片機課程設計-- 彩燈控制器的設計

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1、單片機課程設計報告 題目：彩燈控制器的設計 專業(yè)：電氣工程及其自動化 班級：電氣081 學號：3080421034 學生姓名：廖詩宇 指導老師：王水魚 2010年秋季學期 起止時間：2011年1月10日至2011年1月14日 平時（10%） 任務完成（30%） 答辯（30%） 課設報告（30%） 總評成績 彩燈控制器設計 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． 方案設計及其說明 以AT-89C51單片機作為主要控制器，與按鍵.顯示器等硬件相結合.利用軟件實現(xiàn)對LED彩燈進行控制.該系統(tǒng)特點有極小，硬件少，電路結構簡單及容易操作等優(yōu)點。 我們在實驗中采用了一種基于AT-89C51單片機的彩燈控制方案。本方案以AT-89C51單片機作為控制核心，與顯示.驅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，根據用戶需要可以編寫若干種亮燈模式。利用其內部定時器TD實現(xiàn)一個基本時間的定時中斷，根據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)龔做由軟件控制運行，根據需要，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． 原理線路設計 1.）原理線路（見打印圖） 2）工作原理說明 通電后，接通開關1，系統(tǒng)經過初始化，會直接自動進入自動模式，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)，本實驗設定的默認延遲200MS，當開關2接通后會進入手動模式，手動模式下，有兩種工作模式，當開關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，當開關3接通時，LED燈則會按照從下到上的順序亮燈。當開關4接通時，系統(tǒng)會進入暫停狀態(tài)，此時所有的燈都會亮.斷開開關4，系統(tǒng)又會回到暫停前的狀態(tài)繼續(xù)亮燈。當開關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輪流點亮。因此在LED彩燈上電工作后，用戶可以根據實際情況來通過開關選擇適合的模式來完成功能。 主要控制模塊設計器件有89C51-LED顯示器，5個開關，通過軟件程序

5、設計，使單片機和P0口作為LED驅動信號輸出口及移位時鐘CLOCK信號，P1口作為按鍵輸入口。 3）特點分析 在系統(tǒng)開機后默認進入自動工作狀態(tài)，LED彩燈控制器按照程序設定好的亮燈模式進行，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立工作的子程序，若燈亮則對應顯示位“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LED板膜塊

6、），主要是受控制的模塊。 四． 程序設計 1）程序結構及流程圖（見打印頁） 結構：1.當開關1接通時，P1.4由高電平進入低電平時，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.當開關2接通時，P1.5由高電平進入低電平時，主程序自動跳到手動自上到下的子函數(shù)。 3.當開關3接通時，P1.6由高電平進入低電平時，主程序就跳到手動由下到上的子函數(shù)上。 4.當開關4接通時，P1.7由高電平進入低電平時，主程序就跳到暫停狀態(tài)，此時燈全亮。 5.當按鍵5接通時，P1.3由高電平進入低電平時，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，終端服務子程序，除了中斷會定時進行以外，程序其他的時間都在進行查詢和LED顯示延時，在每次定時終斷服務子程序里，需要對各個時間寄存器和模式進行加減。為主程序查詢作準備，同時查詢是否已到時間，并進行相應的子程序處理。 主程序除了調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。主要用來調用模塊的處理數(shù)據，根據各功能模塊對應的程序決定。 5） 源程序（見附頁） 五 .調試結果及分析 首先通過仿真軟件來調試讓系統(tǒng)工作最穩(wěn)定的各個硬件參數(shù)，然后在KEIL下進行編譯導入PROTECUS進行調試。 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上面的重復導致程序出錯，再將子程序中的RIGHT改為RIGHT2之后重新導入程序，運行，程序無錯誤。 2.在運行程序之后，發(fā)現(xiàn)彩燈無法進行模式之間的轉換在中斷中執(zhí)行彩燈模式的死循環(huán)模式，再后來中斷響應臺哦出循環(huán)執(zhí)行下一個模式，這樣不斷的通過中斷進入死循環(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行了修改，再次運行程序時，可以實現(xiàn)各種模式之間的轉換，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，不夠實用，于是我們加入了閃爍功能，可以打到更好的視覺效果，當進入閃爍模式的

10、時候，一.三.五.七和二.四.六.八燈交替以達到閃爍功能。程序添加如下 MOV P0, #55H; MOV PO,#AAH 六．運行結果及分析 結果：當開關一即總開關閉合時，系統(tǒng)進入默認的自動模式，彩燈按照從上往下的順序點亮，當閉合開關2則會進入手動模式，進入上到下點亮的循環(huán)模式，此時如果再閉合開關3，則是進入手動模式的從下往上點亮的循環(huán)模式，再閉合開關4，則會進入暫停模式，此刻所有的燈全亮，當再斷開開關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5時候閉合，當開關5閉合的時候。會進入閃爍模式，一.三.五.七和二.四.六.八燈交替點亮。 結論：本實驗是根據AT—89C

11、51單片機的彩燈控制，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)彩燈工作模式的轉換，也可以通過按鍵進入暫停模式，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．設計體會 課程設計剛開始，拿著選定的題目不知如何入手。畢竟課程設計不同于實驗課，電路圖都要自己設計。靜下心來，仔細分析題目，再加上指導老師的說明與提示，心中才有了譜。將整個系統(tǒng)根據不同的功能化分成模塊，再分別進行設計，逐個攻破，最后再將

12、其整合即可。??????????????? 本次課程實習我雖然用了一個星期的時間就全部做完，但整個過程我都認真的完成了，而且從中收獲很多?？梢钥偨Y為以下的幾點： 單片機作為我們的主要專業(yè)課之一，雖然在大三開學初我對這門課并沒有什么興趣，覺得那些程序枯燥乏味，但在這次課程設計后我發(fā)現(xiàn)自己在一點一滴的努力中對單片機的興趣也在逐漸增加。 這次單片機課程設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，因為對我來說學到的不僅是那些知識，更多的是團隊和合作。現(xiàn)在想來，也許學校安排的課程設計有著它更深層的意義吧，它不僅僅讓我們綜合

13、那些理論知識來運用到設計和創(chuàng)新，還讓我們知道了一個團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生分歧，最后在老師的耐心分析和指導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，不過沒想到這項看起來不需要多少技術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，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備調試，但第一次就給了我們致命的打擊，設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換，我們就拿著程序反復分析和

14、修改，然后我們就針對這部分程序進行了深入思索，并在老師和其他同學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，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計! 在一星期后的今天我已明白課程設計對我來說的意義，它不僅僅是讓我們把所學的理論知識與實踐相結合起來，提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力，更重要的是同學間的團結，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! 最后這次課程設計，使我受益頗多。了解到課程實習設計是開端，連接是關鍵，測試是必須。既鞏固了課堂上學到的理論知識，又掌握了常用集成電路芯片的使用。在此基礎上學習了數(shù)字系統(tǒng)設計的基本思想和方法，學會了科學地分析實際問題，通過查資料、分析資料及請教老師和同學等多種途徑，獨立解決問題。同時，也培養(yǎng)了我認真嚴謹?shù)膽B(tài)度。 八．參考文獻 1.MCS51原理及其應用 2.單片機原理及應用實驗指導 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