1、本科生毕业论文(设计)三十二路彩灯控制器设计院系名称姓名学号专业指导教师 年4月23日摘要本文主要介绍了三十二路彩灯控制器的设计，以AT89C51单片机为主控核心，LED彩灯为主要显示系统，采用独立开关键盘的通断作为花样控制芯片的输入信号，决定输出信号，从而实现数码管能够显示当前LED彩灯所显示状态的编号，同时使LED彩灯显示系统能够实现的不同的花样及闪烁速度切换。本次设计用到的硬件主要有AT89C51单片机、锁存器、独立开关键盘、数码管、LED彩灯等，利用单片机的定时器/计数器的定时与计数原理及软件编程实现该控制器的控制功能。该控制器具有成本低、功耗小、硬件电路简单、易操作等优点。尤其在装饰
2、领域，采用彩灯控制器，增强了人机交互，如大型的可以显示数字和汉字彩灯组，既满足了人们的审美需求，也方便了使用者，因此以单片机为核心的彩灯控制器具有很大发展空间。关键词：LED；AT89C51单片机；8255A芯片IIIAbstractThis article introduces the design of 32 path lights controller. Based on AT89C51 microcontroller, LED display system. The independent switch key as the MCU input signal to make the s
3、ystem able to achieve 32 water lights display different state. For the design of the hardware: AT89C51, latch, key, , LED etc. Use the counter/timer of MCU and programming to realize the function of controller. This controllers has the advantage of low cost, low power,simple circuit, easy to expand
4、etc. Especially in the field of decoration,the lantern controller enhance the human-computer interaction, such as large display lights and Chinese characters of digital group. Meeting the aesthetic needs of the people, and is also convenient for users,so the controller using MCU has a great space fo
5、r development.Key Words: LED, AT89C51, 8255A chip目录1 引言11.1 课题的背景及意义11.2 应用范围和前景12 系统总体设计22.1 系统的整体框架22.2 系统的主要功能23硬件电路的设计33.1 系统硬件原理图3 3.2 主控核心-AT89C514 3.3 时钟电路6 3.4 复位电路6 3.5 显示电路7 3.6 输出控制电路94 软件系统的设计114.1 程序框图114.1.1 软件系统中主程序的流程图114.1.2 软件系统中断子程序的流程图124.2 汇编程序124.1.1 延时子程序134.1.2 主程序135 毕业设计总结1
6、5参考文献16致谢171 引言1.1 课题的背景及意义 在科技发展日新月异的今天，单片机在各领域中具有举足轻重的地位。本文主要介绍了用AT89C51制作32路彩灯控制器设计，由于其体积小，电路结构简单易于扩展，容易实现，可编程等诸多优点，被广泛应用于城市美化、广告灯、卡拉OK、KTV包房、舞厅、歌舞晚会及家庭聚会等各种需要彩灯烘托气氛的场所。随着城市建设和市场经济的快速发展，社会越来越关注城市的美化，广告竞争也日益激烈,作为城市装饰和广告宣传的彩灯的需求也越来越多。过去彩灯控制器多采用集成器件或传统的逻辑电路来完成,现在也有采用一些专用彩灯控制芯片的控制器。前者由于单片机技术，人为的根据需要内
7、嵌花样控制程序，控制方式不能任意改变，功能单一，对于发挥人的想象力有一定的局限性。后者所需电路较多，制作不易改变，且所需控制的彩灯路数越多，扩展起来也比较繁杂；本文介绍的彩灯控制器采用的是美国ATMEL公司生产的单片机AT89C51作控制芯片，附加少许电路，通过编程可以任意改变彩灯的变化花样和控制路数。1.2 应用范围和前景 由于单片机技术在各领域的应用日益广泛，世界上许多集成电路生产厂家都相继推出了各种类型的单片机，其中AT89C51是由美国ATMEL公司推出的一种带4K字节闪烁可擦除可编程的低电压，高性能CMOS8位处理器，俗称单片机。其主要采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术，其指令
