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1、基于单片机的广告彩灯Xxxxxxxx 计算机科学与技术 15555555555 xxxxx 指导教师：xxxx【摘 要】 AT89C51单片机是一种带4K字节闪烁可编程可檫除只读存储器的低电压，高性能的CMOS 8位微处理器，AT89C51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。本设计是基于AT89C51单片机的广告彩灯，利用在超想3000TC开放式综合实验/仿真系统上实现具有广告彩灯效果。在硬件允许的条件下用汇编语言实现模拟效果，具体实现的功能有：键盘扫描功能，LED八段数码管的显示功能，五种模式的彩灯效果功能，点阵广告屏显示功能等。【关键词】 单片机；电路控制；彩灯；AT
2、89C51 目 录1引言12关于单片机12.1.单片机及本系统所用的AT89C51单片机介绍12.2.单片机的分类22.3.单片机的发展与应用22.4.广告彩灯介绍23系统设计33.1.设计要求33.1.1硬件电路设计33.1.2软件设计33.2.总体设计方案33.3.系统简要原理介绍44设计软件及关键元器件简单44.1.KEIL简介45各模块显示原理55.1.广告彩灯显示电路原理55.2.点阵LCD液晶显示屏原理55.3.控制电路原理65.4.晶体振荡与复位电路设计65.5.仿真器上电路原理65.5.1中断原理65.5.2数据串并传输原理65.5.3 LED数码显示原理75.5.4彩灯显示原
3、理75.5.5键盘扫描原理86软件设计86.1.主程序流程图86.2.发光二极管显示流程图96.3.LED八段数码管显示流程图106.4.键盘扫描流程图116.5.点阵LCD液晶显示屏程序流程图127调试及性能分析127.1.实验器材及硬件连线127.2.软件运行127.3.实验效果显示128总 结14附录一 元器件清单一览表15附录二 程序清单15参考文献301引言随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到广告彩灯。LED广告彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用 彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。基于单片机的广告彩灯是利用单片机来控
4、制彩灯以致达到广告的效果。自20世纪80年代后期开始，随着LED制造技术的不断完善，在国外得到了广泛的应用。在我国改革开放之后，特别是进入90年代国民经济高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈，广告彩灯的出现正好适应了这一市场形势，因而在广告彩灯的设计制造技术与应用水平上都得到了迅速的提高。广告彩灯经历了从单色、双色，到图象广告灯，一直到今天的全彩色广告灯的发展过程。无论在期间的性能（提高LED亮度及实现控制更加多样化等）和系统的组成（计算机化的硬件系统）等方面都取得了长足的进步。目前已经达到的超高亮度全彩色广告灯的水平，可以说能够满足各种应用条件的要求。其应用领域已经遍及交通、证券、电信
5、、广告、宣传等各个方面。我国广告彩灯的发展可以说基本上与世界水平同步，至今已经形成了一个具有相当发展潜力的产业。应该指出的是，我国LED产业不但在应用技术上取得了巨大的成功，而且在创新能力上有出色的表现。经过我们广告彩灯业的不断发展，目前，我国已有多种样式新颖，功能齐全的广告灯。例如：三路广告彩灯，红外遥控的广告彩灯，音乐循环彩灯，自动切换色光双向流彩灯，收音机附加广告彩灯，追逐式广告彩灯等。基于单片机的广告彩灯在日常生活中的应用无处不在，其结构、电路简单、花型容量大，体积小，功耗低，可靠性高，成本低廉，在目前城市个性化的要求下，在大型灯会、舞台灯光控制、广场灯光控制场所等有具有极好的市场前景
6、。单片机广告彩灯控制电路大体上可分两大类：一类是单片机固化程序控制器，这类控制器也称专用彩灯控制器，它是把彩灯闪烁变化的程序在制作集成芯片时，就已设计好，并固化在芯片内，用户只需配接适当的电源及外电路，就可按块内程序闪烁发光。另一类就是单片机编程控制器，这类控制器的闪光程序，并没有事先设计好，用户要制作这类彩灯控制器，就要根据闪光变化的需要来设计程序，然后依靠计算机或仿真器的帮助把编好程序烧录到单片机内，用户只要连接好电源与外电路，彩灯便可按照厂家设计的程序闪烁。2关于单片机2.1.单片机及本系统所用的AT89C51单片机介绍单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集
7、成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上,本次设计采用的是AT89C51.单片89C51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CMOS8位微处理器，俗称单片机。89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可
8、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89C51是一种高效微控制器，89C2051是它的一种精简版本。89C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机89C51主要包括算术/逻辑部件ALU、累加器A（有时也称ACC）、只读存储器ROM、随机存储器RAM、指令寄存器IR/程序计数器PC、定时器/计数器、I/O接口电路、程序状态寄存器组，堆栈寄存器SP、数据指针寄存器DPTR等部件。 MCS-51单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、
