《单片机课程设计：彩灯控制器的设计说明》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机课程设计：彩灯控制器的设计说明（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 黄河科技学院课程设计任务书 工 学院 机械 系 机械设计制造及其自动化 专业 09 级 1 班学号 朱施泽 指导教师 郭晓君 题目: 彩灯控制器的设计 课程: 单片机课程设计 课程设计时间 2012年 12月21 日 至2012年1 月3日 共 2 周课程设计工作容与基本要求(设计要求、设计任务、工作计划、所需相关资料)（纸不够可加页）1设计要求利用AT89C51单片机作为微控制器，用16盏以上的LED小灯，实现至少4种彩灯灯光效果（不含全部点亮，全部熄灭）；可以用输入按钮在几种灯光效果间切换；可以通过按钮暂停彩灯效果，使小灯全亮，再次按下相同按钮后继续之前的效果。2. 设计任务与要求2.1
2、系统硬件电路设计根据该系统设计的功能要求选择所用元器件，设计硬件电路。要求用Proteus绘制整个系统电路原理图。2.2软件设计根据该系统要求的功能进行软件设计，绘制整个系统的软件流程图；根据流程图编写程序并汇编调试通过；列出软件清单，软件清单要求逐条加以注释。2.3 Proteus仿真用Proteus对系统进行仿真并进行软硬件调试。2.4 编写设计说明书容包括任务书、设计方案分析、硬件部分设计、软件部分设计、调试结果整理分析、设计调试的心得体会等，字数不少于4000字；硬件部分设计要绘制整个系统电路原理图，对各部分电路设计原理做出说明；软件设计部分要绘制整个系统及各部分的软件流程图，列出程序
3、清单，逐条加以注释，并在各功能块前加程序功能注释。3工作计划 序号设计容所用时间1布置任务及调研天3制作与调试天4撰写设计报告书2天合 计14天4主要参考资料单片机课程设计指导书 皮大能 理工大学2010.78051单片机实践与应用 吴金戎 清华大学2003.8单片机技术基础教程与实践 夏路易 电子工业2008.1MCS-51单片机原理接口及应用王质朴 理工大学2009.11 基于Proteus的单片机系统设计与仿真实例 辉平 机械工业 2009.7 指导老师签字: 日 期: 目 录1 系统硬件设计41.1 电路设计41.2 主要元器件介绍51.2.1 AT89c51单片机芯片介绍51.2.2
4、 主要特性52 系统软件设计72.1 综述72.2 主程序及流程图72.2.1 主程序72.3 子程序的编程思路82.3.1延迟子程序流程图93 系统调试与仿真分析113.1 软件调试113.1.1 单片机C语言113.1.2 Keil uVision2113.1.3 Proteus123.2 软件仿真结果及分析133.2.1闪光效果一：单灯向里移动133.2.2闪光效果二：流水左移143.2.3闪光效果三：3灯走马右移153.2.4闪光效果三：红色流水外移动164 致175 参考文献18附录 程序代码181 系统硬件设计整个系统以AT-89C51单片机作为主控核心，与发光二极管LED等较少的
5、辅助硬件电路相结合，利用软件实现对LED彩灯进行控制。本系统具有体积小、硬件少、电路结构简单及容易操作等优点。1.1 电路设计彩虹灯控制器电路见【图1】。其主要设计器件有AT89C51，复位电路，时钟电路，5个按钮（其中一个为检测按钮）。通过软件设计，使单片机P0和P1作为LED驱动信号输出口，4个外部按钮作为按钮输入口。图1 彩虹灯控制器电路图1.2 主要元器件介绍1.2.1 AT89c51单片机芯片介绍AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMO
