片機(jī)課程設(shè)計-- 彩燈控制器的設(shè)計

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1、單片機(jī)課程設(shè)計報告 題目：彩燈控制器的設(shè)計 專業(yè)：電氣工程及其自動化 班級：電氣081 學(xué)號：3080421034 學(xué)生姓名：廖詩宇 指導(dǎo)老師：王水魚 2010年秋季學(xué)期 起止時間：2011年1月10日至2011年1月14日 平時（10%） 任務(wù)完成（30%） 答辯（30%） 課設(shè)報告（30%） 總評成績 彩燈控制器設(shè)計 一． 系統(tǒng)功能及要求分析 1） 用8盞LED燈實現(xiàn)至四種以上的彩燈燈光效果。 2） 通過輸入按鈕實現(xiàn)彩燈燈光效果的切換。 3） 通過輸入按鈕

2、實現(xiàn)暫停彩燈效果。在暫停期間小燈全亮。 4） 使用定時器實現(xiàn) 通過89C51芯片控制LED。使其顯示出四種彩燈效果：自動先從上到下再從下到上。自動分為從上到下和從上到下。閃爍，先亮一.三.五.七，再亮二.四.六.八。交替亮.，暫停時，小燈全亮。 二． 方案設(shè)計及其說明 以AT-89C51單片機(jī)作為主要控制器，與按鍵.顯示器等硬件相結(jié)合.利用軟件實現(xiàn)對LED彩燈進(jìn)行控制.該系統(tǒng)特點(diǎn)有極小，硬件少，電路結(jié)構(gòu)簡單及容易操作等優(yōu)點(diǎn)。 我們在實驗中采用了一種基于AT-89C51單片機(jī)的彩燈控制方案。本方案以AT-89C51單片機(jī)作為控制核心，與顯示.驅(qū)動等模塊組成主要控制模塊，在主控模塊上沒

3、有五個按鍵和8位LED顯示器，根據(jù)用戶需要可以編寫若干種亮燈模式。利用其內(nèi)部定時器TD實現(xiàn)一個基本時間的定時中斷，根據(jù)各種亮燈時間的不同需要，在不同的時刻輸出燈亮或者燈滅的控制信號，然后驅(qū)動各種顏色的燈亮或者燈滅，整個系統(tǒng)龔做由軟件控制運(yùn)行，根據(jù)需要，用戶可以在LED彩燈工作時通過主控模塊上的按鍵來設(shè)定亮燈的時間和亮燈閃動的頻率。同時通過按鍵，可以實現(xiàn)工作模式切換的功能。 三． 原理線路設(shè)計 1.）原理線路（見打印圖） 2）工作原理說明 通電后，接通開關(guān)1，系統(tǒng)經(jīng)過初始化，會直接自動進(jìn)入自動模式，即LED彩燈會自動順序亮燈，而在自動模式下，用戶根據(jù)自己需要選擇其他手動模式，并且可以改變

4、每種模式下的時間和頻率的參數(shù)，本實驗設(shè)定的默認(rèn)延遲200MS，當(dāng)開關(guān)2接通后會進(jìn)入手動模式，手動模式下，有兩種工作模式，當(dāng)開關(guān)3斷開斷開時，LED燈會按照從上往下的順序亮燈，最下方的燈亮后又會回到最上方的燈亮，當(dāng)開關(guān)3接通時，LED燈則會按照從下到上的順序亮燈。當(dāng)開關(guān)4接通時，系統(tǒng)會進(jìn)入暫停狀態(tài)，此時所有的燈都會亮.斷開開關(guān)4，系統(tǒng)又會回到暫停前的狀態(tài)繼續(xù)亮燈。當(dāng)開關(guān)5閉合時。系統(tǒng)會竟如閃爍狀態(tài)，即1,3,5,7和2,4,6，8輪流點(diǎn)亮。因此在LED彩燈上電工作后，用戶可以根據(jù)實際情況來通過開關(guān)選擇適合的模式來完成功能。 主要控制模塊設(shè)計器件有89C51-LED顯示器，5個開關(guān)，通過軟件程序

5、設(shè)計，使單片機(jī)和P0口作為LED驅(qū)動信號輸出口及移位時鐘CLOCK信號，P1口作為按鍵輸入口。 3）特點(diǎn)分析 在系統(tǒng)開機(jī)后默認(rèn)進(jìn)入自動工作狀態(tài)，LED彩燈控制器按照程序設(shè)定好的亮燈模式進(jìn)行，從模塊一順序往下走，一直到最后一個模塊為一個亮燈周期，然后再回到模塊一循環(huán)工作，整個工作周期看作一個大周期，其中每一個花樣工作模式時間為200MS，對于沒一個工作模式編寫一個獨(dú)立工作的子程序，若燈亮則對應(yīng)顯示位“1“，熄燈則不顯示，對系統(tǒng)工作狀態(tài)起到了很好的監(jiān)控作業(yè)。 LED彩燈系統(tǒng)包括2大部分，即LED彩燈控制器（89C51主控模塊），主要是用來控制按鍵功能，LED彩燈管（管內(nèi)LED板膜塊

