基于51單片機(jī)的花樣流水燈設(shè)計(jì)(已修改)

　

【正文】 摘 要摘 要計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和提高，把我們帶入了嶄新的時(shí)代，現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)深入到千家萬戶。單片微型計(jì)算機(jī)是制作在一塊集成電路芯片上的計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。單片機(jī)在現(xiàn)在社會(huì)有著廣泛的應(yīng)用，小到人們的日常電子用品，大到航天飛機(jī)、宇宙飛船，上面都有單片機(jī)的廣泛應(yīng)用。單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)大、低功耗、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)。以AT公司的芯片 AT89C51 單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)流水燈的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)由單片機(jī)控制，I/O口接LED的負(fù)極，而LED的正極則直接與5V電源相連。通過I/O口輸出的低電平點(diǎn)亮LED燈。因此可以通過控制單片機(jī)的I/O口的電平高低以達(dá)到控制LED，從而實(shí)現(xiàn)不同花樣的流水燈的目的。關(guān)鍵詞：LED，單片機(jī)，高低電平變化IIIABSTRACTThe rapid development of puter technology and improving, bring us to the new era, now, the application of puter has been deep into the thousands. Single chip microputer is made on an integrated circuit chip puter, hereinafter referred to as single chip microputer. SCM has been widely used in the present society, small to People39。s Daily electronic products, big to aerospace aircraft, spacecraft, above has the wide application of singlechip microputer. SCM has small volume, powerful function, low power consumption, wide application, etc. AT the pany39。s chip AT89C51 singlechip microputer to realize the water lamp design. This system controlled by single chip microputer, I/O ports connect the LED the cathode, and LED the anode is directly connected to 5V power supply. Through the I/O port output low level light leds. So you can single chip microputer control through the I/O ports to control LED, the level of high and low so as to realize the purpose of the different pattern of flowing water light.Key words: LED , MCU ,High and Low output leve目錄目 錄第1章 引言 1 研究背景及意義 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及本系統(tǒng)的重點(diǎn)問題 1 本文章節(jié)安排 2第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證 3 控制器模塊方案論證 3 鍵盤模塊方案 4 電源模塊方案 4第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案 5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 5 硬件電路設(shè)計(jì) 5 電源電路 5 單片機(jī)89C52最小系統(tǒng) 6 按鍵電路 13 LED燈電路 13第4章 程序設(shè)計(jì)及軟件仿真 15 軟件設(shè)計(jì)框圖 15 軟件開發(fā)平臺(tái)選擇 15 軟件系統(tǒng)功能模塊 16 初始化模塊 16 延時(shí)函數(shù) 17 定時(shí)器控制模塊 17 鍵盤掃描模式 17 LED燈輸出控制模塊 18 程序調(diào)試仿真 19 仿真平臺(tái)介紹 19 仿真測(cè)試 19第5章 硬件調(diào)試 21 硬件設(shè)計(jì) 21 硬件調(diào)試 21 下載功能調(diào)試 21 LED電路測(cè)試 21 模式選擇功能調(diào)試 22 速度加減功能調(diào)試 22 復(fù)位電路調(diào)試 22 穩(wěn)定性測(cè)試 22總結(jié) 23致謝 25參考文獻(xiàn) 26附錄 27附錄一：原理圖 27附錄二：硬件實(shí)物 28附錄三：程序代碼 29第1章 引言第1章 引言 研究背景及意義現(xiàn)如今，隨著集成化芯片的飛速發(fā)展，分立元件或數(shù)字邏輯電路正逐步被集成電路所取代，而單片機(jī)作為一種集成電路，其價(jià)格低廉，且可靠性強(qiáng)、控制簡(jiǎn)單但控制方法多樣。單片機(jī)在我們的日常生活和工作中無處不在、無處不有：家用電器中的電子表、洗衣機(jī)、電飯褒、豆?jié){機(jī)、電子秤；住宅小區(qū)的監(jiān)控系統(tǒng)、電梯智能化控制系統(tǒng)；汽車電子設(shè)備中的ABS、GPS、ESP、TPMS；醫(yī)用設(shè)備中的呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，病床呼叫系統(tǒng)；公交汽車、地鐵站的IC卡讀卡機(jī)、滾動(dòng)顯示車次和時(shí)間的LED點(diǎn)陣顯示屏；電腦的外設(shè)，如鍵盤、鼠標(biāo)、光驅(qū)、打印機(jī)、復(fù)印件、傳真機(jī)、調(diào)制解調(diào)器；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通訊設(shè)備；智能化儀表中的萬用表，示波器，邏輯分析儀；工廠流水線的智能化管理系統(tǒng)，成套設(shè)備中關(guān)鍵工作點(diǎn)的分布式監(jiān)控系統(tǒng)；導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上的各種儀表等等。