【正文】 子程序 (Display)和延時(shí)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(huì)進(jìn)入相應(yīng)的按鍵處理。利用 T0 定時(shí)器作為定時(shí)基本單位，根據(jù)模式需要計(jì)算好各控制信號(hào)的發(fā)生時(shí)刻，根據(jù)不同的模式 Mo del_i 可以設(shè)定不同的工作時(shí)間 Ti 和脈沖翻轉(zhuǎn)頻率 Fi 通過(guò) P0 口輸出，使各色 L ED 燈的驅(qū)動(dòng)時(shí)刻與移位觸發(fā)的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻步調(diào)一致，使 LED 彩燈按照設(shè)計(jì)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(gè) LED 板模塊上均勻分布 3 種顏色 LED 燈，在實(shí)際制作 PCB 時(shí)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(shí)際上是由 8 個(gè)發(fā)光二極管和 8 個(gè)電阻構(gòu)成的電路。 時(shí)鐘電路：本系統(tǒng)采用單片機(jī)內(nèi)部方式產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，用于外 接一個(gè) 12MHz 石英晶體振蕩器和 2 個(gè) 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(shí)鐘電路。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出 [6]。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止，置位無(wú)效。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，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(shí)有兩種工作方式即所謂的讀端口與讀引腳讀端口時(shí)實(shí)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(guò)某種運(yùn)算或變換后再寫回到端口鎖存器只有讀端口時(shí)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(gè)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(hào)以完成不同的操作這是由硬件自動(dòng)完成的不需要我們操心。 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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當(dāng) P1 口的管腳第一 次寫 1 時(shí)，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(jì)數(shù)器 圖 11 彩燈循環(huán)控制器硬件框圖 AT89C51單片機(jī) 時(shí)鐘 電路 復(fù)位 電路 按鍵控制電路 直流 5V電源電路 供電 信號(hào) LED 彩燈 電子科技大學(xué) 第 8 頁(yè) 三、彩燈控制器系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) （ 一）單片機(jī)選擇 單片機(jī)是主控制器核心，我們選擇的是 AT89C51。 圖 12 單片機(jī)彩燈循環(huán)控制系統(tǒng)硬件框圖 此設(shè)計(jì)方案中 單片機(jī)的 P1 口 接 5 路按鍵控制電路 ，實(shí)現(xiàn) 彩燈花型的切換 功能；單片機(jī)的 引 腳 接上一個(gè)按鈕開關(guān)以實(shí)現(xiàn)對(duì)彩燈閃爍頻率的控制 ， 即實(shí)現(xiàn)了快慢兩種節(jié)拍實(shí)現(xiàn)花型的變換；單片機(jī)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(jì)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(yīng)由振蕩電路、計(jì)數(shù) /時(shí)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(gè) 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(shí)器 T0 實(shí)現(xiàn)一個(gè)基本單位時(shí)間為 5 ms 的定時(shí)中斷，根據(jù)各種亮燈時(shí)間的不同需要，在不同時(shí)刻輸出燈亮或燈滅的控制信號(hào)，然后驅(qū)動(dòng)各種顏色的燈亮或滅，產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用效果較好，亮燈模式多，用戶可以根據(jù)不同場(chǎng)合和時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)亮燈頻率和亮燈時(shí)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(guò)去，人們往往會(huì)去娛樂(lè)場(chǎng)所放松一下。 [1] （二）彩燈控制器的研究現(xiàn)狀及意義 19 世紀(jì)興起的數(shù)字電路以其先天的便捷、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)代電子技術(shù)電路中占有越 電子科技大學(xué) 第 6 頁(yè) 來(lái)越重要的地位。 （ 5）地址寄存器 AR 地址寄存器用于保存當(dāng)前 CPU 所要訪問(wèn)的內(nèi)存單元 或 I/O 設(shè)備的地址。當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行給定的指令時(shí)，必須對(duì)操作碼進(jìn)行譯碼，以確定所要求的操作，指令譯碼器就是負(fù)責(zé)這項(xiàng)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(chǔ)器中存儲(chǔ)的一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)等等。通過(guò)輸入輸出接口電路 ，實(shí)現(xiàn)與各種外圍設(shè)備連接。 (2) 對(duì)指令進(jìn)行譯碼和測(cè)試，并產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號(hào)，以便于執(zhí)行規(guī)定的動(dòng)作。 (2) 執(zhí)行各種邏輯運(yùn)算，并進(jìn)行邏輯測(cè)試，如零值測(cè)試或兩個(gè)值的比較。 ALU 的作用是把傳來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算，輸入來(lái)源為兩個(gè) 8 位數(shù)據(jù)，分別來(lái)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(gè)環(huán)節(jié)以及人民生活的各個(gè)方面，如車間流水線控制、自動(dòng)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(jì)算機(jī)的主要功能部件：中央處理器（ CPU）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）、程序存儲(chǔ)器（ ROM、 EPROM、 EEPROM 或 FLASH）、定時(shí) /計(jì)數(shù)器和各種輸入 /輸出接口電路等都集成在一塊半導(dǎo)體芯片上，構(gòu)成一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)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(jiǎn)單、易操作、硬件少、體積小、成本低、低能耗等優(yōu)點(diǎn)，具有一定的實(shí)用和參考價(jià)值 。利用軟件編程燒錄程序到單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì) LED 彩燈進(jìn)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(tái)計(jì)算機(jī)。 單片機(jī)的全稱是單片微型計(jì)算機(jī) (Single Chip Microputer)。 單片機(jī)以其高可靠性、高性價(jià)比、低電壓、低功耗等一系列優(yōu)點(diǎn)，近幾年得到迅猛發(fā)展和大范圍推廣，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)、通訊設(shè)備、日常消費(fèi)類產(chǎn)品和玩具等。 Logical Unit，簡(jiǎn)稱 ALU）、累加器和寄存器等幾部分組成。 運(yùn)算器有兩個(gè)功能： (1) 執(zhí)行各種算術(shù)運(yùn)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(guò)數(shù)據(jù)總線向存儲(chǔ)器和輸入 /輸出設(shè)備送（寫）或?。ㄗx）數(shù)據(jù)的暫存單元。當(dāng)執(zhí)行一條指令時(shí) ，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(lái)看的話，那么當(dāng) CPU 和外圍設(shè)備交換信息時(shí)，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(guò)多、電路復(fù)雜、功率損耗大等缺點(diǎn)。本方案以 AT89C51 單片機(jī)作為主控核心，與鍵盤、顯示、驅(qū)動(dòng)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(jī)控制 。 其硬件構(gòu)成框圖如圖 12 所示，以單片機(jī)為核心控制，由 單片機(jī)最小系統(tǒng) （時(shí)鐘電路、復(fù)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(shì)，本次設(shè)計(jì)采用第二種方案。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，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。 電子科技大學(xué) 第 9 頁(yè) P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 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， P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 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(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 讀選通） 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)。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。另外，該引腳被略微拉高。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 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。 電子科技大學(xué) 第 11 頁(yè) 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(jī)最小系統(tǒng) 要使單片機(jī)工作起來(lái)，最基本的電路的構(gòu)成由單片機(jī) 、 時(shí)鐘電路 、 復(fù)位 電路 等 組成。本設(shè)計(jì)采用手動(dòng)按鍵復(fù)位，該復(fù)位方式同樣具有上電自動(dòng)復(fù)位功能。由于 發(fā)光二極管的導(dǎo)通電壓一般為 以上， 電子科