6、），主要是受控制的模塊。 四． 程序設(shè)計 1）程序結(jié)構(gòu)及流程圖（見打印頁） 結(jié)構(gòu)：1.當(dāng)開關(guān)1接通時，P1.4由高電平進(jìn)入低電平時，主程序就跳到自動的子函數(shù)執(zhí)行，這樣就實現(xiàn)了閃亮。 2.當(dāng)開關(guān)2接通時，P1.5由高電平進(jìn)入低電平時，主程序自動跳到手動自上到下的子函數(shù)。 3.當(dāng)開關(guān)3接通時，P1.6由高電平進(jìn)入低電平時，主程序就跳到手動由下到上的子函數(shù)上。 4.當(dāng)開關(guān)4接通時，P1.7由高電平進(jìn)入低電平時，主程序就跳到暫停狀態(tài)，此時燈全亮。 5.當(dāng)按鍵5接通時，P1.3由高電平進(jìn)入低電平時，主程序就跳到閃爍的狀態(tài)。 2)程序算法分析

7、 系統(tǒng)中的軟件可以分為主程序和中斷服務(wù)子程序，整個系統(tǒng)軟件由主程序，各個模塊子程序，終端服務(wù)子程序，除了中斷會定時進(jìn)行以外，程序其他的時間都在進(jìn)行查詢和LED顯示延時，在每次定時終斷服務(wù)子程序里，需要對各個時間寄存器和模式進(jìn)行加減。為主程序查詢作準(zhǔn)備，同時查詢是否已到時間，并進(jìn)行相應(yīng)的子程序處理。 主程序除了調(diào)用各種模式的子程序和延時子程序外。還一直保持查詢是否有功能鍵按下。 3）關(guān)鍵程序段說明 ORG 00H START :MOV A, #0FFH CLR C MOV R1,#8 SB1: MOV P

8、0, #OOFH JB P1.4, SB1 JNB P1.3, FLASH SB2: JB P1.5, AUTO JB P1.6 . LEFT\ JMP RIGHT 該模塊是主控模塊。主要用來調(diào)用模塊的處理數(shù)據(jù)，根據(jù)各功能模塊對應(yīng)的程序決定。 5） 源程序（見附頁） 五 .調(diào)試結(jié)果及分析 首先通過仿真軟件來調(diào)試讓系統(tǒng)工作最穩(wěn)定的各個硬件參數(shù)，然后在KEIL下進(jìn)行編譯導(dǎo)入PROTECUS進(jìn)行調(diào)試。 1實驗剛開始程序試時，有一個錯誤，顯示錯誤是RIGHT沒有被定義，檢查程

9、序之后發(fā)現(xiàn)子程序中的RIGHT上面的重復(fù)導(dǎo)致程序出錯，再將子程序中的RIGHT改為RIGHT2之后重新導(dǎo)入程序，運(yùn)行，程序無錯誤。 2.在運(yùn)行程序之后，發(fā)現(xiàn)彩燈無法進(jìn)行模式之間的轉(zhuǎn)換在中斷中執(zhí)行彩燈模式的死循環(huán)模式，再后來中斷響應(yīng)臺哦出循環(huán)執(zhí)行下一個模式，這樣不斷的通過中斷進(jìn)入死循環(huán)，不停的中斷套中斷，觀察程序發(fā)現(xiàn)一個中斷不能不停的嵌套一個中斷，員的討論及對老師的咨詢時候我們對程序進(jìn)行了修改，再次運(yùn)行程序時，可以實現(xiàn)各種模式之間的轉(zhuǎn)換，問題得到解決。 4在程序基本完成之后我們找老師初步驗收，老師發(fā)現(xiàn)我們的功能太簡單，不夠?qū)嵱?，于是我們加入了閃爍功能，可以打到更好的視覺效果，當(dāng)進(jìn)入閃爍模式的

10、時候，一.三.五.七和二.四.六.八燈交替以達(dá)到閃爍功能。程序添加如下 MOV P0, #55H; MOV PO,#AAH 六．運(yùn)行結(jié)果及分析 結(jié)果：當(dāng)開關(guān)一即總開關(guān)閉合時，系統(tǒng)進(jìn)入默認(rèn)的自動模式，彩燈按照從上往下的順序點(diǎn)亮，當(dāng)閉合開關(guān)2則會進(jìn)入手動模式，進(jìn)入上到下點(diǎn)亮的循環(huán)模式，此時如果再閉合開關(guān)3，則是進(jìn)入手動模式的從下往上點(diǎn)亮的循環(huán)模式，再閉合開關(guān)4，則會進(jìn)入暫停模式，此刻所有的燈全亮，當(dāng)再斷開開關(guān)4，則退出暫停模式，回到暫停之前的模式繼續(xù)工作，最后檢測開關(guān)5時候閉合，當(dāng)開關(guān)5閉合的時候。會進(jìn)入閃爍模式，一.三.五.七和二.四.六.八燈交替點(diǎn)亮。 結(jié)論：本實驗是根據(jù)AT—89C

