基于AT-89C51单片机课程设计彩灯控制器

单位代码学号1201050052分类号密级单片机应用技术课程设计院（系）名称专业名称学生姓名指导教师2015年10月27日摘要随着人民生活水平的提高和对身边产品要求多样话的增强，简单的单一彩灯已经不能满足人民的需要。新型LED彩灯控制器讲会解决LED下等单一的情况。而这需要借助于我们市场上的单片机，单片机即微型计算机，是集CPU、RAM、ROM、定时器、计数器、和多种借口于一体的微控制器。LED彩灯控制器将会用到，起定时计数的功能，在单片几中我们常见的就是51系列的单片机，它是单片机中最为典型和最有代表性的一种，广泛应用于各个领域。本课题设计用单片机8951结合LED制作了一种新型的LED彩灯控制系统的设计方法，以AT-89C51单片机作为主控核心，与按键、显示器等较少的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。关键字：LED彩灯；AT89C51单片机；彩灯控制器；模块设计第I页目录1、绪论.............................................................11.1课题简介.........................................................11.2设计目的........................................................22、总体设计............................................................32.1设计思路........................................................32.2原件清单.........................................................43、硬件设计..............................................................43.1AT89C51...........................................................43.2控制原理..........................................................73.3程序框图..........................................................84、设计步骤..............................................................84.1硬件设计..........................................................84.2单片机时钟电路....................................................84.3复位电路..........................................................94.4控制电路..........................................................94.5工作电路..........................................................95、软件设计..............................................................115.1设计要求.........................................................115.2软件的流程图.....................................................115.3程序设计.........................................................126、软件调试.............................................................18结束语...................................................................16致谢.....................................................................17参考文献.................................................................17第1页1．绪论1.1课题简介单片机全称叫单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer）,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。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。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、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：,例如精密的测量设备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管理，电梯智能化控制、各种报警系统，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：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：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。本设计着重在于分析计算器软件和开发过程中的环节和步骤，并从实践经验出发对计算器设计做了详细的分析和研究。本系统就是充分利用了8051芯片的I/O引脚。系统以采用MCS-51系列单片机Intel8051为中心器件来设计LED流水灯系统，实现8个LED霓虹灯的左、右循环显示，并实现循环的速度可调。第2页1.2设计目的1.学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。2.掌握汇编语言程序设计方法。3.培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。1.3设计任务及要求1．彩灯用8个发光二极管代替。2．电路具有控制彩灯点亮右移、左移、全亮及全灭等功能（用按键切换彩灯状态）3、彩灯两点移动时间间隔为0.5秒。第3页2．总体设计思路2.1设计思路本课题使用AT89C51单片机时无须外扩存储器。因此，本流水灯实际上就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。如果要让接在P1.0口的LED1亮起来，那么只要把P1.0口的电平变为低电平就可以了；相反，如果要接在P1.0口的LED1熄灭，就要把P1.0口的电平变为高电平；同理，接在P1.1～P1.7口的其他7个LED的点亮和熄灭的方法同LED1。因此，要实现流水灯功能，我们只要将发光二极管LED1～LED8依次点亮、熄灭，8只LED灯便会一亮一暗的做流水灯了。同样的道理，可以让8个灯左移点亮，全亮、全灭。在此我们还应注意一点，由于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的时间很短，我们在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间，否则我们就看不到“流水”效果了。在此基础上，增加外扩设备，利用74LS373和8255扩展成24个LED灯循环显示。第4页2.2.原件清单3．硬件设计3.1AT89C511.芯片由UNTITLED—ISISPROFESSIONAL实验系统提供（AT89C51）1）主要特性：元件名称型号数量/个用途单片机AT89S511控制核心晶振12MHZ1晶振电路电容30pF2晶振电路电阻Respack88上位电阻电阻10k4开关电阻电阻10k1复位电路电源+5v1提供电源拨码开关BUTTON4发出信号LEDLed_red3显示电路Led_blue3Led_green2第5页与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位内部RAM32可编程I/O线5个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内震荡器和时钟电路2）管脚说明：①电源引脚Vcc（40脚）：典型值＋5V。Vss（20脚）：接低电平。②外部晶振XTAL1、XTAL2分别与晶振两端相连接。③输入输出口引脚：P0口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“1”。P1口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“1”。P2口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“1”。P3口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“1”。④控制引脚：RST、ALE/-PROG、-PSEN、-EA/Vpp组成了MSC-51的控制总线。RST（9脚）：复位信号输入端（高电平有效）。ALE/-PROG(30脚）：地址锁存信号输出端。第二功能：编程脉冲输入。第6页-PSEN（29脚）：外部程序存储器读选通信号。-EA/Vpp(31脚）：外部程序存储器使能端。第二功能：编程电压输入端（+21V）。3）AT89C51单片机的P口特点：P0口：是一个8位漏极开路输出型双向I/O端口。作为输出端口时，每位能以吸收电流的方式驱动8个TTL输入，对端口写1时，又可作高阻抗输入端用。在访问外部程序或数据存储器时，它是时分多路转换的地址（低8位）/数据总线，在访问期间将激活内部的上拉电阻。P1口：P1口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P1口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P2口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（Iil）。P2口：P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P2口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（Iil）。在访问外部程序存储器时和16位外部地址的外部数据存储器（如执行MOVX@DPTR）时，P2口送出高8位地址。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVX@RI）时，P2口引脚上的内容（就是专用寄存器(SFR)区中的P2寄存器的内容），在整个访问期间不会改变。P3口：P3口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P3口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P3口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（Iil）。（2）排阻的作用第7页所谓排阻就是若干个参数完全相同的电阻，它们的一个引脚都连到一起，作为公共引脚。其余引脚正常引