1、课 程 设 计 报 告 书题 目: 花样彩灯控制系统 专 业： 电气工程 日期：2012-6-221河南工业职业技术学院课程设计（论文）任务书一、课题设计(论文)题目：花样彩灯控制系统二、课程设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：设计要求：利用 8031 单片机，正常情形下使 P1 口八个发光二极管做跑马灯和流水灯显示；紧急情形下，使八个发光二极管做鸳鸯戏水灯显示。三、设计任务：1.设计硬件电路，画出电路原理图；2.画出程序流程图；3.编制程序，写出源程序代码；4.写出 5000 字的详细说明书，要求字迹工整，原理叙述正确，会计算主要元器件的一些参数，并选择元器件；2四、主要参考资
2、料：1、 单片机原理及应用 ，李建忠，西安电子科技大学出版社，2002 年2、 单片微型计算机与接口技术 ，李群芳等，电子工业出版社，2002 年3、 单片微型计算机原理与接口技术 ，陈光东等，华中科技大学出版社，1999 年4、 单片机实验与实践 ，周立功等，北京航空航天大学出版社，2004 年5、 开放式综合实验/仿真系统 MCS51 实验分册 ，伟福公司电气工程 系 电气自动化 专业 1001 班学生： 杜世会 指导教师： 赵阳 助理指导教师(并指出所负责的部分)：教研室： 教研室主任： 3目 录1 引 言 .42 设计原理 .52.1MCS51 .52.2 LED.62.3 中断指令
3、.82.4 硬件接原理图 .93 程序流程图 .113.1 主流程图 .113.2 流水灯子流程图 .123.3 中断程序流程图 .134 汇编程序 .144.1 主程序 .144.2 一秒钟定时程序 .175 小结 .18参考文献 .1941.1 引言随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。 LED 彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰已经成为一种时尚。但目前市场上各式样的 LED 彩灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一旦制作成品只能按照固定的模式闪亮，不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节
4、亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。这种彩灯控制器结构往往有芯片过多、电路复杂、功率损耗大等缺点。此外从功能效果上看，亮灯模式少而且样式单调，缺乏用户可操作性，影响亮灯效果。因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。 课 程 设 计 是 学 完 一 门 课 后 应 用 本 课 知 识 及 以 前 的 知 识 积 累 而 进 行 的 综 合 性 、 开 放 性 的 训 练 ， 是 培养 学 生 工 程 意 识 和 创 新 能 力 的 重 要 环 节 。 进 一 步 巩 固 和 加 深 “单 片 机 ”课 程 的 基 本 知 识 ， 了 解 单片 机 设 计 知 识 在 实 际 中 的 应 用 。 综
5、 合 运 用 “单 片 机 ”课 程 和 先 修 课 程 的 理 论 及 生 产 实 际 知 识 去 分析 和 解 决 电 路 设 计 问 题 ， 进 行 单 片 机 电 路 设 计 的 训 练 。 学 习 单 片 机 设 计 电 路 的 一 般 方 法 ， 了 解 和 掌握 单 片 机 电 路 的 设 计 过 程 和 进 行 方 式 ， 培 养 正 确 的 设 计 思 想 和 分 析 问 题 、 解 决 问 题 的 能 力 ， 特 别 是总 体 电 路 设 计 能 力 。 通 过 计 算 和 绘 图 ， 学 会 运 用 标 准 、 规 范 和 查 阅 有 关 技 术 资 料 等 ， 培 养
6、单 片 机 电路 设 计 的 基 本 技 能 。该 程 序 示 例 了 单 片 机 键 盘 控 制 p1 口 流 水 灯 花 样 的 方 法 ;具 体 表 现 为 :p3.2 3.2 3.4 3.5 四 个小 本 文 提 出 了 一 种 基 于 AT89S51 单 片 机 的 彩 灯 控 制 方 案 ， 实 现 对 LED 彩 灯 的 控 制 。 按 键 ， 分 别 实现 了 四 个 控 制 。 通 过 这 次 实 验 ， 我 们 也 了 解 了 团 队 合 作 的 重 要 性 ， 集 体 的 力 量 是 伟 大 的 ， 一 个 人 如何 融 入 一 个 团 队 是 是 一 个 重 要 问 题