11、51單片機(jī)的彩燈控制，實現(xiàn)對LED彩燈的控制，實現(xiàn)了多種彩燈燈光效果，即自動和手動模式下的LED彩燈從下到上和從上到下的流動，還有小燈的閃爍和暫停時的全亮狀態(tài)，可以通過按鍵實現(xiàn)彩燈工作模式的轉(zhuǎn)換，也可以通過按鍵進(jìn)入暫停模式，每種狀態(tài)的工作時間由定時器決定，可以確定每種工作模式的工作時間，實驗結(jié)果與實驗要求基本相符合還有一定的創(chuàng)新功能，所以實驗基本成功。 七．設(shè)計體會 課程設(shè)計剛開始，拿著選定的題目不知如何入手。畢竟課程設(shè)計不同于實驗課，電路圖都要自己設(shè)計。靜下心來，仔細(xì)分析題目，再加上指導(dǎo)老師的說明與提示，心中才有了譜。將整個系統(tǒng)根據(jù)不同的功能化分成模塊，再分別進(jìn)行設(shè)計，逐個攻破，最后再將

12、其整合即可。??????????????? 本次課程實習(xí)我雖然用了一個星期的時間就全部做完，但整個過程我都認(rèn)真的完成了，而且從中收獲很多?？梢钥偨Y(jié)為以下的幾點(diǎn)： 單片機(jī)作為我們的主要專業(yè)課之一，雖然在大三開學(xué)初我對這門課并沒有什么興趣，覺得那些程序枯燥乏味，但在這次課程設(shè)計后我發(fā)現(xiàn)自己在一點(diǎn)一滴的努力中對單片機(jī)的興趣也在逐漸增加。 這次單片機(jī)課程設(shè)計我們歷時一個星期，我們班里算是倒數(shù)幾組完成的吧，但經(jīng)過這個星期的實踐和體驗下來，我們又怎么會去在乎那個先后問題呢，因為對我來說學(xué)到的不僅是那些知識，更多的是團(tuán)隊和合作?，F(xiàn)在想來，也許學(xué)校安排的課程設(shè)計有著它更深層的意義吧，它不僅僅讓我們綜合

13、那些理論知識來運(yùn)用到設(shè)計和創(chuàng)新，還讓我們知道了一個團(tuán)隊凝聚在一起時所能發(fā)揮出的巨大潛能! 一星期前我們4人還在為到底選哪個思路產(chǎn)生分歧，最后在老師的耐心分析和指導(dǎo)下完成了思路的選定，但是隨之而來的問題比我們想想的要困難的多。作為一個團(tuán)隊，分工就顯得尤為重要，在我們的討論下我得到了連接硬件電路的任務(wù)，不過沒想到這項看起來不需要多少技術(shù)的工作卻是非常需要耐心和精力，最后在我們組員的幫助下也算是很好的完成了這項任務(wù)，在其他組員紛紛完成了初步的工作后，我們自信滿滿的來到了實驗室準(zhǔn)備調(diào)試，但第一次就給了我們致命的打擊，設(shè)計的功能不能全部實現(xiàn)出來，彩燈無法完成模式之間的轉(zhuǎn)換，我們就拿著程序反復(fù)分析和

14、修改，然后我們就針對這部分程序進(jìn)行了深入思索，并在老師和其他同學(xué)的幫助下完成了程序的修改...此時我忽然發(fā)現(xiàn)我們幾個在開始時的分歧已全然化解，留給我們的是互相信任和幫助!當(dāng)然在這我們也要謝謝幫助過我們的人，其中要感謝老師的鼓勵和耐心的指導(dǎo)，這給了我們很大的動力，最后我還要謝的就是一直在我身邊的四個組員，只有大家的共同努力和互相信任我們才能完成這次的課程設(shè)計! 在一星期后的今天我已明白課程設(shè)計對我來說的意義，它不僅僅是讓我們把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，提高自己的實際動手能力和獨(dú)立思考的能力，更重要的是同學(xué)間的團(tuán)結(jié)，雖然我們這次花去的時間比別人多，但我相信我們得到的也會更多! 最后這次課程設(shè)計，使我受益頗多。了解到課程實習(xí)設(shè)計是開端，連接是關(guān)鍵，測試是必須。既鞏固了課堂上學(xué)到的理論知識，又掌握了常用集成電路芯片的使用。在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的基本思想和方法，學(xué)會了科學(xué)地分析實際問題，通過查資料、分析資料及請教老師和同學(xué)等多種途徑，獨(dú)立解決問題。同時，也培養(yǎng)了我認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。 八．參考文獻(xiàn) 1.MCS51原理及其應(yīng)用 2.單片機(jī)原理及應(yīng)用實驗指導(dǎo) 九.打印圖 1.流程圖 （1） 主程序： （2） 閃爍子程序： （3） 由上到下循環(huán)閃爍子程序： （4） 由下到上循環(huán)閃爍子程序： （5） 定時中斷延時子程序： （6）暫停子程序： 硬件連接圖