【正文】 子程序 (Display)和延時子程序 (Delay)之外，還一直保持查詢是否有功能切鍵按下以及是否有模式改變按鍵按下，一旦有功能切換鍵和模式改變鍵按下，就會進入相應的按鍵處理。利用 T0 定時器作為定時基本單位，根據(jù)模式需要計算好各控制信號的發(fā)生時刻，根據(jù)不同的模式 Mo del_i 可以設(shè)定不同的工作時間 Ti 和脈沖翻轉(zhuǎn)頻率 Fi 通過 P0 口輸出，使各色 L ED 燈的驅(qū)動時刻與移位觸發(fā)的翻轉(zhuǎn)時刻步調(diào)一致，使 LED 彩燈按照設(shè)計的模式工作。系統(tǒng)中軟件可以分為主程序和中斷服務(wù)子程序。 Q1P N PQ2P N PQ3P N PQ4P N PQ5P N P+ 5 VR3R E S 2R4R E S 2R5R E S 2R6R E S 2R7R E S 2P 0 1 P 0 2 P 0 3 P 0 4 P 0 5P 0 1 P 0 2 P 0 3 P 0 4 P 0 5P 2 0 P 2 1 P 2 2 P 2 3 P 2 4D1LEDD2LEDD3LEDD4LEDD5LEDD6LEDD7LEDD8LEDD9LEDD 1 0LEDD 1 1LEDD 1 2LEDD 1 3LEDD 1 4LEDD 1 5LEDD 1 6LEDD 1 7LEDD 1 8LEDD 1 9LEDD 2 0LEDD 2 1LEDD 2 2LEDD 2 3LEDD 2 4LEDD 2 5LEDD 2 6LEDD 2 7LEDD 2 8LEDD 2 9LEDD 3 0LEDD 3 1LEDD 3 2LEDD 3 3LEDD 3 4LEDD 3 5LEDD 3 6LEDD 3 7LEDD 3 8LEDD 3 9LEDD 4 0LED 圖 彩燈顯示電路 （四）受控模塊硬件電路圖 每個 LED 板模塊上均勻分布 3 種顏色 LED 燈，在實際制作 PCB 時采用紅、綠、黃 3 色互隔焊接方式，在電路板上把 LED 發(fā)光管按順序 L1(紅 )、 L2(綠 )、 L3(黃 )、 L4(紅 )、L5(綠 )、 L6(黃 )…… 依次均勻焊在板上成一條直線。 （三） LED彩燈顯示電路 LED 彩燈顯示電路 (如圖 所示 )實際上是由 8 個發(fā)光二極管和 8 個電阻構(gòu)成的電路。 時鐘電路：本系統(tǒng)采用單片機內(nèi)部方式產(chǎn)生時鐘信號，用于外 接一個 12MHz 石英晶體振蕩器和 2 個 30pF 微調(diào)電容，構(gòu)成穩(wěn)定的的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部的時鐘電路。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出 [6]。 /EA/VPP：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止，置位無效。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 I/O 口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)： I/O 口作為輸入口時有兩種工作方式即所謂的讀端口與讀引腳讀端口時實際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線經(jīng)過某種運算或變換后再寫回到端口鎖存器只有讀端口時才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線上面圖中的兩個三角形表示的就是輸入緩沖器 CPU 將根據(jù)不同的指令分別發(fā)出讀端口或讀引腳信號以完成不同的操作這是由硬件自動完成的不需要我們操心。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當 P1 口的管腳第一 次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 芯片如圖 所示。 