毕业设计基于单片机的LED灯光控制器设计.doc

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1、 目 录1目的及意义12基本内容和技术方案22.1基本内容：23系统硬件设计33.1 主控模块电路设计33.2 受控模块电路设计43.3 主要元器件介绍43.3.1 单片机AT89C5143.3.2 LED彩灯限流电阻的确定73.3.3 数码管结构及工作原理74 试与仿真分析84.1 硬件选材及电路制作84.2 硬件调试94.3 软件仿真结果及分析95总结10参考文献11 基于单片机的LED灯光控制器设计1目的及意义1.1背景：随着计算机、微电子、信息技术的快速进步，智能化技术的开发速度越来越快 ,智能度越来越高 ,应用范围也得到了极大的扩展。在海洋开发、宇宙探测、工农业生产、军事、社会服务、

2、娱乐等各个领域。在娱乐方面，场地的装饰离不开彩灯。在建筑方面也采用彩灯来装饰高楼大厦。彩灯又灵活多变的点亮方式，装饰效果非常好，特别时晚上使得高楼大厦更加漂亮。是彩灯的应用才使得城市的夜景非常迷人。节日彩灯将会在人类未来的夜晚生活成为一个个重要的景观，节日彩灯控制器的应用也会在现实生活中得到广泛的应用。 1.2意义:本设计通过对彩灯的设计，训练对电气、单片机、电子技术等内容的应用能力，掌握对电子产品设计的流程以及各种要求。彩灯技术已广泛得在霓虹灯、广告彩灯、汽车车灯等领域中应用。单片机的控制电路的设计是彩灯应用的一个瓶颈。课程设计主要培养学生综合运用所学的知识与技能分析与解决问题的能力，并巩固

3、和扩大学生的课堂知识。通过课程设计学会查阅、使用各种专业资料和网上资源，并以严肃认真、深入研究的工作作风完成设计任务，逐步向工程技术员转变,培养学生独立完成任务的能力，体现和检验综合设计能力，大力提高大学生的技术水平，培养新一代既有理论、又有动手能力的实用性人才，以适应国际建设和发展的需要。了解彩灯线路的基本理论，掌握单片机编程的基本设计方法和分析方法，对能够熟练地进行彩灯应用电路的设计与制作是十分必要和重要的。中国彩灯从开始发展到现在，已有上千年的历史，发展到今天的灯会，已经是作为节日庆典的形式了以传统节庆文化为背景，在特定的时间、地点，主题下举办，是一项综和性的群众文化活动。分为经营性灯会

4、和公益性（非经营性）灯会。灯会这种特殊的造型和视觉语言，不仅仅用于灯会中观赏，还可以引入其他领域走向发展，进入人们生活的方方面面。比如：人居环境、城市美化、亮化的点缀物；彩灯雕塑，称为灯雕，可以丰富人居环境，城市美化的艺术形式；还可以用彩灯的制作语言，巧妙结合现代广告、招贴画、海报、商业装修，运用形色生光动，达到更为强烈的视觉效果。彩灯不仅是过年、节庆活动的需要，它也成为城市建设、美化、亮光工程不可缺少的部分，并且以彩灯的形式，可以短、平、快、不断更新、变化，作为文化的消费，始终遵循一种归律，永远在追求变化，满足人们不断更新的精神文化审美需要。在今后的彩灯制作和工艺流程上，由于观众品位的提升以

5、及审美要求的不断提高、要求从事彩灯行业的设计师和能工巧匠更加专业化，会自然的形成一种与彩灯产品相关的可持续性发展的，分工更为明细的专业彩灯文化生态，从而保证彩灯的质量。在国内外，微控制系统主要采用单片机作为控制核心。单片机技术发展至今，掌握最先进技术的仍然是国外的几大公司。如Intel公司发展的MCS-51系列的新一代产品，如8C152、80C51FA/FB、80C51GA/GB、8C451、8C452,还包括了Philips、Siemens、ADM、Fujutsu、OKI、Harria-Metra、ATMEL等公司以80C51为核心推出的大量各具特色与80C51兼容的单片机6。新一代的单片机

