【正文】 畢業(yè)設(shè)計(論文) 節(jié)日彩燈控制電路的設(shè)計與實現(xiàn) 摘 要單片機是把主要計算機功能部件都集成在一塊芯片上的微型計算機。單片機即單片微型計算機，是集CPU ,RAM ,ROM ,定時，計數(shù)和多種接口于一體的微控制器。本文介紹一種新型的彩燈控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，以AT89C51單片機作為主控核心，與按鍵，顯示器等較少的輔助硬件電路相結(jié)合，利用軟件實現(xiàn)對彩燈進行控制。本系統(tǒng)具有體積小，硬件少，電路結(jié)構(gòu)簡單及容易操作等優(yōu)點。本文首先描述系統(tǒng)硬件工作原理，并附以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖加以說明，著重介紹了本系統(tǒng)所應(yīng)用的各硬件接口技術(shù)和各個接口模塊的功能及工作過程,其次，詳細闡述了程序的各個模塊和實現(xiàn)過程。本設(shè)計以數(shù)字集成電路技術(shù)為基礎(chǔ)，單片機技術(shù)為核心。本文編寫的主導(dǎo)思想是軟硬件相結(jié)合，以硬件為基礎(chǔ)，來進行各功能模塊的編寫。關(guān)鍵詞　AT89C51單片機；彩燈控制器；模塊設(shè)計AbstractSCM is a major piece of puter ponents are integrated into the chip microputer. SCM is microputer is a set of CPU, RAM, ROM, the timing, number and variety of integrated microcontroller interface. This paper introduced the design way of a newstyle lampion control system that used AT89C51 single chip as the control –core, bined with little assistant hardware such as keyboard display, and took software program to control lampion. This system had temerity of small volume, few of hard wares ,circuit configuration simple and easy to operate, and so on.This article first describes the hardware system principle of work, and attaches by the system structure diagram performs to explain, emphatically introduced this system applies various hardware connection technology and each interface module function and the work process, next, elaborated in detail procedure each module and the realization process. This design take the digital integrated circuit technology as the foundation, the monolithic integrated circuit technology is core. Keywords　Lampion AT89C51single chip Lampion controller Module design目 錄摘 要 IAbstract II第1章 緒論 1 課題背景 1 1 1 2第2章 芯片及元件原理 5 AT89C51單片機 