单片机---彩灯控制器

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1、一、概述1.1单片机的发展1.1.1单片机的概念单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处 理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O 口和 中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、 模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的 计算机系统。1.1.2单片机的发展1976年INTEL公司推出了 MCS-48单片机，这个时期的单片机才是真正的 8位单片微型计算机，并推向市场。它以体积小，功能全，价格低赢得了广泛的 应用，为单片机的发展奠定了基础成为单片发展史上重要的里程碑。在MCS-48

2、的带领下，其后，各大半导体公司相继研制和发展了自己的单片 机，象Zilog公司的Z8系列。到了 80年代初，单片机已发展到了高性能阶段， 象INTEL公司的 MCS-51系列，Motorola公司的6801和6802系列，Rokwell 公司的6501及6502系列等等，此外，日本的著名电气公司NEC和HITACHI都相 继开发了具有自己特色的专用单片机。80年代，世界各大公司均竞相研制出品种多功能强的单片机，约有几十个 系列，300多个品种，此时的单片机均属于真正的单片化，大多集成了 CPU、 RAM、ROM、数目繁多的I/O接口、多种中断系统，甚至还有一些带A/D转换 器的单片机，功能越来

3、越强大，RAM和ROM的容量也越来越大，寻址空间甚 全可达64kB，可以说，单片机发展到了一个全新阶段，应用领域更广泛，许多 家用电器均走向利用单片机控制的智能化发展道路。1982年以后，16位单片机问世，代表产品是INTEL公司的MCS-96系列， 16位单片机比起8位机，数据宽度增加了一倍，实时处理能力更强，主频更高， 集成度达到了 12万只晶体管，RAM增加到了 232字节，ROM则达到了 8kB， 并且有8个中断源，同时配置了多路的A/D转换通道，高速的I/O处理单元，适 用于更复杂的控制系统。九十年代以后，单片机获得了飞速的发展，世界各大半导体公司相继开发了 功能更为强大的单片机。美

4、国Microchip公司发布了一种完全不兼容MCS-51的 新一代PIC系列单片机，引起了业界的广泛关注，特别它的产品只有33条精简 指令集吸引了不少用户，使人们从INTEL的111条复杂指令集中走出来。PIC 单片机获得了快速的发展，在业界中占有一席之地。随后更多的单片机种蜂拥而全，MOTOROLA公司相继发布了 MC68HC系 列单片机，日本的几个著名公司都研制出了性能更强的产品，但日本的单片机一 般均用于专用系统控制，而不象INTEL等公司投放到市场形成通用单片机。例 如NEC公司生产的uCOM87系列单片机，其代表作uPC7811是一种性能相当优 异的单片机。MOTOROLA公司的MC

5、68HC05系列其高速低价等特点赢得了不 少用户。1.2 单片机的应用目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机 的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传 输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用 豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩 具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智 能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造 就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、

6、专用设备的智能化管理及过程控制等 领域，大致可分如下几个范畴：1. 在智能仪器仪表上的应用 单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、 扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的 传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、 长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、 智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设 备（功率计，示波器，各种分析仪）。2. 在工业控制中的应用 用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据 采集系统。例如工厂流水线的智能化芯片管理，电梯智能化控制、各种报警系统，

7、与计算机联网构成二级控制系统等。3. 在家用电器中的应用 可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了 单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、 再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。4. 在计算机网络和通信领域中的应用现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用 提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手 机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日 常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。5. 单片机在医用设备领域中的应用 单片机在医用设备中

8、的用途亦相当 广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等 等。6. 在各种大型电器中的模块化应用 某些专用单片机设计用于实现特定 功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员了解其内部结构。 如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原 理），就需要复杂的类似于计算机的原理。如：音乐信号以数字的形式存于存储 器中（类似于ROM），由微控制器读出，转化为模拟音乐电信号（类似于声卡）。 在大型电路中，这种模块化应用极大地缩小了体积，简化了电路，降低了损坏、 错误率，也方便于更换。7. 单片机在汽车设备领域中的应用 单片机在汽车电子中的

9、应用非常广 泛，例如汽车中的发动机控制器，基于CAN总线的汽车发动机智能电子控制器， GPS导航系统，abs防抱死系统，制动系统等等。此外，单片机在工商， 金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。1.3彩灯控制器介绍LED彩灯在生活中已得到了广泛应用，彩灯控制器的种类也逐渐增多，可以用计算机 直接控制，也可用一些逻辑电路控制，但是现在有很多使用单片机控制的，与前两种方法的 比较的好处在于，它具有体积小、功耗低、易控制等特点。二、设计要求及注意事项2.1设计要求彩灯控制器具体要求如下：1. 花型种类不少于四种，花型自拟；2. 可用键控制彩灯按预设的花型进行变换；3. 可用键控制