8、集、输出管脚与工业标准的M-CS51兼容，容易被中国广大用户接受，其程序具有电可擦写的特性，开发与试验也变得更加容易。与市面上大多数的彩灯相比，该种彩灯具有更好的光效装饰效果，性价比更高，与普通的全硬件彩灯相比具有更好的经济效益。应用主控模块输出的控制信号去控制LED显示模块工作，使得产品性能稳定，便于安装容易操作。由于控制程序存储在AT89C51单片机的电可擦除Flash闪存EPROM中，如果用户需要更改系统的亮灯模式，无须改变系统硬件电路，只需修改其中程序即可，是一种很有发展前途的彩灯控制器。2 系统总体设计2.1 系统的整体框架整体框架图如2-1所示：复位电路控制输出电路单片机89C51
9、彩灯显示电源电路图2-1 系统整体框架本设计整体框架由五部分组成：主控核心单片机、复位电路、电源电路、控制输出电路、显示电路。2.2 系统的主要功能本系统是采用模块化设计的32路流水灯，单片机的P0、P2口作为输出，控制32个LED灯；P1口作为LED数码管显示输出，用于显示流水灯的5个状态；按键S1接RST,实现硬件复位；按键S2，S3接P3.2，P3.3，其中S2调整显示状态，S3调整闪烁速度，这两个按键设定为下降沿触发，有按键按下，响应中断一次。流水灯的5种状态：状态0：数码管显示0.灯不亮。状态1：数码管显示1，灯一位暗点左移32次，再亮一位右移32次，一次循环。状态2：数码管显示2，
10、先PB,PA口依次向右移动，PC,PA2依次向左移动；再PA,PB口依次向左移动，PA2，PC口依次向右移动。状态3：数码管显示3，灯2位点亮左移31次，再右移31次，依次循环状态4：数码管显示4，循环上述状态1到状态3.3 硬件电路的设计3.1 系统硬件原理图图3-1 硬件原理图3.2 主控核心-AT89C51目前在彩灯控制器的应用上有许多不同的设计，但在彩灯控制电路领域主要有三种应用技术比较盛行：第一种：利用集成器件。使用集成器件的实现电路与传统电路相比，简单稳定，并且由于单片机技术的应用，已经人为内嵌了实际需要的花样控制程序。但是由于这类集成器件固化了预先设定的花样，进行电路设计时必须根
11、据芯片来决定变化花样。第二种：利用传统的触发门器件和门电路完成控制电路。此类电路控制样式单一，实现彩灯循环控制是其主要功能。但电路稳定性高，结构简单，不需要考虑移植性。在保证电路没有问题的前提下，就能很好的实现其功能。第三种：利用编程技术对单片机芯片进行控制。该技术可以根据个人需要和能力编写程序达到自己需要的花样变化，对于彩灯的控制更加灵活。在这次设计中我选择了第三种应用技术。以AT89C51单片机作为本次设计的主控核心，使彩灯控制电路灵活，易于扩展。该单片机把那些作为控制应用所必须的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。由微处理器、数据处理器、程序存储器、并行输入输出口、串行口、定时
12、器、计数器、中断系统及特殊功能寄存器这些功能部件组成，对所有的功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的几种控制方式。该单片机具有与 MCS-51 兼容，4K字节可编程FLASH存储器，寿命长，可实现1000写/擦循环，三级程序存储器锁定1288位内部RAM，32可编程I/O线，两个16位定时器/计数器，5个中断源可编程串行通道，低功耗的闲置和掉电模式，片内振荡器和时钟电路等特性，很好的满足此次设计中设计和调试的需求。AT89C51一共有40个引脚，由于在本设计中使用了可编程外设接口，并没有使用所有的输入输出口，下面对所用到的引脚做一些说明：“VCC：电源电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位
13、漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，
14、输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将
15、输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：表3-1 P3口引脚禁用功能端口引脚第二功能P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)P3.2INT0(外中断0)P3.3INT1(外中断1)P3.4T0(定时/计数0)P3.5T1(定时/计数1)P3.6WR(外部数据存储器写选通)P3.7RD(外部数据存储器读选通)RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出