5 AT89C51的結(jié)構(gòu) 5 AT89C51的引腳描述 6 74LS373地址鎖存器 9 74LS373的引腳介紹 9 74LS373的功能 10 本章小結(jié) 11第3章 硬件電路設(shè)計 11 定時與復(fù)位模塊 11 11 12 顯示模塊 12 按鍵模塊和輸出模塊 13 本章小結(jié) 16第4章 軟件電路設(shè)計 19 程序框圖 19 19 20 顯示原理及子程序 20 本章小結(jié) 24結(jié) 論 25參考文獻 26附錄1 29附錄2 33附錄3 36附錄4 55附錄5 63致謝 65第1章 緒論 課題背景由于國內(nèi)生活水平不斷提高，人民向往較佳的生活質(zhì)素，對燈具燈飾也不斷提出了新要求，近年內(nèi)地燈飾市場有以下情況： 功能細分：人們要求燈具能符合不同場合，不同照光功能的需求日高，因此適用于各種使用要求的燈具逐應(yīng)運而生，如學(xué)生燈、書寫燈、應(yīng)急燈、日光燈、霞光燈、晚餐燈以及不同高度的落地燈等新品疊出。 高技術(shù)化：由于電子技術(shù)被廣泛用于燈具的制造，適應(yīng)不同的電壓，使可調(diào)節(jié)亮度的第三代照光燈具多起來。無頻閃燈、3種波長色譜可調(diào)燈，放射遠紅外光燈等具備保護視力功能的燈具也開始推出市場。 多功能化：符合當前的消費時尚、集多種功能于一體的燈如床頭兼作光敏電話自控燈、帶八音盒臺燈等，是近年另一需求特點。 節(jié)能環(huán)保：新推出的高科技無頻閃書寫燈，光線平穩(wěn)并可節(jié)能源50%，這種燈具很受消費者的歡迎。環(huán)保是燈具生產(chǎn)技術(shù)的嶄新主題，顯示人們對居室生態(tài)環(huán)境的重視，這亦是未來家居照明的主要發(fā)展方向。 國際燈具行業(yè)現(xiàn)代化產(chǎn)品設(shè)計的潮流是：減少產(chǎn)品的尺寸，以減少材料的投入；現(xiàn)代社會對產(chǎn)品的開以制造最重要的著眼點是“經(jīng)濟”和“環(huán)境保護”。照明產(chǎn)品最好能體現(xiàn)這一潮流的是緊湊熒光燈，細管徑，超細管徑直管熒光燈和無汞的射頻(RF)或微波(MW)激發(fā)的硫燈。緊湊型熒光燈直徑和尺寸，它們的形式多種多樣用途也十分廣泛。一般來說，它們有5倍于白熾燈的光效和8倍于白熾燈的壽命。因此，它們是綠色照明工程的推薦產(chǎn)品，使用緊湊型熒光燈的燈具也日益多見。 彩燈的發(fā)展趨勢有：(1)向高效節(jié)能方向發(fā)展 首先是采用節(jié)能光源，然后是按照節(jié)能光的尺寸、形狀，精心設(shè)計燈具的光學(xué)系統(tǒng)，真正提高燈光的有效利用率。如在射燈中，選用光色好的高強度氣體放電燈，可造成一個光線彌散、均勻柔和的照明環(huán)境，且燈具的保護角小、效率高，能較好地顯示建筑物結(jié)構(gòu)?！?2)向集成可調(diào)化方向發(fā)展技術(shù)的迅速發(fā)展 各種集成化裝置和電子算機控制系統(tǒng)對燈具和照明系統(tǒng)的應(yīng)用取得了顯著的進步，如應(yīng)用電子鎮(zhèn)流器對燈具及照明系統(tǒng)進行調(diào)光、遙控、控制光色。(3)向多功能小型化發(fā)展隨著緊湊型光源的發(fā)展 鎮(zhèn)流器等燈用電器配件的超小、超薄、各種新技術(shù)、新工藝的不斷采用，現(xiàn)代燈具正在向小型、實用和多功能方向發(fā)展。(4)向裝配系列化轉(zhuǎn)現(xiàn)代燈具的選型追求簡潔明快 淘汰了過去一味追求表面華美的造型及過分裝飾的風(fēng)格。既強調(diào)個性，又強調(diào)與背景環(huán)境的協(xié)調(diào)，還注重表現(xiàn)燈具材料的質(zhì)感。為了保證照明條件和視覺的舒適感，燈具大都配有各種系列成套的配件選擇，以使用戶根據(jù)需要自我調(diào)整。　彩燈控制是以彩燈為主，從調(diào)光燈、觸摸燈和延遲燈電子控制器到節(jié)能燈、遙控燈和自控方便燈電子控制器的專用設(shè)備，種類繁多。