7、 ， 讲 究 合 作 才 能 取 得 最 后 的 成 功 ！52 设计原理2.1 MCS51 单片机引脚说明MCS 单片机都采用 40 引脚的双列直插封装方式。图 2-9 为引脚排列图， 40 条引脚说明如下：1、主电源引脚 Vss 和 Vcc Vss 接地 Vcc 正常操作时为+5 伏电源2、外接晶振引脚 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1 内部振荡电路反相放大器的输入端，是外接晶体的一个引脚。当采用外部振荡器时，此引脚接地。 XTAL2 内部振荡电路反相放大器的输出端。是外接晶体的另一端。当采用外部振荡器时，此引脚接外部振荡源。3、控制或与其它电源复用引脚 RST/VPD，ALE/ ，
8、 和 /VppPROGSENA RST/VPD 当振荡器运行时，在此引脚上出现两个机器周期的高电平（由低到高跳变），将使单片机复位在 Vcc 掉电期间，此引脚可接 图 2-9 8051 引脚排列图上备用电源，由 VPD 向内部提供备用电源，以保持内部 RAM 中的数据。P1.01 P1.2 P1.23 P1.34P1.45 P1.56 P1.67 P1.78RST/VPD9 RXD P3.010 TXD P3.11 INT0 P3.212INT1 P3.13 T0 P3.414 T1 P3.515 WR P3.616RD P3.717 XTAL218 XTAL119 VS20 P2.0 21P
9、2.1 2P2. 23P2.3 24P2.4 25P2.5 26P2.6 27P2.7 28PSEN29ALE/PROG30EA/VP 31P0.7 32P0.6 3P0.5 34P0.4 35P0.3 36P0.2 37P0.1 38P0. 39VC 408031 8051 87516 ALE/ 正常操作时为 ALE 功能（允许地址锁存）提供把地址的低字节锁存PROG到外部锁存器，ALE 引脚以不变的频率（振荡器频率的 ）周期性地发出正脉冲信号。因此，61它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。但要注意，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲，ALE 端可以驱动（吸收或输出电流）
10、八个 LSTTL 电路。 对于 EPROM 型单片机，在 EPROM 编程期间，此引脚接收编程脉冲（ 功能）PROG 外部程序存储器读选通信号输出端，在从外部程序存储取指令（或数据）期PSEN间， 在每个机器周期内两次有效。 同样可以驱动八 LSTTL 输入。SEN /Vpp 、 /Vpp 为内部程序存储器和外部程序存储器选择端。当 /Vpp 为AA EA高电平时，访问内部程序存储器，当 /Vpp 为低电平时，则访问外部程序存储器。对于 EPROM 型单片机，在 EPROM 编程期间，此引脚上加 21 伏 EPROM 编程电源（Vpp） 。4、输入/输出引脚 P0.0 - P0.7，P1.0
11、- P1.7，P2.0 - P2.7，P3.0 - P3.7。 P0 口（P0.0 - P0.7）是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 口，在访问外部存储器时，它是分时传送的低字节地址和数据总线，P0 口能以吸收电流的方式驱动八个 LSTTL 负载。 P1 口（P1.0 - P1.7）是一个带有内部提升电阻的 8 位准双向 I/O 口。能驱动(吸收或输出电流)四个 LSTTL 负载。 。 P2 口（P2.0 - P2.7）是一个带有内部提升电阻的 8 位准双向 I/O 口，在访问外部存储器时，它输出高 8 位地址。P2 口可以驱动(吸收或输出电流)四个 LSTTL 负载。 P3 口（P3.0
