节日彩灯控制器设计学士学位毕业论文(编辑修改稿)

节日彩灯控制器设计学士学位毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

..............18 南 昌 大 学 共 青 学 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 目录 VI 附录 A：元件清单 .................................................................................................19 附录 B：节日彩灯控制器原理图 ..........................................................................20 附录 C:PCB 板图以及仿真图 ................................................................................21 附录 D：实物图 .....................................................................................................22 附录 E:C 语言程序 .................................................................................................23 第一章 绪论 课题研究背景 单片机 是集成电路芯片，把计算机系统集成到一个芯片上，俗称微机 ，是计算机 领域 的一个重要分支。 计算机 根据自身的性能 和应用， 尺寸大小，和使用 范围等，将分为巨型机，电 脑主机，中型计算机，小型计算机和微型计算机，工作站，服务器等等，其中微型计算机不仅具有运算 速 度快，准确的特点，与其它计算机相比，还具有体积小，重量轻的优点，低功耗，低价格，其中 个人计算机简称 PC（个人电脑） ，是一种在个人计算机应用最广泛的，是近年来增长最快的一个分支。 PC 机在性能和价格 方面都有很大的优势 ，目前，它像是一个普通的家用电器 一样融入到家庭和社会的各个方面。 单片机又是 计算机的一个分支， 随着技术的不断更新和发展，如今单片机的应用也越来越广，并已近成为一门关键的的技术性学科。 单片机的各功能都集中在芯 片当中，其中有 RAM,ROM,I/O 等接口，也具有定时器和计数器功能。 单片机 还 具有一些 比较 突出的优点：体积 较 小， 集成度高，重量轻，携带方便，低电压 ， 低功耗，控制功能强，性价比高，运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高，现如今在 家电 应用 、工业 自动化 控制、仪器仪表、汽车 和玩具 等 等产品中都可以看到单片机的身影，可以说单片机无时不在我们身边和生活当中。 课题研究意义 彩灯在现在的日常生活中，应用很广泛，特别是在城市中，夜晚就离不开彩灯的生活，日常生活中我们看到的电子广告牌、 KTV 音乐场所、交通指示牌和生活中的小玩具等等都有彩灯 的应用。 而单片机控制的彩灯系统更是把彩灯的优点应用发挥到极致，所以研究基于单片机的节日彩灯控制器的意义重大，也是我们学习单片机很好的设计课程。 南 昌 大 学 共 青 学 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 第 一 章 绪论 2 课题研究任务 开发一个单片机自动控制系统，利用 AT89S52 单片机和外部电路组成了一个单片机系统，然后利用 C 语言编写程序控制十六 个 LED 灯的亮 灭 和循环控制，形成花样彩 灯， 设计过程中 主要包括电源部分、控制电路部分，显示部分，软件程序部分等。 南昌大学共青学院毕业设计（论文） 第二章 方案设计 3 第二章 方案设计 方案比较 Cpu Led 灯 方案一 At89c51 八个 led 方案二 At89c52 十六个 led 方案选择 根据上两个方案来看，方案一虽然简单，但是用的 led 比较少，不够实际生活中选用。 而且芯片的 flash 比方案二的小，不利于大的程序编写，所以我选择了方案二。 主芯片介绍 AT89S52 介绍 AT89S52 是一款由 Atmel 公司生产的， 性能 高可编程的 CMOS8 位低功耗微型控制器 ， 拥有 8位 CPU 和可系统编程的 Flash。 AT89S52 主要功能 ： 拥有 的 8位 CPU和在系统可编程 Flash 自带 时钟振荡器 ，工作频率最高可达到 24MHZ 内部程序存储器（ ROM）为 8KB 内部数据存储器（ RAM）为 256 字节 32 个可编程 I/O 口线 8 个中断向量源 三个 16 位定时器 /计数器 三级加密程序存储器 南昌大学共青学院毕业设计（论文） 第二章 方案设计 4 全双工 UART 串行通道 AT89S52 各引脚功能 AT89S52 有 40个引脚如图 所示： 图 AT89S52 引脚图 VCC： 电源 输入 端 ，接 +5V。 VSS： 电源 接 地端。 XTAL1： 单 片 机 系统时钟的反相放大器输入端 口。 XTAL2： 系统时钟的反相放大器 的 输出端 口。 RESET： AT89S52 的 引脚复位 ， 当 需要对 芯片复位 时 ， 只需要该引脚电平达到高电 平并维持两机器周期 ，就可以对芯片进行复位了。 EA/VPP:： “ EA” 存取外部程序代码，当引 脚 接入 低 电平后 ，系统将使用外部 程序 代码南昌大学共青学院毕业设计（论文） 第二章 方案设计 5 来 执行程序。 