【正文】 基于AT89C51單片機(jī)的彩燈循環(huán)控制設(shè)計(jì)方案第1章　緒論當(dāng)今社會(huì)中，循環(huán)彩燈在人們的日常生活中有著日益重要的作用。它不僅能美化環(huán)境,渲染氣氛，還可以用于娛樂場(chǎng)所和電子玩具中,并且在不同場(chǎng)所都各具特色。由于循環(huán)彩燈的快速發(fā)展使其應(yīng)用也越來越廣泛,逐漸深入到了人們生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域。隨著彩燈應(yīng)用的深入發(fā)展,對(duì)其安全要求也就越來越高。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)也帶動(dòng)傳統(tǒng)控制日新月異更新。在自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，并加以完善。隨著社會(huì)不斷的發(fā)展，電子產(chǎn)品的質(zhì)量也不斷提高。彩燈循環(huán)電路也由以前的簡(jiǎn)單、功能單一的電路，變?yōu)楝F(xiàn)在復(fù)雜、實(shí)現(xiàn)功能多的電子產(chǎn)品。本次我進(jìn)行了彩燈循環(huán)控制電路的設(shè)計(jì)。彩燈是我們?nèi)粘＝?jīng)常使用的產(chǎn)品，它制作簡(jiǎn)單，過程易學(xué)，還可以提高我們的動(dòng)手能力，增強(qiáng)我們分析和解決問題的能力。利用控制電路可使彩燈按一定的規(guī)律不斷的改變狀態(tài)，不僅可以獲得良好的觀賞效果，而且可以省電。近年來，隨著人們生活水平的較大提高，人們對(duì)于物質(zhì)生活的要求也在逐漸提高，不僅需要各種各樣的生活電器，也開始對(duì)環(huán)境提出了更高的要求。彩燈的運(yùn)用已經(jīng)遍布于人們的生活中，從歌舞廳到各種兒童電子玩具，從慶祝節(jié)日到日常生活中的點(diǎn)綴。這些都說明了彩燈的發(fā)展及應(yīng)用水平有了很大的飛躍，也說明科技在現(xiàn)實(shí)運(yùn)用中有了較大的發(fā)展，隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場(chǎng)合可以看到彩色霓虹燈。LED彩燈由于其豐富的燈光色彩，低廉的造價(jià)以及控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)而得到廣泛運(yùn)用。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)全面運(yùn)用了我們以前所學(xué)的知識(shí)，在加強(qiáng)我直接應(yīng)用綜合能力的同時(shí)，力求讓我在短時(shí)間里得以掌握先進(jìn)科學(xué)技術(shù)：如本設(shè)計(jì)中所使用到的keil、Protel99等設(shè)計(jì)軟件，使自己能夠理論聯(lián)系實(shí)際，并且設(shè)計(jì)電路的能力也有所提高。4第2章　系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)方案介紹 本次設(shè)計(jì)的彩燈循環(huán)控制電路采用的方案如圖21所示。 主 控 器 AT89C51 彩燈循環(huán)電路 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 電源電路 數(shù)碼管顯示電路 模式控制電路 圖21 方案圖 系統(tǒng)電路主要由主控器、時(shí)鐘電路、電源電路、復(fù)位電路、彩燈顯示電路、模式控制電路等部分組成。 組成方案各部分的功能介紹 在AT89C51中燒入軟件程序后就控制整個(gè)電路實(shí)現(xiàn)功能。為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作。時(shí)序電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)。采用經(jīng)市電降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓的穩(wěn)壓電源把市電變?yōu)?5v的直流給單片機(jī)供電。模式控制部分是單片機(jī)的一個(gè)中斷系統(tǒng)，中斷按下后，轉(zhuǎn)換彩燈循環(huán)的不同模式。使CPU和系統(tǒng)中其他功能部件都恢復(fù)到一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。由LED發(fā)光二極管組成，也是本次設(shè)計(jì)的主體，就是要用編寫程序燒入芯片，并有單片機(jī)控制電路實(shí)現(xiàn)LED燈的循環(huán)點(diǎn)亮。7. 數(shù)碼管顯示電路本次設(shè)計(jì)的彩燈循環(huán)共有5種循環(huán)模式，在仿真中當(dāng)按鍵按下的時(shí)候，七段數(shù)碼管就顯示由1～5的模式號(hào)。第3章　硬件電路設(shè)計(jì) 電源電路采用經(jīng)市電降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓的穩(wěn)壓電源電路如圖31所示：圖31 電源電路 220V市電經(jīng)過降壓后得到12V交流電，經(jīng)二極管整流成脈動(dòng)直流電，經(jīng)過電容濾波后，再經(jīng)過LM7805穩(wěn)壓得到5V的直流電供系統(tǒng)工作，發(fā)光二極管用作電源指示，470μF的電容起到再次濾波的作用。 