6、的最主要的技术特点是向外部接口电路扩展，以实现Microcomputer完善的控制功能为己任，可连接一些外部接口功能单元如A/D、PWM、PCA(可编程计数器阵列)WDT(监视定时器)高速I/O口、计数器的捕获/比较逻辑等。这一代单片机中，在总线方面最重要的进展是为单片机配置了芯片间的串行总线，为单片机应用系统设计提供了更加灵活的方式。Philips公司还为这一代单片机80C51系列8C592单片机引入了具有较强功能的设备间网络系统总线CAN(Controller Area Network BUS)7。2基本内容和技术方案2.1基本内容：1. 采用AT89C52单片机作为主控制器，彩灯控制器包

7、括缺省模式和用户模式，通过键盘可以切换模式，用户模式下可以随意设定亮灯时间和闪烁频率参数，要求每种模式下都能实时的在数码管显示出模式号，时间和频率，合理选择系统方案，简述其工作原理；2. 完成系统硬件设计，画出电路原理图；3. 完成系统软件设计，可采用C语言和汇编语言混合编程；4. 完成LED彩灯控制器的设计与制作，要求初始化后运行在缺省模式下，需要此模式下循环运行四种以上预设的彩灯闪烁方案；技术方案：本方案以AT89C52单片机作为主控核心，与键盘、显示等模块组成核心主控制模块。在主控模块上设有3个按键和1位七段码LED显示器，根据用户需要可以编写若干种亮灯模式，利用其内部定时器T0实现一个

8、基本单位时间为1 ms的定时中断，根据各种亮灯时间的不同需要，在不同时刻输出灯亮或灯灭的控制信号，然后驱动各种颜色的灯亮或灭。该方案的优点是系统体积小、功耗小、可靠性高、调节灵活、多功能、多花案、使用灵活方便。用户模式下可以随意设定亮灯的闪烁频率参数，并且每种模式下都能实现在数码管上显示出模式号。初始化后运行在缺省模式下，在此模式下可以循环运行9种预设的彩灯闪烁方案。主程序中默认执行左右来回闪烁，在中断服务程序中，首先读取按键状态，然后延时10ms，再次读取按键状态。把两次获得的按键状态比较，如果不同，就表示是抖动，退出中断；否则，就去判断是哪个按键按下。如果是K1，就执行下一个闪烁方案；如果

9、是K2，就执行加速；如果是K3，就执行减速。采用置标志位的方法，即在主程序中设定两个标志位，一个闪烁模式标志位，一个闪烁速度标志位。不断的对这两个标志进行查询：如果模式标志为状态0，就执行方案0， Mode_0；如果是状态1，就执行方案1， Mode_1，依次类推。闪烁速度标志默认值为500，对应延时值为500ms。而在中断服务程序中，只需要进行如下工作：去抖动，键盘识别，改变标志位。3 统硬件设计整个系统包括AT89C51主控模块和受控模块，即发光二极管LED。以下就分别介绍一下这两个模块的主要功能。3.1 主控模块电路设计主控模块电路见【图1】。主控模块主要设计器件有AT89C51，1个数

10、码管显示器，3个按钮。通过软件设计，使单片机P0和P1作为LED驱动信号输出口，P2口与三位按钮相接作为按钮输入口，P3口与二极管LED相接作为显示器的输出口。图1 主控模块硬件图3.2 受控模块电路设计LED板模块设计主要器件有LED彩灯（红，绿，蓝，黄）、限流电阻。根据实际应用彩灯长度需要，可将不同数量的LED模块实现级连，组成一个完整的LED彩灯。考虑到视觉效果，可以将不同颜色的LED混合搭配，即将LED发光管按顺序L0(红)、L1(绿)、L2(蓝)、L3(黄)、L4（红）、L5(绿)、L6(蓝)依次均匀摆放在一条直线上。通过软件设计的各种方案，运行起来就会具有很好的动感视觉效果。3.3