振蕩電路 控制電路 譯碼器 LED 顯示電路 計數(shù)器 圖 11 彩燈循環(huán)控制器硬件框圖 AT89C51單片機 時鐘 電路 復位 電路 按鍵控制電路 直流 5V電源電路 供電 信號 LED 彩燈 電子科技大學 第 8 頁 三、彩燈控制器系統(tǒng)硬件設(shè)計 （ 一）單片機選擇 單片機是主控制器核心，我們選擇的是 AT89C51。 圖 12 單片機彩燈循環(huán)控制系統(tǒng)硬件框圖 此設(shè)計方案中 單片機的 P1 口 接 5 路按鍵控制電路 ，實現(xiàn) 彩燈花型的切換 功能；單片機的 引 腳 接上一個按鈕開關(guān)以實現(xiàn)對彩燈閃爍頻率的控制 ， 即實現(xiàn)了快慢兩種節(jié)拍實現(xiàn)花型的變換；單片機上的 P2 口接八路 LED 發(fā)光二極管組成彩燈電路，顯示彩燈循環(huán)情況。 方案一： 根據(jù) 設(shè) 計任務(wù) 要求介紹的彩燈控制電路的基本組成，可以確定彩燈控制器應由振蕩電路、計數(shù) /時序分配電路、 移位 位寄存器和彩燈顯示五部分組成。在主控模塊上設(shè)有 8 個 按鍵和 5 位七段碼 LED 顯示器，根據(jù)用戶需要可以編寫若干種亮燈模式，利用其內(nèi)部定時器 T0 實現(xiàn)一個基本單位時間為 5 ms 的定時中斷，根據(jù)各種亮燈時間的不同需要，在不同時刻輸出燈亮或燈滅的控制信號，然后驅(qū)動各種顏色的燈亮或滅，產(chǎn)品實際應用效果較好，亮燈模式多，用戶可以根據(jù)不同場合和時間來調(diào)節(jié)亮燈頻率和亮燈時間。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。忙碌的一天生活過去，人們往往會去娛樂場所放松一下。 [1] （二）彩燈控制器的研究現(xiàn)狀及意義 19 世紀興起的數(shù)字電路以其先天的便捷、穩(wěn)定的優(yōu)點在現(xiàn)代電子技術(shù)電路中占有越 電子科技大學 第 6 頁 來越重要的地位。 （ 5）地址寄存器 AR 地址寄存器用于保存當前 CPU 所要訪問的內(nèi)存單元 或 I/O 設(shè)備的地址。當系統(tǒng)執(zhí)行給定的指令時，必須對操作碼進行譯碼，以確定所要求的操作，指令譯碼器就是負責這項工作的。它可以保存一條正在譯碼的指令，也可以保存正在送往存儲器中存儲的一個數(shù)據(jù)字節(jié)等等。通過輸入輸出接口電路 ，實現(xiàn)與各種外圍設(shè)備連接。 (2) 對指令進行譯碼和測試，并產(chǎn)生相應的操作控制信號，以便于執(zhí)行規(guī)定的動作。 (2) 執(zhí)行各種邏輯運算，并進行邏輯測試，如零值測試或兩個值的比較。 ALU 的作用是把傳來的數(shù)據(jù)進行算術(shù)或邏輯運算，輸入來源為兩個 8 位數(shù)據(jù)，分別來自累加器和數(shù)據(jù)寄存器。并且已經(jīng)深入到工業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)以及人民生活的各個方面，如車間流水線控制、自動化系統(tǒng)等、智能型家用電 器（冰箱、空調(diào)、彩電）等。為了用戶使用方便，它把組成計算機的主要功能部件：中央處理器（ CPU）、數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）、程序存儲器（ ROM、 EPROM、 EEPROM 或 FLASH）、定時 /計數(shù)器和各種輸入 /輸出接口電路等都集成在一塊半導體芯片上，構(gòu)成一個完整的計算機系統(tǒng)。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。 本系統(tǒng)具有電路結(jié)構(gòu)簡單、易操作、硬件少、體積小、成本低、低能耗等優(yōu)點，具有一定的實用和參考價值 。利用軟件編程燒錄程序到單片機來實現(xiàn)對 LED 彩燈進行控制，本系統(tǒng)亮燈模式多，用戶根據(jù) 操作 提示可以 隨意 變換想要的閃爍方式和控制彩燈的閃爍頻率 。概括的講：一塊 芯片 就成了一臺計算機。 單片機的全稱是單片微型計算機 (Single Chip Microputer)。 單片機以其高可靠性、高性價比、低電壓、低功耗等一系列優(yōu)點，近幾年得到迅猛發(fā)展和大范圍推廣，廣泛應用于工業(yè)控制系統(tǒng)、通訊設(shè)備、日常消費類產(chǎn)品和玩具等。 