12、- P3.7）是一个带有内部提升电阻的 8 位准双向 I/O 口。能驱动( 吸收或输出电流)四个LSTTL 负载2.2 LED 显示数码管LED 有共阴极和共阳极两种。如图所示。二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地，而共阳极则将发光二极管的阳极连接在一起，接入+5V 的电压。一位显示器由 8 个发光二极管组成，其中 7 个发光二极管构成字型“8”的各个笔划（段）ag，另一个小数点为dp 发光二极管。当在某段发光二极管施加一定的正向电压时，该段笔划即亮；不加电压则暗。为了保护各段 LED 不被损坏，需外加限流电阻。LED 数码管结构原理图：7图 3 AT89C2051 引脚配置AT89C2
13、051 芯片的 20 个引脚功能为：VCC 电源电压。GND 接地。RST 复位输入。当 RST 变为高电平并保持 2个机器周期时，所有 I/O 引脚复位至“1” 。XTAL1 反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2 来自反向振荡放大器的输出。P1 口 8 位双向 I/O 口。引脚 P1.2P1.7 提供内部上拉，当作为输入并被外部下拉为低电平时，它们将输出电流，这是因内部上拉的缘故。P1.0 和P1.1 需要外部上拉，可用作片内精确模拟比较器的正向输入（AIN0）和反向输高电平驱动 共阴极低电平驱动 共阳极8入（AIN1） ，P1 口输出缓冲器能接收 20mA 电流，并能直
14、接驱动 LED 显示器；P1口引脚写入“1” 后，可用作输入。在闪速编程与编程校验期间，P1 口也可接收编码数据。P3 口 引脚 P3.0P3.5 与 P3.7 为 7 个带内部上拉的双向 I/0 引脚。P3.6 在内部已与片内比较器输出相连，不能作为通用 I/O 引脚访问。P3 口的输出缓冲器能接收 20mA 的灌电流；P3 口写入“1”后，内部上拉，可用输入。P3 口也可用作特殊功能口。2.3 中断指令。在 CPU 和外设交换信息时，存在着快速 CPU 和慢速外设间的矛盾，机器内部有时也可能出现突发事件，为此，计算机中通常采用中断技术。CPU 和外设并行工作，当外设数据准备好( 或有某种突
15、发事件发生)时向CPU 提出请求，CPU 暂停正在执行的程序转而为该外设服务 (或处 理紧急事件)，处理完毕再回到原断点继续执行原程序。中断优先级：当有多个中断源同时 向 CPU 申请中断时，CPU 优先响应最需紧急处理的中断请求，处理完毕再响应优先级别较低的 ，这种预先安排的响应次序。 中断的嵌套：在中断系统中，高优先级的 中断请求能中断正在进行的较低级的中断源处理，（1）中断技术是实时控制中的常用技术，51 系列单片机有三个内部中断，二个外部中断。所谓 外部中断就是在外部引脚上有产生中断所需要的信号。每个中断源有固定的中断服务程序的入口地址(称矢量地址或向量地址) 。当CPU 响应中断以
16、后单片机内部硬件保证它能自动的跳转到该地址。因此，此地址是应该熟记的，在汇编程序 中，中断服务程序应存放在正确的向量地址内。(或存放一条转移指令)；而在 C 语言中是靠 Interrupt n 的关键字 n 自动设置的。（2）单片机的中断是靠内部的寄存器管理的，这就是中断允许寄存器 IE，中断优先权寄存器 IP ，必须在 CPU 开中断即开全局中断开关 EA，开各中断源的中断开关，CPU 才能响应该中断源的 中断请求，其中缺一不可。（3）从程序表面看来，主程序和中断服务程序好象是没有关连的，只有掌9握中断响应的过程， 才能理解中断的发生和返回，看得懂中断程序，并能编写高质量中断程序。表 2.1
17、 常用中断符号 名 称 中 断 引 起 原 因 中断服务程序入口INT0 外部中断 0 P3.2 引脚的低电平或下降沿信号 0003HINT1 外部中断 1 P3.3 引脚的低电平或下降沿信号 0013HT0 定时器 0 中断 定时计数器 0 计数回零溢出 000BHT1 定时器 1 中断 定时计数器 1 计数回零溢出 001BHT2 定时器 2 中断 定时计数器 2 中断(TF2 或 T2EX信号）002BHTI/RI 串行口中断 串行通信完成一帧数据发送或接收引起中断 0023H2.4 硬件原理图晶振（12MHz）定时 1 秒对于 12MHz 的晶振而言，其时钟周期 T=1/f=1/12us,而 89C51 的一个机器周期包括 12 个时钟周期，所以一个机器周期为 1us，对于 T0 而言，使之工作于 16-bit，