這是一種傳統(tǒng)的燈具方式，雖然彩燈成本較低，但由于采用接觸式控制彩燈方式顯示花樣信息，因此，受干擾較大，甚至不會顯示信息，目前燈具的設(shè)計觀念未能與時俱進，零配件質(zhì)量很差。工業(yè)照明、公共照明等大型高附加值、高檔次或新型燈具產(chǎn)品很少。燈具產(chǎn)品科技含量低、檔次不高將在一定程度上削弱了未來我燈具產(chǎn)品的競爭力。燈具樣式缺乏特色，存在安全隱患。設(shè)計中主要依據(jù)彩燈控制電路，電路最大的特點是穩(wěn)壓和整流裝置，只顧按鍵、二極管、按鈕及很少的阻容器件便能實現(xiàn)各種花樣等自然的變換，并能即按即變，永久保存。在國外已經(jīng)得到了廣泛地應(yīng)用，國內(nèi)的應(yīng)用正在滲透到傳統(tǒng)的家電領(lǐng)域、通信領(lǐng)域、裝飾領(lǐng)域及待開發(fā)的領(lǐng)域。在裝飾領(lǐng)域方面，采用彩燈控制電路，加強了人機聯(lián)系，如會顯示數(shù)字和漢字的大型彩燈組，從而有效的提高審美觀念，方便了使用者；更為人們所熟悉。大至工業(yè)領(lǐng)域，小到玩具、彩燈據(jù)此本文介紹了用新偏控制的方式，通過單片機AT89C51和地址鎖存器做成得彩燈控制器。因為AT89C51在片內(nèi)含有Flash存儲器，而地址鎖存器可將片內(nèi)信息存于閃爍存儲器中，而且有自動變換花樣高質(zhì)量、自然的還原技術(shù)。另外，它內(nèi)置微控制器串行通信接口，可通過單片機AT89C51實現(xiàn)其所有功能。要制作彩燈控制器，需要將單片機與彩燈芯片的控制端口進行連接，并對單片機進行編程，使其實現(xiàn)相應(yīng)的功能；還要將單片機的輸出口連接鍵盤和顯示器，使其控制相應(yīng)的功能并得到顯示。隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場合可以看到彩色霓虹燈。彩燈由于其豐富的燈光色彩，低廉的造價以及控制簡單等特點而得到了廣泛的應(yīng)用，用彩燈來裝飾街道和城市建筑物已經(jīng)成為一種時尚。但目前市場上各式樣的彩燈控制器大多數(shù)用全硬件電路實現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能單一，這樣一旦制作成品只能按照固定的模式閃亮，不能根據(jù)不同場合、不同時間段的需要來調(diào)節(jié)亮燈時間、模式、閃爍頻率等動態(tài)參數(shù)。這種彩燈控制器結(jié)構(gòu)往往有芯片過多、電路復(fù)雜、功率損耗大等缺點。此外從功能效果上看，亮燈模式少而且樣式單調(diào)，缺乏用戶可操作性，影響亮燈效果。因此有必要對現(xiàn)有的彩燈控制器進行改進。本文提出了一種基于AT89C51單片機的彩燈控制方案，實現(xiàn)對彩燈的控制。本方案以AT89C51單片機作為主控核心，與鍵盤、顯示、驅(qū)動等模塊組成核心主控制模塊,可以顯示不同的花樣。第2章 芯片及元件原理 AT89C51單片機 單片機的發(fā)展Intel公司單片機是目前應(yīng)用最廣、品種最多的單片機。Intel公司于1976年推出MCS48系列單片機，該系列最典型的產(chǎn)品為8048，它是在一個40只引腳的大規(guī)模集成電路內(nèi)，包含有8位CPU，1K字節(jié)ROM的程序存儲器，64個字節(jié)RAM的數(shù)據(jù)存儲器，一個8位定時器，27根輸入/輸出線Intel公司在MCS48的基礎(chǔ)上，在80年代初又推出了MCS51系列的高性能的8位單片機。它與MCS48系列相比，在片內(nèi)存儲器容量、I/O口的功能以及指令系統(tǒng)功能等方面，都大大地得到加強，MCS51系列單片機特別適于實時控制、智能儀表、主從結(jié)構(gòu)的多機系統(tǒng)等領(lǐng)域，是工業(yè)檢測、控制領(lǐng)域中最理想的8位單片機。