ALE/ PROG： 表示地址锁存 器的启动 信号。 PSEN： 读取外部存储器的使用端口。 PORT0（ ~ ）： 端口 P0是一个 8位 宽的涉极 双输入和输出端口， 共有 8个位宽。 PORT2（ ~ 口 ）： P2 端口是 8 位 双向 I / O 端口，每个引脚可驱动 4 TTL 逻辑电平。 PORT1（ 端口 ~ ）： P1 端口是双向的 I/O 端口，当 P1端口为高电平，则当做输入端使用。 PORT3（ 端口 ~ ）： 端口 3 也是 内部 具有上拉电阻的 8 位 双向 I/O 端口 ， 同时还有许多工具和其他特殊功能，包括串口通信，外部中断控制功能， 读写控制，定时控制和外部数据存储器内容计数。 RST：复位 端口输入，但 RST 脚 必须保持两个机器周期内是高电平状态。 ALE/PROG:当 系统读取外 存储器时，地址锁存允许输出电平用于锁存地址的地位字节。 PSEN：外部程序存储器的选通 信号，低电平有效。 EA/VPP:当外部访问时， /EA 必须与 GND 连接，保持 低 电平 ， 才能够有效传输外部数，据存 储器（ 0000hffffh） 的单元指令。 如果加密位 1被 加密， 复位时 /EA将 自动锁存 ；当 /EA 端连接高电平 ， 则使用 内部程序存储器 功能。 XTAL1：振荡器反相放大器的输入和内部时钟工作电路的输入 端。 XTAL2：振荡器反向放大器的 输出 端口。 南昌大学共青学院毕业设计（论文） 第三章 基本设计原理 6 第三章 基本 设计 原理 总体设计思路 使用 AT89S52 单片机 设计一个 彩灯 控制器， 加上 C 语言程序，来控制十六个LED 灯的亮灭和循环，本设计需要用到显示电路部分，电源电路部分，时钟电路，复位电路，来控制 LED 灯 的亮灭和循环。 总设计框图 采用 AT89S52 设计的系统框图如图 图 基于 AT89S52 单片机设计的彩灯控制器 设计 实施 步奏 （ 1）根据设计要求画出电路图，要求电路图简洁，合理。 （ 2）根据实验现象编写出合适的 C 语言程序， C语言程序要求能实现各功能，不能太繁琐。 （ 3）用仿真软件对其进行仿真，分析其结果是否与设计要求一致。 （ 4）制作 PCB板，购买元器件可进行实物焊接，焊接的过程中需格外细心避免损坏电路板和电子元器件。 （ 5）实物制作完成，进行检验和调试。 （ 6）设计制作完成。 南昌大学共青学院毕业设计（论文） 第四章 电路模块设计 7 第四章 电路 模块 设计 电源电路的设计 本 课题中单片机正常工作要求输入 电压为稳定的 5V，所以我采用 USB 接口 供电 ，提供稳定的 5V电压，使用起来也方便。 时钟电路 时钟电路是单片机的核心部位 ， 相当于人体的心脏功能，它为整个单片机系统提供动力，它控制着单片机的工作快慢 ， 没有时钟电路的产生来驱动单片机，单片机是无法工作的。 AT89S52 可以 通过两种方式 来产生时钟信号 ：一 种 是 内部方式 ， 芯片内部电路产生振荡电路 ， 从而 时钟信号的产生；另一个是外在的形式，通过 外部电路 对时钟信号的引入。 本 课程 设计 是应用 AT89s52 的内部时钟方式，其 芯片 内部 当中 有一个高增益反相放大器， 构成振荡器， 引脚 XTL1 和 XTL2 分别为 放大器的输入端 口和输出端口，该放大器与做为反馈元件的晶振共同构成自激振荡器。 如图 所示： 图 时钟电路图 我所设计的时钟 电路 是采用了 石英晶体 Y1 和电容 C C2 组成的 一个 并联谐振回路。 晶振频率选择 12MHZ，电容选择 30pu，电容的大小起 到 频率微调的作用。 南昌大学共青学院毕业设计（论文） 第四章 电路模块设计 8 复位电路 单 片机中拥有多种复位电路，本设计采用电平式复位和上电式复位方式，如图 所示： 图 复位电路图 当通 电时 C5 电容 相当于短路 了 ，使单片机复位， 当 C5 电容充满电后， C5 电容相当于开路，单片机不会自动复位，当稳定在正常的工作模式下后 ，按下复位键 S1，把 C5电容短路，则 是单片机复位。 显示电路部分 显示部分主要是由十六个 LED 组成，十六 个 LED 分别接入 P10~P17,和 P30~P37接口 ,如图 图 显示电路图 通过软件控制 P10~P17 和 P30~P37 的各个引脚的高低电平，从而控制 LED 二极管的亮灭， 加上时间上的关系，形成花样彩灯。 南昌大学共青学院毕业设计（论文） 第五章 软件系统设计 9 第五章 软件系统设计 软件介绍 软件是单片机应用系统不可分割的一部分，一个单片机硬件系统，必要要有软件来驱动它，单片机才能工作。 软件就相当于单片机的大脑，指示单片机工作，等我们把电路板焊接好，发现看不到彩灯循环点亮的现象，这个时候就是单片机缺少思想，这时候我们就需要用软件来指示单片机，来给单片机传递思想，软件可以 控制 单片机引脚的高低电平，来控制 发光二极管 的亮和灭。 软件程序对于单片机来说，相当于单片机的大脑，单片机的灵魂部分，控制着单片机的运行，是单片机的重要组成部分，也是单片机学习的难点。 程序部分可以使用汇编语言也可以使用 C 语言来编写，由于 C 语言比较通俗易懂，实现起来比较简单，所以我采用的是 C 语言程序。 这次课程设计任务要求至少 控制 八个以上的 LED 彩灯，形成成各种各样的花形，能够循环变换。 南昌大学共青学院毕业设计（论文） 第五章 软件系统设计 10 程序的 框图 以及部分软件程序介绍 软件的主程序框图如图 所示 图 软件程序框图 南昌大学共青学院毕业设计（论文） 第五章 软件系统设计 11 部分彩灯循环程序如下 ： 各灯全亮程序 ledh=0x00。 ledl=0x00。 delay(2020)。 间隔闪光程序如下：。