节日彩灯控制器设计.docx

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节日彩灯控制器设计

铁道大学四方学院

集中实践报告书

课题名称

节日彩灯控制器设计

姓名

吴春慧

学号

20217762

系、部

电气工程系

专业班级

方1353-2

指导教师

牛晓燕

2021年7月6日

一、设计任务及要求：

设计任务：

设计一个节日彩灯控制器，通过按钮控制彩灯的各种变化。

设计要求：

1.设计4个按键S0、S1、S2、S3,

S0—开场按此键那么灯开场流动（由上而下）；

S1—停顿，按此键那么停顿流动，所有灯为暗；

S2—上，按此键那么灯由上向下流动；

S3—下，按此键那么灯由下向上流动。

2.由按键控制功能的流水灯，其中的LED采取共阳极接法，通过依次向连接LED的I/O口送出低电平，可实现题目要求的功能。

3.要求做出实物。

二、指导教师评语：

三、成绩

指导教师签名：

年月日

第1章设计目的

1、掌握单片机实际系统的开发步骤。

2、熟悉节日彩灯控制器的工作原理。

3、加深对单片机汇编语言的认识和理解，并会编程。

第2章设计要求

1、设计4个按键S0、S1、S2、S3,

S0—开场按此键那么灯开场流动（由上而下）；

S1—停顿，按此键那么停顿流动，所有灯为暗；

S2—上，按此键那么灯由上向下流动；

S3—下，按此键那么灯由下向上流动。

2、由按键控制功能的流水灯，其中的LED采取共阳极接法，通过依次向连接LED的I/O口送出低电平，可实现题目要求的功能。

3、要求做出实物。

第3章硬件电路设计

3.1系统构造框图

节日彩灯控制系统主要由单片机、LED显示器、开关及电源组成。

其构造框图如图3-1所示。

图3-1系统构造框图

3.2　STC89C52单片机

89C52本质是一种低耗高性能的微控制器。

它的主要特性是拥有8K字节的程序存储空间；512字节的数据存储空间；带4K字节的EEPROM存储空间和可直接使用串行口下载。

此外，它还是增强型的80C51单片机，有6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，同时它的指令代码完全兼容传统80C51单片机。

89C52共有四个八位的并行双向口，即有32根输入输出口线。

各口的每一位均由锁存器、输出驱动器和输入缓冲器组成。

STC89C52芯片有40个引脚，引脚图如图3-2所示，各引脚功能介绍如下：

图3-2STC89C52引脚图

VCC（40引脚）：

电源电压。

VSS（20引脚）：

接地。

P1端口（P1.0~P1.7，1~8引脚）：

P1口是一个带部上拉电阻的8位双向I/O口。

P1的输出缓冲器可驱动4个TTL负载。

对端口写入1时，通过部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。

P1口作输入口使用时，因为有部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流。

P1口特点是输出锁存器，输出时没有条件。

输入缓冲，输入时有条件，即需要先将该口设为输入状态，先输出1。

此外，P1.0和P1.1是多功能的。

P1.0还可以作为定时器/计数器2的外部输入端T2。

P1.1还可以作为定时器/计数器2的外部控制端T2EX。

P3端口（P3.0~P3.7，10~17引脚）：

P3是一个带部上拉电阻的8位双向I/O端口。

P3的输出缓冲器可驱动4个TTL负载。

对端口写入1时，通过部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。

P3做输入口使用时，因为有部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输入一个电流。

P3口除作为一般I/O口外，还有其他一些复用功能如下：

P3.0---RXD，串行输入口。

P3.1---TXD，串行输出口。

P3.2---INT0，外部中断0的请求。

P3.3---INT1，外部中断1的请求。

P3.4---T0，定时器/计数器0外部计数脉冲。

P3.5---T1，定时器/计数器,1外部计数脉冲。

P3.6---WR,外部数据存储器写选通。

P3.7---RD,外部数据存储器读选通。

RST（9引脚）：

复位输入。

当输入连续两个机器周期以上高电平时为有效，用来完成单片机单片机的复位初始化操作。

ALE（30引脚）：

地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。

XTAL1（19引脚）〕：

振荡器反相放大器和部时钟发生电路的输入端。

XTAL2（18引脚）：

振荡器反相放大器的输入端。

3.3　总电路图

在总电路图中，复位电路与晶振电路是单片机最小系统中包括的电路，复位连在AT89C52的9引脚，而晶振电路的两条接线分别与18、19引脚相连。

对于本次设计，还需要将8个LED灯接入电阻中，并且分别与8个限流电阻相连保护发光二极管，与单片机的P1口相连。

4个按键S0、S1、S2、S3分别连单片机的P3.4、P3.5、P3.3和P3.1由这四个按键来控制灯的启动、停顿、由上而下、由下而上。

由按键控制功能的LED工作的方式，其中的LED采取共阳极接法，通过依次向连接LED的I/O口送出低电平,可实现题目要求的功能。

节日彩灯控制器的总电路图如图3-5所示。

图3-3总电路图

第4章　软件设计

4.1主程序设计

节日彩灯控制器设计的功能是：

当在没有任何按键按下时，8个LED灯均呈现灭灯的状态，并一直在等待按键的按下。

当按下开场键S0键后，8个LED灯自上而下循环流动，检测有没有按下停顿键即S1，假设按下停顿键S1那么立即停顿流动，否那么检测是否按下按键S2或者按键S3，假设都没有按下那么灯继续保持原先的状态流动。