10、分别用快/慢两种节拍实现花型变换；4. 要求做出实物。2.2注意事项用89C52单片机做彩灯控制器，虽然元器件比较少，但是每个元器件对应 控制的程序段不可以出错，否则与设计不符，元件之间尽量隔开一段距离，以防 互相干扰，影响实验结果，与预期结果不符。再有，用到八个发光二极管，要注 意连接方法，是共阴极还是共阳极，若接反，而与程序段不符，则不会得出预期 结果。还要注意延时的时间，太长或太短都不易实现预期结果。2.3设计目的学习和掌握单片机中常用接口电路应用和设计技术，充分认识理论知识对应 用技术的指导性作用，进一步加强理论知识与应用相结合的实践和锻炼。三、彩灯控制设计3.1彩灯控制器设计思想说明

11、本设计简单只用两个按键即可控制彩灯的四种花色及快/慢两种节拍，程序 较简单，接线方便，易于控制。具体思想如下：1. 当只按一下S20时第一种花色开始点亮，花色的变换规律是从第一个灯 开始亮延时一段时间，第二个灯亮第一个灯灭，一直到第八个灯灭后停止。2. 当按两下S20时，若没有其他按键按下时，则第二种花色开始点亮，花 色变换规律是18，26，37，45，37，26，18亮3. 当按三下S20时，若没有其他按键按下时，则第三种花色开始点亮，花 色变换规律是单号灯都亮，然后双号灯亮4. 当按四下S20、时，则第四种花色开始点亮，花色变换规律是先8, 6, 4，2号灯亮，再1，3，5，7号灯亮5.

12、当按下S17时，花色的变换节拍变快，否则为慢节拍变换。本设计快速 时为0.1s变换一次，慢速时为0.3s变换一次。3.2设计优点用一个按键控制四种彩灯花型，控制规律是按下一次S20时控制第一种花 型，按下两次S20时控制第二种花型，按下三次S20时控制第三种，按下四次 S20时控制第四种花型，而不是用四个键去控制花型，它比四个键控制更为确切， 不易出错。当四键控制时，如果不小心按下了两个键，那么程序就会报错，不能 运行，但是这种单键控制就大大降低了这种错误率。而且这样也节省了三个按键， 在经济上得到了节约。3.3电路原理图本次设计接线简单，组成电路包括一个电源电路，和一个232串口电路，和 单

13、片机控制电路，其电路只用了两个按键，八个发光二极管。焊接简单，易于实 现，具体如下所示LEDBMAX物CHC1+VDDCl-vcctunT10UTT2INT2OUTR1OUTRUNR2OUTR2INGNDHEEUF_1图32 MAX23M.23212MHz 白= =H：hiFP3.0VCCXTAL2PSENGNDE：ETPO.OP0.1P0.2P0.3P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P0.4P0.5P0.6Pl.2Pl.lP1.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7XTAL1P0.7 WP.-EA ALE Pl.7 Pl.6 Pl.5 Pl.4 Pl.3irfjCI

14、OHIIt7111UF RS232-O、图3.3电源电路图按照上述电路图焊接，所需器件三个按键、八个发光二极管、两个22pF的 电容、一个10uF的电容、九个1kQ的电阻、一个12MHz的晶振、89C52单片 机一个及卡座、开发板一块、MAX232 一个、USB 口一个。3.4软件流程图设计程序开始判断是否按下S0,若没按下则继续等待，若按下，判断按下几次， 若按下一次，则第一种花型开始点亮，若按下两次S20，则第二种花型开始点亮， 按下三次S20，则第三种花型开始点亮，若按下三四次S20，则第四种花型开 始点亮。按下S17时，花色的变换节拍变快，否则为慢节拍变换。具体流程如图 4.2所示。慢

15、速图4.2彩灯控制器流程图四、程序设计ORG 0000HAJMP STARTORG 0030HSTART:MOV A,#00HMOV R1,ASETB P3.0;S20SETB P3.3;S17MOV A,#0FFHMOV P1,AKS:JNB P3.0,NEXTMOV A,#0FFHMOV P1,AAJMP KSNEXT:INC R1CJNE R1,#01H,DER2;只按一下S20从灯1 8;按两下S20单号灯都亮，然后双号灯亮DY1:MOV R0,#8MOV A,#0FEHD1:MOV P1,AACALL PP1RL ADJNZ R0,D1AJMP DY1DER2:CJNE R1,#02H,DS3MOV A,#0AAHMOV P1,AACALL PP1MOV P1,#55HACALL PP1AJMP DER2DS3:CJNE R1,#03H,DS4MOV P1,#7EH