6、S8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。1.2.2 主要特性与MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环 数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源 可编程串行通道低功耗的闲置
7、和掉电模式片振荡器和时钟电路；1.2.3引脚定义及功能见【图2】。图2 AT89C51引脚图（1） 输入输出引脚（P0、P1和P2端口引脚）P0P3是89C51与外界联系的4个8位双向并行I/O口。本设计中P0和P1口作为LED驱动信号输出口，P2口与4个按钮连接作为按钮输入口，控制4中彩虹灯效果。（2） AT89C51单片机的基本结构见【图3】图3 AT89C51基本结构2 系统软件设计2.1 综述本次的任务是设计一个基于单片机的LED彩灯控制器，需要循环运行四种以上预设的彩灯闪烁方案，这里的各种的方案还有显示方式都是由单片机部的程序控制。在这里我将16个发光二极管分别接在P0和P1口，通过
8、程序控制这两个端口的电平高低，将16个发光二极管的负极接P0和P1口，正极接外部高电平，即P0和P1口的相应端口为低电平时LED就能被点亮。再通过程序循环的让各个端口以不同的方式点亮来达到各种花样的效果，并且当中要有一定的延时，延时时间小于人眼视觉暂留时间，否则人眼看上去每个灯都是亮的也就没有实际效果。设计的LED彩灯系统分为两部分，即AT89C51主控模块和发光二极管LED受控模块。整个系统工作由软件程序控制运行，同时根据不同的需要，用户可以在LED彩灯工作时通过主控模块上的按钮来实现4种彩灯灯光效果（不含全部点亮，全部熄灭）。模块功能：该部分主要涉及功能的实现方式，即程序编写。程序要实现的
9、功能包括读按键，通过对读入按键的值控制LED点亮方式。键盘有5个按键，其中K1、K2、K3、K4控制LED点亮模式。2.2 主程序及流程图2.2.1 主程序AT89C51通过编写程序应完成以下功能：通过P0口和P1控制发光二极管LED的亮与灭，从而实现多种闪烁方案； 用16 盏以上的LED小灯，实现至少4种彩灯灯光效果（不含全部点亮，全部熄灭）。用输入按钮在几种灯光效果间转换。按照上述要求即可写出主程序代码并绘制出主程序流程图。2.2.2 主程序流程图 开始 扫描按键 按钮一 否 按钮二 是 否按钮三 效果一 是 否 效果二 按钮四 是 效果三 否 是 效果四2.3 子程序的编程思路虽然大致的
10、流程图已经绘制完毕，但编程过程中会遇到更加具体的问题，需要编制一些子程序来解决，以下是一些主要子程序的流程图绘制思路。2.3.1延迟子程序流程图数码管的显示必须有足够长的时间长到肉眼能够察觉到，因此在点亮数码管时要给 开始予其一个适当的延迟。触发时间i0 否 调用 是 计时 j 125 否 是 输出信号0 一个机器周期包括12个时钟周期。单片机AT89C51工作于12M晶振，它的时钟周期是1/12（微秒）。它的一个机器周期是12*（1/12）也就是1微秒。一共执行1000次，正好1000微秒，也就是1毫秒。2.3.2按键扫描子程序 按键扫描子程序用来检测并识别外部输入按钮的输入信号。void
11、KeyScan()if(P2=0xf7) ys1ms(100);if(P2=0xf7)flag=0xf7;if(P2=0xfb)ys1ms(100);if(P2=0xfb)flag=0xfb;if(P2=0xfd)ys1ms(100);if(P2=0xfd)flag=0xfd;if(P2=0xfe)ys1ms(100);if(P2=0xfe)flag=0xfe;其中的状态标志分别为：0xfe为按键1标志 ，0xfd为按键2标志 ，0xfb为按键3标志，0xf7为按键4标。3 系统调试与仿真分析3.1 软件调试本次所有软体程序均采用C51语言编写，程序写完后要对其编译，在Proteus软件里实现硬件电路仿真。下面分别简单介绍单片机C语言和这两款软件。3.1.1 单片机C语言单片机C语言程序设计不同于通用计算机