11、 主要元器件介绍3.3.1 单片机AT89C51AT89C51是主控模块的核心控制器，其芯片内含4KB ROM和128Byte RAM；系统的振荡周期为12MHz。AT89C51具有如下特征（Features）： 与Intel MCS-51产品兼容； 内部含有4KB EEPROM，可重复擦写1000次； 支持晶振频率从0Hz到24MHz； 内部含有128*8bit的RAM； 32位可编程的I/O线； 2个16位的定时/计数器， 6个中断源； 可编程的串行口；AT89C51有40个引脚，是双列直插式芯片（DIP）8，引脚定义及功能见【图2】。 图2 AT89C51引脚图 振荡电路单片机是一种时序

12、电路，必须提供脉冲信号才能正常工作，在单片机内部已集成了振荡器，接18、19号引脚（XTAL1和XTAL2）9。AT89C51使用12MHz晶振，两电容的电容大小均为22pF。引脚XTAL1和XTAL2见【图3】。 图3 晶振电路 图4 复位电路3.3.2 LED彩灯限流电阻的确定设计管内LED板模块时还需注意彩灯限流电阻的确定。限流电阻过小会导致彩灯烧坏。红绿蓝三色灯，它们的额定电流相同，都为20mA，而额定电压有差异，红灯与黄灯为2V，绿灯与蓝灯为2.2V。所有彩灯的正极都与5V工作电源相连接，于是它们的限流电阻可根据如下计算得到：红灯与黄灯：R= = 150 （2） 蓝灯与绿灯：R= =

13、140 （3）3.3.3 数码管结构及工作原理数码管由七个发光二极管组成，此外，还有一个圆点型发光二极管（在图中以dp表示），用于显示小数点。通过七段发光二极管亮暗的不同组合，可以显示多种数字、字母以及其它符号。数码管中的发光二极管共有两种连接方法： 图7 数码管模型及实物图 共阴极接法：把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极。使用时公共阴极接地,这样阳极端输入高电平的段发光二极管就导通点亮，而输入低电平的则不点亮。 共阳极接法：把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极。使用时公共阳极接5V。这样阴极端输入低电平的段发光二极管就导通点亮，而输入高电平的则不点亮。本次设计显示器采用共阳极接法14。

14、为了显示数字或符号，要为显示器提供代码，因为这些代码是为显示字形的，因此称之为字形代码。七段发光二极管，再加上一个小数点位，共计八段。因此提供给显示器的字形代码正好一个字节。若a、b、c、d、e、f、g、dp 8个显示段依次对应一个字节的低位到高位，即D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7，则用共阳极数码管显示十六进制数 时所需的字形代码如【表4】所示15。 表4 共阳极数码管字形代码字形共阳极代码字形共阳极代码字形共阳极代码00xC060x82C0xC610xF97 0xF8D0xA120xA480x80E0x8630xB090x90F0x8E40x99A0x88灭0xFF50x92

15、B0x83待添加的隐藏文字内容24系统调试与仿真分析4.1 硬件选材及电路制作首先要对整个任务进行分析，基本确定该彩灯控制系统可分为两大模块：主控模块以及管内LED板模块。然后进一步确定应该采用哪些元器件。比如：主控模块首选就是由单片机作为主控核心，其成本很低，且功能很完善。除此以外当然还需要一些按钮、七段码显示器等辅助器件。在确定完所需何种功能的元器件后，就可以进行实物确定，主要通过上网搜索（比如21中国电子网），以及一些元器件手册。其要求是元器件报价较低，且能够实际购买的到。确定完这些元器件后通过Protel99绘制原理图及印刷板电路图。其绘制印刷板电路的过程中必须注意元器件的尺寸及布线的

