基于單片機(jī)智能彩燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-09-20 18:23 本頁(yè)面
【正文】 引腳路 VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門(mén)電流。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口， P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性： XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。 按照單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展與系統(tǒng)配置狀況，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可分為最小系統(tǒng)、最小功耗系統(tǒng)及典型系統(tǒng)等。 AT89C51 單片機(jī)是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，具有豐富的內(nèi)部資源： 4kB 閃存、 128BRAM、 32 根 I/O 口線、 2個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器、 5 個(gè)向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)、 2個(gè)全雙工的串行口，具有 ～ 的電壓工作范圍和 0～ 24MHz 工作頻率，使用 AT89C51 單片機(jī)時(shí)無(wú)須外擴(kuò)存儲(chǔ)器。因此，本彩燈控制系統(tǒng)實(shí)際上就是一個(gè)帶有八個(gè)發(fā)光二極管的單片機(jī) 最小應(yīng)用系統(tǒng)，即為由發(fā)光二極管、晶振、復(fù)位、電源等電路和必要的軟件組成的單個(gè)單片機(jī)。其具體硬件組成如圖 1 所示。 圖 1彩燈硬件原理圖 從圖 1 中可以看出，如果要讓接在 口的 LED1 亮起來(lái)，那么只要把 口的電平變?yōu)榈碗娖骄涂梢粤?；相反，如果要讓接? 口的 LED1 熄滅，就要把 口的電平變?yōu)楦唠娖?；同?，接在 ～ 口的其他 7個(gè) LED 的點(diǎn)亮和熄滅的方法同LED1。因此，要實(shí)現(xiàn)彩燈功能，我們只要將發(fā)光二極管 LED1～ LED8依次點(diǎn)亮、熄滅，8 只 LED 燈便會(huì)一亮一暗的做彩燈了。在此我們還應(yīng)注意一點(diǎn)，由于人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)以及單片機(jī)執(zhí)行每條指令的時(shí)間很短，我們?cè)诳刂贫O管亮滅的時(shí)候應(yīng)該延時(shí)一段時(shí)間，否則我們就看不到“彩燈”效果了。 控制器模塊 本系統(tǒng)控制器芯片采用 AT89C51 單片機(jī)，其管腳圖如圖 3所示。 D8D6：數(shù)據(jù)輸入線。 RESET：復(fù)位端口。 T0， T1：計(jì)數(shù)器端口外部計(jì)數(shù)脈沖輸入 線。 XTAL1， XTAL2：時(shí)鐘電路。 VCC：供電電壓。 GND：接地。 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 圖 3 89C51 功能說(shuō)明圖 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 1000 次。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，AT89C2051 是它的一種精簡(jiǎn)版本。 AT89C 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 AT89C51 具有以下特性：與 MCS51 兼容 ,4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 ,壽命： 1000 寫(xiě) /擦循環(huán) ,數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 ,全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz,三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 ,128 8位內(nèi)部 RAM,32可編程 I/O線 ,兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ,5個(gè)中斷源 ,可編程串行 通道 ,低功耗的閑置和掉電模式、片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。 按鍵模塊 采用如下所示電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制花樣彩燈的復(fù)位，按下開(kāi)關(guān)，單片機(jī)復(fù)位，花樣彩燈按模式一閃爍。 圖 電源電路有三端穩(wěn)壓器 7805 和電容組成，外部電池供電， BAT 接 7V 左右的電壓，穩(wěn)壓輸出 5V 的電壓。電源電路如圖 4 所示。 圖 LED 顯示模塊 LED 顯示電路由單片機(jī) 89C51 的 P0 口 ,P1 口和 P2 口與發(fā)光二極管相連，低電平二極管發(fā)光。 LED 顯示電路如圖 2所示。 圖 顯示電路 硬件元件清單 系統(tǒng)元器件清單見(jiàn)表 2。 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 表 2 系統(tǒng)元器件清單 器件 數(shù)量 器件 數(shù)量 AT89C51 1 晶振器 1 LED 8 排阻（ ） 8 電容（ 30pF） 2 電阻（ 100k） 1 電容（ 10uF） 1 開(kāi)關(guān) 1 4 軟件設(shè)計(jì)與仿真 本系統(tǒng) 程序包括 主程序、 鍵盤(pán)掃描子程序、發(fā)送鍵碼子程序、發(fā)送數(shù)據(jù)子程序、接收命令子程序等。主程序用于系統(tǒng)初始化，子程序調(diào)度等。鍵盤(pán)掃描子程序用于掃描鍵盤(pán) 狀態(tài)，將被按鍵的位置號(hào)存入緩沖器中 。 發(fā)送鍵碼子程序用于將緩沖區(qū)鍵的接通碼或斷開(kāi)碼發(fā)送給 單片機(jī) 接口 。 發(fā)送數(shù)據(jù)子程序用于將 數(shù)據(jù)發(fā)給 單片機(jī) 接口 。 接收命令子程序用于接收 單片機(jī) 接口發(fā)來(lái)的鍵盤(pán)命令 。 主程序設(shè)計(jì) 程序流程圖： 中斷程序： 主程序： 仿真軟件簡(jiǎn)介 Proteus 是英國(guó) Labcenter 公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于 Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析 (SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點(diǎn)是： （ 1）實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動(dòng)態(tài)仿真、 I2C 調(diào)試器、 SPI 調(diào)試器、鍵盤(pán)和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 （ 2）支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有： ARM7(LPC21xx)、 8051/52 系列、 AVR 系列、 PIC10/12/16/18 系列、 HC11 系列以及多種外圍芯片。 （ 3）提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 Keil C51 uVision MPLAB等軟件。 （ 4）具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。 總之，該軟件是一款集單片機(jī)和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。 是目前最好的模擬單片機(jī)外圍器件的工具，可以仿真 51 系列、 AVR、 PIC等常用的 MCU 及其外圍電路（如 LCD、 RAM、 ROM、鍵盤(pán)、馬達(dá)、 LED、 AD/DA、部分 SPI器件、部分 IIC 器件等
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