從應(yīng)用的角度看，MCS51單片機具有如下的一些特點：集成度高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)擴展方便、可靠性高、處理功能強、速度高、容易產(chǎn)品化等特點。MCS51系列單片機的三個基本產(chǎn)品為8038758051。他們的引腳與指令完全兼容，但在應(yīng)用結(jié)構(gòu)及應(yīng)用特性方面存在一些差異。8031內(nèi)部包括一個8位的CPU、128個字節(jié)的RAM，21個特殊功能寄存器、4個8位并行I/O口、1個全雙工的串行口，2個16位的定時器/計數(shù)器，但程序存儲器需外擴EPROM芯片。8051是在8031的基礎(chǔ)上，片內(nèi)又集成有4KROM，作為程序存儲器，是一個程序不超過4K字節(jié)的小系統(tǒng)。ROM內(nèi)的程序是公司制作芯片時，代為用戶燒制的，出廠的8051都是含有特殊用途的單片機。所以8051應(yīng)用程序已定，批量大的單片機產(chǎn)品中，由于以上限制，目前在國內(nèi)很少采用。8751是在8031的基礎(chǔ)上，增加了4K字節(jié)的EPROM，它構(gòu)成了一個程序小于4K的小系統(tǒng)。用戶可以將程序固化在EPROM中，可以反復(fù)修改程序。但其價格相對于8031較貴。8031外擴一片4K EPROM的就相當于8751，它的最大優(yōu)點是價格低，目前在我國得到了廣泛的應(yīng)用。隨著大規(guī)模集成技術(shù)的不斷發(fā)展，能裝入片內(nèi)的外圍接口電路也可是大規(guī)模的。Intel公司在MCS51系列三種基本型產(chǎn)品(8031，8051，8751)的基礎(chǔ)上又推出各類增強型系列產(chǎn)品，即所謂的高檔單片機，其主要的增強型產(chǎn)品如下：(1)8032/8052/8752 將原來的8031/8051/8751進行擴展，內(nèi)部RAM增到256字節(jié)，8752/8052片內(nèi)的程序存儲器容量增到8K字節(jié)，定時器/計數(shù)器增至3個16位計數(shù)器，有6個中斷源。(2)低功耗的CHMOS工藝芯片80C31BH/87C51/80C51BH 這種芯片允許電流波動范圍較大,并有兩種掉點工作方式： 一種工作方式是CPU停止工作，其它部分仍繼續(xù)工作；另一種掉電工作方式是，除片內(nèi)RAM繼續(xù)保持數(shù)據(jù)外，其它部分都停止工作。此類單片機的功耗低，非常適用于電池供電或其它要求低功耗的場合。(3)具有高級語言編程的芯片8052HBASIC 芯片內(nèi)固化有MCSBASIC52解釋程序，軟件開發(fā)比較方便。此外還有實現(xiàn)BCD碼的浮點運算以及十六進制數(shù)和十進制數(shù)的轉(zhuǎn)換。BASIC52語言能和MCS51匯編語言混合使用，(4)高性能的8XCX52系列 在8052的基礎(chǔ)上，采用CHMOS工藝，并將MCS96系列中的一些I/O部件如：高速輸入/輸出(HIS/HSO)。A/D轉(zhuǎn)換器、脈沖寬度調(diào)制、看門狗定時器等移植進來構(gòu)成新一代MCS51產(chǎn)品，80C252/87C252/83C252是MCS51目前系列中的最新產(chǎn)品。PHILIPS公司生產(chǎn)的8XC552系列即為此類產(chǎn)品。目前此類單片機在我國已得到了較為廣泛的應(yīng)用。(5)低功耗高性能的89C51 北京集成電路設(shè)計中心推出的BI/Atu89C51單片機，是一個低功耗、高性能含有4K字節(jié)快擦寫可編程/擦除只讀存儲器的8位CMOS單片機，時鐘頻率高達20MHz，與8031的引腳和指令系統(tǒng)完全兼容。芯片上的EPROM允許在線(+5V)電擦除、電寫入或采用通用的非易失存儲編程器對程序存儲器重復(fù)編程。此外，BI/Atu89C51還支持由軟件選擇的兩種掉電工作方式，非常適用于電池供電或其他要求功耗低的場合。由于芯片內(nèi)的4K程序存儲器可在線或用編程器重復(fù)編程，受到設(shè)計者的歡迎，并得到較為廣泛的應(yīng)用。