16、合理性，尽可能减小板的体积。随后就是通过自己动手将这些元器件焊接到印刷板上。由于指导老师提供了做硬件的实验箱，里面涵括了硬件电路的全部元器件，且都焊接在印刷板上，为做硬件调试省去了诸如选材之类的麻烦。我只需在实验箱里连线，接通电源，并将实验箱与计算机进行串口通信。4.2 硬件调试硬件的调试主要是吧电路各种参数调整到符合设计要求。先排除硬件电路故障，包括设计性错误和工艺性故障。一般原则是先静态后动态。硬件静态调试主要是检测电路是否有短路、断路、虚焊等，检测芯片引脚焊接是否有错误，数码管段位是否焊接正确单片机的硬件调试和软件调试是分不开的。经历过好多次失败后才切切实实地体会到：尽管许多硬件故障是在

17、调试软件时才发现，但通常先要排除系统中明显的硬件故障后才能与软件结合起来调试。调试方法：在上电前，首先用万能表、示波器根据硬件图和印刷板电路图仔细检查其连线是否正确。核对各元器件的型号、规格以及安装的方向是否正确。其中重点检查电源走线，以避免电源之间短路。单片机AT89C51是系统的核心，利用万用表检测单片机电源VCC（40脚）是否为+5V、晶振是否正常工作（可用示波器测试，也可以用万用表检测，两引脚电压一般为1.8V2.3V之间）、复位引脚RST（复位时为高电平，工作时为低电平）。尤其要注意单片机插座上的电位，由于单片机电源仅5V，因此如果有高电压，联机时会损坏模拟器。4.3 软件仿真结果及

18、分析 完成单片机系统仿真电路图设计后，即可开始仿真运行单片机绑定的程序文件，双击单片机，打开单片机属性窗口（也可以先在单片机上单击右键，再单击左键，或者选中单片机后按下（Ctrl+E组合键），在“Program Files”项中选择对应的HEX文件。在仿真电路和程序都没有问题时，直接单击Proteus主窗口下的“运行”（Play）按钮，即可仿真运行单片机系统， 在运行过程中如果希望观察内存、24C0X、温度寄存器、时钟芯片等内部数据可在运行时单击“单步”（Step）或“暂停”（Pause）按钮，然后再“调试”（Debug）菜单中打开相应设备。如果要观察仿真电路中某些位置的电压或波形等，可向电路

19、中添加相应的虚拟仪器，例如，电压表、示波器等。（一个灯亮从左到右跑）程序及仿真结果：void Mode_0(void)LEDShow(0x0001LEDIndex);LEDIndex = (LEDIndex+1)%16; 图8 仿真图 5 总结经过一学期的学习，我对单片机的使用有了不同于以往的认识。从书本上的理论到现实中的硬件电路制作、软件编制以及软硬件调试，难度大大地增加。但是通过这一过程我对单片机的认识更加深刻。这对我今后从事该方面的学习工作是一个很好的基础。通过这次的课程设计，让我受益匪浅，让我了解和掌握了一些编程思想和对I/O口的使用和应用的条件的思考，对单片机的各个管脚功能的理解和掌

20、握。实现了软件和硬件的有效结合，缺一不可。设计让我把单片机的理论知识用在实践中，实现了理论和实践相结合，从中更懂得理论的是实践的基础，实践有能检验理论的正确性，更激发了我对专业知识的渴求，这些对我以后参加工作或者继续学习都会有很大的帮助和影响。 参考文献1 彭伟.单片机C语言程序设计实训100例M 北京：电子工业出版社，20092 楼然苗.单片机课程设计指导M. 北京：北京航空航天大学出版,20073 Muhammad Ali Mazidi, Janice Gillispie Mazidi and Rolin D. McKinlay. The 8051 Microcontroller and

21、Embedded Systems M, American: Prentice Hall, 20004 何政.单片机原理与应用M 上海：上海科学技术出版社， 19925 张志宗 等 89C51 单片机控制的可编程霓虹灯控制器J 电子技术， 1997年第10期 Employment tribunals sort out disagreements between employers and employees.You may need to make a claim to an employment tribunal if: you dont agree with the disciplinary

