)</b></p><p>　　{ P0= 0xa4;</p><p><b>　　P2=0x01;</b></p><p>　　delay(500);</p><p><b>　　P2=0x02;</b&g

30、t;</p><p>　　delay(500);</p><p><b>　　P2=0x04;</b></p><p>　　delay(500);</p><p><b>　　P2=0x08;</b></p><p>　　delay(500);</p><

31、p><b>　　P2=0x10;</b></p><p>　　delay(500);</p><p><b>　　P2=0x20;</b></p><p>　　delay(500);</p><p><b>　　P2=0x40;</b></p><p&

32、gt;　　delay(500);</p><p><b>　　P2=0x80;</b></p><p>　　delay(500);}</p><p><b>　　if(k3==0)</b></p><p>　　{P0=0xb0;</p><p><b>　　P2=

33、0x01;</b></p><p>　　delay(500);</p><p><b>　　P2=0x03;</b></p><p>　　delay(500);</p><p><b>　　P2=0x07;</b></p><p>　　delay(500);<

34、;/p><p><b>　　P2=0x0f;</b></p><p>　　delay(500);</p><p><b>　　P2=0x1F;</b></p><p>　　delay(500);</p><p><b>　　P2=0x3F;</b></

35、p><p>　　delay(500);</p><p><b>　　P2=0x7F;</b></p><p>　　delay(500);</p><p><b>　　P2=0xFF;</b></p><p>　　delay(1000);}</p><p>

36、<b>　　if(k4==0)</b></p><p>　　{ P0=0x99;</p><p><b>　　{P2=0x55;</b></p><p>　　delay(500);</p><p><b>　　P2=0xaa;</b></p><p>　

37、　delay(500);}}</p><p><b>　　if(k5==0)</b></p><p>　　{ P0=0x92;</p><p><b>　　P2=0xff;</b></p><p>　　delay(500);</p><p><b>　　P2=0x0

38、0;</b></p><p>　　delay(500);}}</p><p>　　功能說明：圖1主程序流程圖，編寫匯編主程序，開始給堆棧初始化，把P1復位也就讓彩燈一開始處于滅的狀態(tài)，把所有標志位復位，否則下次運行時容易出錯，。給流動代碼復初值，然后調(diào)用鍵盤程序看是否有鍵按下沒有就跳轉(zhuǎn)顯示程序返回，F(xiàn)0為則調(diào)用功能鍵處理程序然后在調(diào)用顯示程序返回循環(huán)。</p>&

39、lt;p><b>　　2 子程序設(shè)計</b></p><p>　　表2 延時子程序流程圖</p><p>　　void delay(unsigned int i)//延時子程序{</p><p>　　unsigned int j;</p><p>　　while(i--)</p><p&g

40、t;　　{ for(j=0;j<115;j++)</p><p><b>　　{;} } }</b></p><p><b>　　八 實驗調(diào)試結(jié)果</b></p><p>　　圖8 未按鍵之前的仿真圖</p><p>　　剛開始時所有LED燈全部亮，數(shù)碼管顯示0.</p>&

41、lt;p>　　圖9 按1號鍵仿真圖</p><p>　　1號鍵按下后，產(chǎn)生中斷，硬件自身識別外部中斷0或1,并掃描鍵盤進入相應的中斷子程序。此時產(chǎn)生外部中斷并掃描鍵盤進入子程序?qū)崿F(xiàn)1號鍵功能，LED彩燈為全滅，LED數(shù)碼管顯示1，此后一直循環(huán)此功能直到下一個中斷產(chǎn)生才結(jié)束。</p><p>　　圖10 按2號鍵仿真圖</p><p>　　關(guān)閉1號鍵，2號鍵按

42、下后，產(chǎn)生中斷，硬件自身識別INTT0或INTT1并掃描鍵盤進入相應的中斷子程序。此時產(chǎn)生INTT0中斷并掃描鍵盤進入子程序?qū)崿F(xiàn)2號鍵功能，LED1----LED8流動點亮，LED數(shù)碼管顯示2，此后一直循環(huán)此功能直到下一個中斷產(chǎn)生才結(jié)束。</p><p>　　圖11 按3號鍵仿真圖</p><p>　　關(guān)閉2號鍵，3號鍵按下后，產(chǎn)生中斷，硬件自身識別INTT0或INTT1并掃描鍵盤進入相

43、應的中斷子程序。此時產(chǎn)生INTT0中斷并掃描鍵盤進入子程序?qū)崿F(xiàn)3號鍵功能，LED1----LED8依次點亮，LED數(shù)碼管顯示3，此后一直循環(huán)此功能直到下一個中斷產(chǎn)生才結(jié)束。</p><p>　　圖12 按4號鍵仿真圖</p><p>　　關(guān)閉2號鍵，4號鍵按下后，產(chǎn)生中斷，硬件自身識別INTT0或INTT1并掃描鍵盤進入相應的中斷子程序。此時產(chǎn)生INTT0中斷并掃描鍵盤進入子程序?qū)崿F(xiàn)4號