有資料表明：2007年全球單片機(jī)的產(chǎn)值達(dá)到151億美元，我國(guó)單片機(jī)的銷售額達(dá)到400億元人民幣，我國(guó)每年單片機(jī)的需求量達(dá)50至60億片，是全球單片機(jī)的最大市場(chǎng)。可以說單片機(jī)已經(jīng)滲透到了我們生活的各個(gè)領(lǐng)域。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及本系統(tǒng)的重點(diǎn)問題單片機(jī)自從問世以來便得到了廣泛的應(yīng)用，單片機(jī)以其體積小、重量輕、功耗低、功能強(qiáng)、數(shù)據(jù)在芯片內(nèi)部傳輸速度較快、可靠性高、程序運(yùn)行速度快、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)迅速得到了人們的青睞，被廣泛應(yīng)用于測(cè)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集、智能儀器儀表、機(jī)電一體化產(chǎn)品、智能接口電路、計(jì)算機(jī)通信和單片機(jī)多級(jí)系統(tǒng)等領(lǐng)域。而在流水燈的控制系統(tǒng)中，單片機(jī)更是取代了傳統(tǒng)流水燈的分立元件設(shè)計(jì)，成為該系統(tǒng)的核心部件。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的流水燈，電路復(fù)雜，且可靠性較差，并且花樣單一；而單片機(jī)控制的流水燈，花樣紛繁多樣，且易于修改；硬件電路比分立元件的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單很多，成本也極為低廉。因此，單片機(jī)控制的流水燈必將在流水燈領(lǐng)域掀起一場(chǎng)大革命。本文中所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)為基于51單片機(jī)的花樣流水燈控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由一塊單片機(jī)通過C語言編程來實(shí)現(xiàn)控制功能。可靠且靈活性高、適用范圍廣、且變換的花樣繁多，同時(shí)也適用于霓虹燈以及交通燈等領(lǐng)域。本文將詳細(xì)介紹該對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 本文章節(jié)安排第1章介紹了論文的研究背景及意義，對(duì)主要研究的技術(shù)指標(biāo)和章節(jié)安排進(jìn)行了說明。第2章對(duì)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案的各個(gè)設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行比較論證，得到了適合本文的設(shè)計(jì)方案。第3章提出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖以AT89S52單片機(jī)為主控制器，通過鍵盤來設(shè)控制流水燈的模式與流水燈的快慢。第4章根據(jù)設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)了軟件設(shè)計(jì)框圖，并對(duì)各個(gè)模塊的主要算法進(jìn)行說明。第5章利用protues進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)仿真，并進(jìn)行實(shí)物制作，驗(yàn)證實(shí)物的性能指標(biāo)。第6章對(duì)本文研究的內(nèi)容和工作進(jìn)行總結(jié)，查找不足并作出展望。45第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證 控制器模塊方案論證方案一：使用FPGA，讓第一個(gè)燈先亮，然后通過移位，依次點(diǎn)亮其他的燈，便形成了流水燈。初始狀態(tài)時(shí)，所有燈都不亮，每來一個(gè)時(shí)鐘脈沖CLK，就會(huì)點(diǎn)亮一個(gè)燈，并進(jìn)行移位，F(xiàn)PGA輸出的數(shù)據(jù)就應(yīng)該先是10000000，隔一秒就編程110000000......一直變化到11111111，這樣就依次點(diǎn)亮所有的燈，也就形成了流水燈。而當(dāng)當(dāng)8個(gè)燈都被點(diǎn)亮?xí)r，需要一個(gè)操作使得所有的燈都恢復(fù)為初始狀態(tài)，即：燈都不亮，然后再一次流水即可。如果是右移位，就會(huì)出現(xiàn)右流水現(xiàn)象。反之就是左流水。方案二：使用單片機(jī)，將LED的正極接電源，負(fù)極接單片機(jī)的I/O，然后當(dāng)單片機(jī)的I/O口輸出低電平時(shí)，即點(diǎn)亮LED燈，然后通過移位指令讓其他LED依次點(diǎn)亮，即形成流水效果。若是左移指令，即為左流水；右移指令則為右流水。在數(shù)控方面，單片機(jī)會(huì)優(yōu)于CPLD或FPGA器件，因?yàn)榇颂幹皇怯糜诹魉疅艨刂疲恍枰叩乃俣纫约熬_度，且上述兩種期間控制起來也比單片機(jī)麻煩，因此沒有必要選用價(jià)格昂貴的CPLD和FPGA器件。而單片機(jī)則不同，因?yàn)閱纹瑱C(jī)在技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)相當(dāng)成熟，市面上流通有型號(hào)與品牌繁多的單片機(jī)，各種參考文獻(xiàn)也非常多，且價(jià)格低廉，只需要幾元人民幣，因此用單片機(jī)控制會(huì)較為劃算。其次，單片機(jī)的編程方式較為多樣，可選用普及度很高的C語言或匯編語言進(jìn)行編程，在這一點(diǎn)上也優(yōu)于CPLD和FPGA器件。因此，最終決定采取單片機(jī)控制的方案。由于單片機(jī)的高電平的電位為大于2V，而供電的電源為5V，且一般的LED的耐壓為34V，因此，若直接將I/O口與LED相連，有可能會(huì)燒壞LED，因此需要串聯(lián)分壓電阻。阻值大約為220300Ω。考慮到PCB的布局布線，因此打算采用P0口和P2口來驅(qū)動(dòng)LED燈。但因?yàn)镻0口的驅(qū)動(dòng)能力較弱，因此需要在P0口外部提供的強(qiáng)上拉。因此采取接阻值為10kΩ的排阻的方法來提供這個(gè)強(qiáng)上拉。 鍵盤模塊方案方案一：采用獨(dú)立式按鍵電路，每個(gè)按鍵單獨(dú)占有一根I/O接口線,每個(gè)I/O口的工作狀態(tài)