22、 action your employer has taken against you your employer dismisses you and you think that you have been dismissed unfairly.For more information about dismissal and unfair dismissal, seeDismissal.You can make a claim to an employment tribunal, even if you haventappealedagainst the disciplinary actio

23、n your employer has taken against you. However, if you win your case, the tribunal may reduce any compensation awarded to you as a result of your failure to appeal.Remember that in most cases you must make an application to an employment tribunal within three months of the date when the event you ar

24、e complaining about happened. If your application is received after this time limit, the tribunal will not usually accept i.If you are worried about how the time limits apply to you, take advice from one of the organisations listed underFurther help.Employment tribunals are less formal than some oth

25、er courts, but it is still a legal process and you will need to give evidence under an oath or affirmation.Most people find making a claim to an employment tribunal challenging. If you are thinking about making a claim to an employment tribunal, you should get help straight away from one of the orga

26、nisations listed underFurther help.If you are being represented by a solicitor at the tribunal, they may ask you to sign an agreement where you pay their fee out of your compensation if you win the case. This is known as adamages-based agreement. In England and Wales, your solicitor cant charge you

27、more than 35% of your compensation if you win the case.If you are thinking about signing up for a damages-based agreement, you should make sure youre clear about the terms of the agreement. It might be best to get advice from an experienced adviser, for example, at a Citizens Advice Bureau. To find

28、your nearest CAB, including those that give advice by e-mail, click onnearest CAB.For more information about making a claim to an employment tribunal, seeEmployment tribunals.The (lack of) air up there Watch mCayman Islands-based Webb, the head of Fifas anti-racism taskforce, is in London for the Fo

29、otball Associations 150th anniversary celebrations and will attend Citys Premier League match at Chelsea on Sunday.I am going to be at the match tomorrow and I have asked to meet Yaya Toure, he told BBC Sport.For me its about how he felt and I would like to speak to him first to find out what his ex

30、perience was.Uefa hasopened disciplinary proceedings against CSKAfor the racist behaviour of their fans duringCitys 2-1 win.Michel Platini, president of European footballs governing body, has also ordered an immediate investigation into the referees actions.CSKA said they were surprised and disappoi

31、nted by Toures complaint. In a statement the Russian side added: We found no racist insults from fans of CSKA.Age has reached the end of the beginning of a word. May be guilty in his seems to passing a lot of different life became the appearance of the same day; May be back in the past, to oneself t

32、he paranoid weird belief disillusionment, these days, my mind has been very messy, in my mind constantly. Always feel oneself should go to do something, or write something. Twenty years of life trajectory deeply shallow, suddenly feel something, do it.一字开头的年龄已经到了尾声。或许是愧疚于自己似乎把转瞬即逝的很多个不同的日子过成了同一天的样子；

33、或许是追溯过去，对自己那些近乎偏执的怪异信念的醒悟，这些天以来，思绪一直很凌乱，在脑海中不断纠缠。总觉得自己自己似乎应该去做点什么，或者写点什么。二十年的人生轨迹深深浅浅，突然就感觉到有些事情，非做不可了。The end of our life, and can meet many things really do?而穷尽我们的一生，又能遇到多少事情是真正地非做不可？During my childhood, think lucky money and new clothes are necessary for New Year, but as the advance of the age, w

34、ill be more and more found that those things are optional; Junior high school, thought to have a crush on just means that the real growth, but over the past three years later, his writing of alumni in peace, suddenly found that isnt really grow up, it seems is not so important; Then in high school,

35、think dont want to give vent to out your inner voice can be in the high school children of the feelings in a period, but was eventually infarction when graduation party in the throat, later again stood on the pitch he has sweat profusely, looked at his thrown a basketball hoops, suddenly found himse