44、鍵功能，LED1、LED3、LED5、LED7和LED2、LED4、LED6、LED8輪流點亮，LED數(shù)碼管顯示4，此后一直循環(huán)此功能直到下一個中斷產(chǎn)生才結(jié)束。</p><p>　　圖13 按5號鍵仿真圖</p><p>　　5號鍵按下后，產(chǎn)生中斷，硬件自身識別INTT0或INTT1并掃描鍵盤進入相應的中斷子程序。此時產(chǎn)生INTT0中斷并掃描鍵盤進入子程序，LED數(shù)碼管顯示鍵號5，等上

45、一次顯示周期完畢后實現(xiàn)4號鍵功能，LED1——LED8閃爍，此后一直循環(huán)此功能直到下一個中斷產(chǎn)生才結(jié)束。 </p><p>　　九 設(shè)計中的問題及解決方法 </p><p>　　接到老師發(fā)的課程設(shè)計后我按著書和自己的思路編寫程序，編寫后進行軟件仿真調(diào)試發(fā)現(xiàn)當我按下2號鍵時沒有出現(xiàn)后面的LED燈依次點亮，出現(xiàn)了前面的燈點亮后面的燈就滅了，最后我在程序中添加了delay（500

46、）后，在編譯運行仿真不會出現(xiàn)剛剛的情況經(jīng)過調(diào)試我的仿真結(jié)果基本符合設(shè)計要求。</p><p><b>　　十 設(shè)計心得</b></p><p>　　回顧此次單片機課程設(shè)計，我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在接近四星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，

47、才能提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，比如說不懂一些元器件的使用方法，對單片機結(jié)構(gòu)掌握得不好……通過這次課程設(shè)計之后，一定把以前所學過的知識重新溫故。</p><p>　　這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多問題，最后在梅英老師的指導下，終于迎刃而解。</p>

48、;<p>　　俗話說“好的開始是成功的一半”。說起課程設(shè)計，我認為最重要的就是做好設(shè)計的預習，認真的研究老師給的題目，選一個自己有興趣的題目。其次，老師對實驗的講解要一絲不茍的去聽去想，因為只有都明白了，做起設(shè)計就會事半功倍，如果沒弄明白，就迷迷糊糊的去選題目做設(shè)計，到頭來一點收獲也沒有。最后，要重視程序的模塊化，修改的方便，也要注重程序的調(diào)試，掌握其方法。 </p><p>　　在這次難得的課程設(shè)

49、計過程中我鍛煉了自己的思考能力和動手能力。通過題目選擇和設(shè)計電路的過程中，加強了我思考問題的完整性.</p><p><b>　　十一 參考文獻</b></p><p>　　何立民.《單片機應用技術(shù)選編》，北京：北京航空大學出版社，1998</p><p>　　張毅剛.《新編51單片機應用設(shè)計（第三版）》，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，200

50、8</p><p>　　陳堂敏.劉煥平主編.《單片機原理與應用》,北京:北京理工大學出版社,2007</p><p>　　十二 程序清單 </p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　sbit k1=P1^0;</p>

51、<p>　　sbit k2=P1^1;</p><p>　　sbit k3=P1^2;</p><p>　　sbit k4=P1^3;</p><p>　　sbit k5=P1^4;</p><p>　　unsigned char i;</p><p>　　void delay(unsigned int i

52、)//延時子程序</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int j;</p><p>　　while(i--)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(j=0;j<115;j++)</p>

53、<p><b>　　{;}</b></p><p><b>　　} }</b></p><p>　　void main()</p><p>　　{ P0=0xc0;</p><p><b>　　if(k1==0)</b></p><p>

54、;　　{ P0= 0xf9;</p><p><b>　　P2=0x00;}</b></p><p><b>　　if(k2==0)</b></p><p>　　{ P0= 0xa4;</p><p><b>　　P2=0x01;</b></p><p

55、>　　delay(500);</p><p><b>　　P2=0x02;</b></p><p>　　delay(500);</p><p><b>　　P2=0x04;</b></p><p>　　delay(500);</p><p><b>　　P2=

56、0x08;</b></p><p>　　delay(500);</p><p><b>　　P2=0x10;</b></p><p>　　delay(500);</p><p><b>　　P2=0x20;</b></p><p>　　delay(500);<

57、;/p><p><b>　　P2=0x40;</b></p><p>　　delay(500);</p><p><b>　　P2=0x80;</b></p><p>　　delay(500);}</p><p><b>　　if(k3==0)</b><

58、;/p><p>　　{ P0=0xb0;</p><p><b>　　P2=0x01;</b></p><p>　　delay(500);</p><p><b>　　P2=0x03;</b></p><p>　　delay(500);</p><p&

59、gt;<b>　　P2=0x07;</b></p><p>　　delay(500);</p><p><b>　　P2=0x0f;</b></p><p>　　delay(500);</p><p><b>　　P2=0x1F;</b></p><p>

60、;　　delay(500);</p><p><b>　　P2=0x3F;</b></p><p>　　delay(500);</p><p><b>　　P2=0x7F;</b></p><p>　　delay(500);</p><p><b>　　P2=0xF

61、F;</b></p><p>　　delay(1000);}</p><p><b>　　if(k4==0)</b></p><p>　　{ P0=0x99;</p><p><b>　　{P2=0x55;</b></p><p>　　delay(500);&

62、lt;/p><p><b>　　P2=0xaa;</b></p><p>　　delay(500);}}</p><p><b>　　if(k5==0)</b></p><p>　　{ P0=0x92;</p><p><b>　　P2=0xff;</b&g