当按键S3被按下，灯自下而上流动，同样也要检测是否按下停顿键S1，按下那么停顿，否那么灯将继续自下而上流动。

同理，当按键S2被按下时，灯自上而下流动，如果按下停顿键S1，按下那么停顿，否那么灯将继续自上而下流动。

当既按下S2又按下S3时，灯将先自上而下流动，后自下而上流动。

通过四个键S1、S2、S3、S4的控制，实现彩灯的亮、灭和彩灯的流动显示，以及在不同情况下的彩灯的流动变换。

这是整个节日彩灯的完整控制与流动过程。

节日彩灯控制器的主程序流程图如图4-1所示

图4-1主程序流程图

4.2　LED灯子程序设计

在本设计中的LED灯的流动有两个方向，分别为自上而下和自下而上，无论是哪种方式，其LED灯的子程序都是一样的过程。

首先赋初值，取表中的数，将数值给P1口，然后判断LED灯是否循环完了8次。

如果循环完8次那么对应LED灯亮，并延时输出。

如果没有循环完8次，将返回原处重新开场。

因而得到流程图为图4-2所示。

图4-2LED灯子程序流程图

4.2　延时子程序设计

对于LED灯循环显示程序来说，由于单片机运行速度非常快，以至于当灯亮时人眼看不见，不方便检测与监控，因此在程序中需要添加延时子程序。

同时延时子程序还可以有效的防止抖动。

延时子程序运用了两个for循环嵌套，外循环执行一次，循环执行z次，因此延时时间为100z。

延时子程序的流程图如图4-3所示。

图4-3子程序流程图

4.3　源程序

#include

#defineuintunsignedint

#defineucharunsignedchar

voidsan（）;

voidwu（）;

voiddelay（uint）;

sbitkey2=P3^5;//关闭彩灯的开关

sbitkey1=P3^4;//启动彩灯的开关

sbitkey3=P3^3;//控制彩灯右移的开关

sbitkey4=P3^1;//控制彩灯左移的开关

uchartemp;//定义一个无符号字符型数据变量

uchartemp1;//定义一个无符号字符型数据变量

uchartemp2;/定义一个无符号字符型数据变量

uinta;

intc;

voidmain（）//主程序

{

while

（1）//判断哪个开关被按下

{

if（key1==0）

{

san（）;

}

if（key2==0）

{

P1=0xff;

}

if（key3==0）

{

san（）;

}

if（key4==0）

{

wu（）;

}

}

}

voidsan（）

{

uchartable[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//定义一个数组

for（a=0;a<8;a++）

{

temp=table[a];//将数组赋值给变量temp

P1=temp;

delay（300）;//延时

}

}

voiddelay（uintz）//延时程序

{

uintx,y;

for（x=100;x>0;x--）

for（y=z;y>0;y--）;

}

voidwu（）

{

uchartable1[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//定义一个数组

for（c=7;c>-1;c--）

{

temp1=table1[c];//将数组赋值给变量temp1

P1=temp1;

delay（300）;//延时

}

}

第5章　结论

在本次课程设计中，我们用的是Multisim软件画图，然后经过不断地仿真、调试成功。

最后根据本设计做出实物并与计算机相连，完成整个设计。

本设计做的是实物，我主要负责软件局部，但是我也参与了硬件局部，利用我们编好的程序成功写入到了单片机当中，然后实现了LED灯的从上往下，从下往上，以及反复往返流动。

本次设计主要运用C语言对单片机进展编程控制。

只需要节日彩灯的程序分为三局部即可：

主程序、LED灯的程序，延时程序。

主程序要根据题目要求画出主程序框图，依据主电路图及主流程图编程。

LED灯的程序分两个流动方向，设置不同的初值及移动的方向就可以获得。

而延时程序根据延时时间利用for循环来实现。

编程之后，修改错误，进展调试。

这次设计灯的流动方式是可以有好多种的，但是时间有限，我们只完成了教师给的任务。

在这次课程设计的过程中，我们既锻炼了自己的思考能力，又加强了我们思考问题的完整性和与实际生活联系的可行性。

参考文献

[1]顶峰.单片微型计算机原理与接口技术[M].科学,2007

[2]志良.单片机原理与控制技术[M].机械工业,2007

[3]谭浩强.C程序设计.清华大学,1991

教育之通病是教用脑的人不用手，不教用手的人用脑，所以一无所能。

教育革命的对策是手脑联盟，结果是手与脑的力量都可以大到不可思议。