36、lf has already cant remember his appearance.童年时，觉得压岁钱和新衣服是过年必备，但是随着年龄的推进，会越来越发现，那些东西根本就可有可无；初中时，以为要有一场暗恋才意味着真正的成长，但三年过去后，自己心平气和的写同学录的时候，突然就发现是不是真正的成长了，好像并没有那么重要了；然后到了高中，觉得非要吐露出自己的心声才能为高中生涯里的懵懂情愫划上一个句点，但毕业晚会的时候最终还是被梗塞在了咽喉，后来再次站在他曾经挥汗如雨的球场，看着他投过篮球的球框时，突然间发现自己已经想不起他的容颜。Originally, this world, can produ

37、ce a chemical reaction to an event, in addition to resolutely, have to do, and time.原来，这个世界上，对某个事件能产生化学反应的，除了非做不可的坚决，还有，时间。A persons time, your ideas are always special to clear. Want, want, line is clear, as if nothing could shake his. Also once seemed to be determined to do something, but more oft

38、en is he backed out at last. Dislike his cowardice, finally found that there are a lot of love, there are a lot of miss, like shadow really have been doomed. Those who do, just green years oneself give oneself an arm injection, or is a self-righteous spiritual.一个人的时候，自己的想法总是特别地清晰。想要的，不想要的，界限明确，好像没有什

39、么可以撼动自己。也曾经好像已经下定了决心去做某件事，但更多的时候是最后又打起了退堂鼓。嫌恶过自己的怯懦，最终却发现有很多缘分，有很多错过，好像冥冥之中真的已经注定。那些曾经所谓的非做不可，只是青葱年华里自己给自己注射的一支强心剂，或者说，是自以为是的精神寄托罢了。At the moment, the sky is dark, the air is fresh factor after just rained. Suddenly thought of blue plaid shirt; Those were broken into various shapes of stationery; Fr

40、om the corner at the beginning of deep friendship; Have declared the end of the encounter that havent start planning. Those years, those days of do, finally, like youth, will end in our life.此刻，天空是阴暗的，空气里有着刚下过雨之后的清新因子。突然想到那件蓝格子衬衫；那些被折成各种各样形状的信纸；那段从街角深巷伊始的友谊；还有那场还没有开始就宣告了终结的邂逅计划那些年那些天的非做不可，终于和青春一样，都将

41、在我们的人生中谢幕。Baumgartner the disappointing news: Mission aborted. r plays an important role in this mission. Starting at the ground, conditions have to be very calm - winds less than 2 mph, with no precipitation or humidity and limited cloud cover. The balloon, with capsule attached, will move through

42、the lower level of the atmosphere (the troposphere) where our day-to-day weather lives. It will climb higher than the tip of Mount Everest (5.5 miles/8.85 kilometers), drifting even higher than the cruising altitude of commercial airliners (5.6 miles/9.17 kilometers) and into the stratosphere. As he

43、 crosses the boundary layer (called the tropopause),e can expect a lot of turbulence.The supersonic descent could happen as early as Sunda.The weatheThe balloon will slowly drift to the edge of space at 120,000 feet ( Then, I would assume, he will slowly step out onto something resembling an Olympic

44、 diving platform.Below, the Earth becomes the concrete bottom of a swimming pool that he wants to land on, but not too hard. Still, hell be traveling fast, so despite the distance, it will not be like diving into the deep end of a pool. It will be like he is diving into the shallow end. Skydiver pre

45、ps for the big jumpWhen he jumps, he is expected to reach the speed of sound - 690 mph (1,110 kph) - in less than 40 seconds. Like hitting the top of the water, he will begin to slow as he approaches the more dense air closer to Earth. But this will not be enough to stop him completely.If he goes to

46、o fast or spins out of control, he has a stabilization parachute that can be deployed to slow him down. His team hopes its not needed. Instead, he plans to deploy his 270-square-foot (25-square-meter) main chute at an altitude of around 5,000 feet (1,524 meters).In order to deploy this chute successfully, he will have to slow to 172 mph (277 kph). He will have a reserve parachute that will open automatically if he loses consciousness at mach speeds.Even if everything goes as planned, it won