9、ROM、定时器/计数器和多种功能的I/O线等一台计算机所需要的基本部件。单片机内包含下列几个部件：一个8位CPU,一个片内振荡器及时钟电路,4K字节ROM程序存储器,128字节RAM数据存储器,两个16位定时器/计数器,可寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储器空间的控制电路,32条可编程的I/O线（4个8位并行I/O端口）,五个中断源、两个优先级嵌套结构。如图： 图 2-1 AT89C51引脚图2.2.单片机的分类 ATMEL公司的AVR单片机、MOTOROLA单片机、MDT20XX系列单片机、SCENIX单片机、EPSON单片机、东芝单片机、8051单片机、ZILOG单片机、NS
10、单片机、华邦单片机等等。2.3.单片机的发展与应用单片机的应用在后PC时代得到了前所未有的发展，但对处理器的综合性能要求也越来越高。综观单片机的发展，以应用需求为目标，市场越来越细化，充分突出以“单片”解决问题，而不像多年前以MCS51/96等处理器为中心，外扩各种接口构成各种应用系统。单片机系统作为嵌入式系统的一部分，主要集中在中、低端应用领域（嵌入式高端应用主要由DSP、ARM、MIPS等高性能处理器构成），在这些应用中，目前也出现了一些新的需求，主要体现在以下几个方面：（1）以电池供电的应用越来越多，而且由于产品体积的限制，很多是用钮扣电池供电，要求系统功耗尽可能低，如手持式仪表、水表、
11、玩具等。（2）随着应用的复杂，对处理器的功能和性能要求不断提高。既要外设丰富、功能灵活，又要有一定的运算能力，能做一些实时算法，而不仅仅做一些简单的控制。（3）产品更新速度快，开发时间短，希望开发工具简单、廉价、功能完善。特别是仿真工具要有延续性，能适应多种MCU，以免重复投资，增加开发费用。（4）产品性能稳定，可靠性高，既能加密保护，又能方便升级。2.4.广告彩灯介绍 LED广告彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用 彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。基于单片机的广告彩灯是利用单片机来控制彩灯以致达到广告的效果。自20世纪80年代后期开始，随着
12、LED制造技术的不断完善，在国外得到了广泛的应用。在我国改革开放之后，特别是进入90年代国民经济高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈，广告彩灯的出现正好适应了这一市场形势，因而在广告彩灯的设计制造技术与应用水平上都得到了迅速的提高。 广告彩灯经历了从单色、双色，到图象广告灯，一直到今天的全彩色广告灯的发展过程。无论在期间的性能（提高LED亮度及实现控制更加多样化等）和系统的组成（计算机化的硬件系统）等方面都取得了长足的进步。目前已经达到的超高亮度全彩色广告灯的水平，可以说能够满足各种应用条件的要求。其应用领域已经遍及交通、证券、电信、广告、宣传等各个方面。我国广告彩灯的发展可以说基本上与
13、世界水平同步，至今已经形成了一个具有相当发展潜力的产业。应该指出的是，我国LED产业不但在应用技术上取得了巨大的成功，而且在创新能力上有出色的表现。经过我们广告彩灯业的不断发展，目前，我国已有多种样式新颖，功能齐全的广告灯。例如：三路广告彩灯，红外遥控的广告彩灯，音乐循环彩灯，自动切换色光双向流彩灯，收音机附加广告彩灯，追逐式广告彩灯等。基于单片机的广告彩灯在日常生活中的应用无处不在，其结构、电路简单、花型容量大，体积小，功耗低，可靠性高，成本低廉，在目前城市个性化的要求下，在大型灯会、舞台灯光控制、广场灯光控制场所等有具有极好的市场前景。3系统设计3.1.设计要求 利用集成在单片机内部的接口
14、、实现并串行数据传输、定时计数控制、中断等功能、键盘扫描功能、LED八段数码管的显示功能、点阵广告屏显示功能、完成具有多种状态变化的广告彩灯。3.1.1硬件电路设计 供电电源模块；控制模块，键盘扫描模块，LED八段数码管显示模块，数据输入模块，数据输出模块，系统总线模块，电源监控“看门狗”模块。 3.1.2软件设计 A、主要利用单片机控制各种彩灯变换状态、各种彩灯变速控制。 B、键盘控制报警。 C、通过键盘扫描来转变彩灯的输出模型。 D、LED八段数码管显示。 F、点阵LCD液晶显示屏3.2.总体设计方案 在硬件上，由于本设计是利用在超想3000TC开放式综合实验/仿真系统上实现具有广告彩灯效
15、果及具有点阵LCD液晶显示屏显示效果，因此在硬件上，只需用若干根线连接相应的端口。 8051的P1.0-P1.7接八个发光二极管，控制发光二极管的亮与暗。本此设计共设计五中发光模式，通过人工按下键盘上的键来调用相应的彩灯模型，键盘1可以使得彩灯实现从左到右的循环，同时8段数码显示管显示1；键盘2可以实现彩灯全闪、全灭的功效，同时8段数码显示管显示2；键盘3可以实现彩灯奇、偶灯的闪烁，同时8段数码显示管显示3；键盘4可以实现彩灯有内往外扩的效果，同时8段数码显示管显示4；键盘5可以实现前四种功效的循环，同时8段数码显示管显示1，2，3，4 ；键盘上7，8，9三个键是控制彩灯键，其中按下7可实现彩灯的变速，同时8段数码不显示；按下8可石彩灯显示停止，同时8段数码显示管显示0；按下9则可实现系统的报警，同时8段数码显示管显示0。同时在整个设计中点阵LCD液晶显示屏都显示福建师范大学闽南科技学院欢迎您！