主控器主控器就是AT89C51單片機(jī),它是指集成在一個(gè)芯片上的微型計(jì)算機(jī)，包括CPU、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、基本輸入、輸出接口電路、定時(shí)、計(jì)數(shù)器等部件制作在一塊集成芯片上，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。整個(gè)電路以單片機(jī)為中心組成。在單片機(jī)中燒入程序，單片機(jī)運(yùn)行程序輸出信號(hào)控制彩燈的循環(huán)閃亮。以下對(duì)單片機(jī)的引腳及相關(guān)功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)加以介紹。 單片機(jī)的引腳及相關(guān)功能 單片機(jī)引腳圖如圖32所示：圖32 單片機(jī)引腳圖芯片的40個(gè)引腳按功能大致可分為4個(gè)部分：電源部分、時(shí)鐘部分、控制部分和I/O引腳部分。（1）VCC : 芯片電源，接+5V；（2）VSS : 接地端；注：用萬(wàn)用表測(cè)試單片機(jī)引腳電壓一般為0V或者5V，這是標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平。但有時(shí)候在單片機(jī)程序正在工作時(shí)候測(cè)試結(jié)果并不是這個(gè)值而是介于0V5V之間，其實(shí)這是萬(wàn)用表響應(yīng)速度沒這么快而已，在某一個(gè)瞬間單片機(jī)引腳電壓仍保持在0V或者5V。在89C51系列單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端引腳為XTAL1，其輸出端引腳為XTL2。只要在XTL1和XTL2之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，就可以構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。控制線共有4根：（1）ALE/PROG:地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM編程脈沖；ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地址；PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。（2）PSEN:外ROM讀選通信號(hào)。（3）RST/VPD:復(fù)位/備用電源；RST（Reset）功能：復(fù)位信號(hào)輸入端； VPD功能：在VCC掉電情況下，接備用電源。（4）EA/VPP:內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源；EA功能：內(nèi)外ROM選擇端；VPP功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源VPP。（1）80C51共有4個(gè)8位并行I/O端口：P0、PPP3口，共32個(gè)引腳。P3口還具有第二功能，用于特殊信號(hào)輸入輸出和控制信號(hào)（屬控制總線）。 （2）P3口第二功能:P30 RXD 串行輸入口；P31 TXD 串行輸出口；P32 INT0 外部中斷0；P33 INT1 外部中斷1；P34 T0 定時(shí)計(jì)數(shù)器0；P35 T1 定時(shí)計(jì)數(shù)器1；P36 WR 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通（低電平有效）；P37 RD 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通（低電平有效）。 8051單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖33所示:圖33 8051單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)8051單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線,現(xiàn)在我們分別加以說明：中央處理器(CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。(RAM)8051內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。 (ROM)8051共有4096個(gè)8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。(ROM)8051有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。(I/O)口8051共有4組8位I/O口(P0、 PP2或P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。 單片機(jī)最小系統(tǒng)的介紹 單片機(jī)最小系統(tǒng)組成單片機(jī)最小系統(tǒng)以89c51為核心,外加時(shí)鐘和復(fù)位電路,電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,抗干擾能力強(qiáng),成本相對(duì)較低,是當(dāng)前8位單片機(jī)的典型代表,采用CHMOS工藝,即互補(bǔ)金屬氧化物的HMOS工藝, CHMOS是CMOS和HMOS的結(jié)合,具有HMOS高速度和高密度的特點(diǎn),還具有CMOS低功耗的特點(diǎn)。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖34所示:圖34 單片機(jī)最小系統(tǒng) 復(fù)位電路無(wú)論用戶使用哪種類型的單片機(jī),