Logical Unit，簡稱 ALU）、累加器和寄存器等幾部分組成。 運算器有兩個功能： (1) 執(zhí)行各種算術(shù)運算。其主要功能有： (1) 從內(nèi)存中取出一條指令，并指出下一條指令在內(nèi)存中的位置。外部總線又稱為系統(tǒng)總線，分為數(shù)據(jù)總線DB、地址總線 AB 和控制總線 CB。 （ 2）數(shù)據(jù)寄存器 DR 數(shù)據(jù)寄存器通過數(shù)據(jù)總線向存儲器和輸入 /輸出設(shè)備送（寫）或?。ㄗx）數(shù)據(jù)的暫存單元。當執(zhí)行一條指令時 ，先把它從內(nèi)存中取到數(shù)據(jù)寄存器中，然后再傳送到指令寄存器。在程序開始執(zhí)行前必須將程序的第一條指令的內(nèi)存單元地址（即程序的首地址）送入 PC，使它總是指向下一條要執(zhí)行指令的地址。同樣，如果把外圍設(shè)備的地址作為內(nèi)存地址單元來看的話，那么當 CPU 和外圍設(shè)備交換信息時，也需要用到地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。 隨著人們生活水平的提高，大家的生活環(huán)境也不斷改善和美化。這種彩燈控制器結(jié)構(gòu)往往有芯片過多、電路復雜、功率損耗大等缺點。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。一種是利用電子電路裝置控制， 另 一種是采用單片機控制 。 其硬件構(gòu)成框圖如圖 12 所示，以單片機為核心控制，由 單片機最小系統(tǒng) （時鐘電路、復位電路、電源） 、 按鍵控制 電路、 LED 發(fā)光二極管和 5V 直流 電源 電路組成。 綜上，顯然方案二各方面優(yōu)越于方案一，以及 為 了體現(xiàn) 專業(yè)優(yōu)勢，本次設(shè)計采用第二種方案。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 電子科技大學 第 9 頁 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器 讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。另外，該引腳被略微拉高。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 電子科技大學 第 11 頁 P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78R S T9P 3 .010P 3 .111P 3 .212P 3 .313P 3 .414P 3 .515P 3 .616P 3 .717X T A L 218X T A L 119GND20P 2 .0 (A 8 )21P 2 .1 (A 9 )22P 2 .2 (A 1 0 )23P 2 .3 (A 1 1 )24P 2 .4 (A 1 2 )25P 2 .5 (A 1 3 )26P 2 .6 (A 1 4 )27P 2 .7 (A 1 5 )28P S E N29A L E /P R O G30E A /V P P31P 0 .7 (A D 7 )32P 0 .6 (A D 6 )33P 0 .5 (A D 5 )34P 0 .4 (A D 4 )35P 0 .3 (A D 3 )36P 0 .2 (A D 2 )37P 0 .1 (A D 1 )38P 0 .0 (A D 0 )39V C C40K1A T 8 9 C 5 1+ 5 VS1S W P BY1C R Y S T A LR1R E S 2+ C 2 0C1C A PC2C A P+ 5 VR9R E S 2S3S W P B+ 5 VP 2 0P 2 1P 2 2P 2 3P 2 4GND 圖 單片機最小系統(tǒng) 要使單片機工作起來，最基本的電路的構(gòu)成由單片機 、 時鐘電路 、 復位 電路 等 組成。本設(shè)計采用手動按鍵復位，該復位方式同樣具有上電自動復位功能。由于 發(fā)光二極管的導通電壓一般為 以上， 電子科