【文章內(nèi)容簡介】 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。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除 1000 次。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，AT89C2051 是它的一種精簡版本。 AT89C 單片機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。 AT89C51 具有以下特性：與 MCS51 兼容 ,4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 ,壽命： 1000 寫 / 15 擦循環(huán) ,數(shù)據(jù)保留時間： 10年 ,全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz,三級程序存儲器鎖定 ,128 8 位內(nèi)部 RAM,32可編程 I/O線 ,兩個 16位定時器 /計數(shù)器 ,5個中斷源 ,可編程串行通道 ,低功耗的閑置和掉電模式、片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。 按鍵模塊 采用如下所示電路來實現(xiàn)控制花樣彩燈的復位，按下開關，單片機復位，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 16 LED 顯示模塊 LED 顯示電路由單片機 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)元器件清單見表 2。 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 開關 1 4 軟件設計與仿真 本系統(tǒng) 程序包括 主程序、 鍵盤掃描子程序、發(fā)送鍵碼子程序、發(fā)送數(shù)據(jù)子程序、接 17 收命令子程序等。主程序用于系統(tǒng)初始化，子程序調度等。鍵盤掃描子程序用于掃描鍵盤 狀態(tài)，將被按鍵的位置號存入緩沖器中 。 發(fā)送鍵碼子程序用于將緩沖區(qū)鍵的接通碼或斷開碼發(fā)送給 單片機 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 接口 。 接收命令子程序用于接收 單片機 接口發(fā)來的鍵盤命令 。 主程序設計 程序流程圖： 中斷程序： 主程序： 18 仿真軟件簡介 Proteus 是英國 Labcenter 公司開發(fā)的電 路分析與實物仿真軟件。它運行于 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，該軟件的特點是： （ 1）實現(xiàn)了單片機仿真和 SPICE 電路仿真相結合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動態(tài)仿真、 I2C調試器、 SPI 調試 19 器、鍵盤和 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、信號發(fā)生器等。 （ 2）支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有： 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）提供軟件調試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設置斷點等調試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調試環(huán)境，如 Keil C51 uVision MPLAB等軟件。 （ 4）具有強大的原理圖繪制功能。 總之，該軟件是一款集單片機和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。 是目前最好的模擬單片機外圍器件的工具，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、馬達、 LED、 AD/DA、部分 SPI器件、部分 IIC 器件等）。 軟件編譯采用 KEIL C51 軟件， Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51系列兼容單片機 C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用 C 來開發(fā)，體會更加深刻。 Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全 Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能 體會到 Keil C51 生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。 仿真結果 先按復位鍵，系統(tǒng)初始化，然后 8個 LED開始按照要求閃爍，分別按下列模塊點亮： 模塊 1：循環(huán)單向閃爍，只有一個燈亮 20 模塊 2：循環(huán)單向閃爍，只有兩個燈亮 模塊 3：循環(huán)往復閃爍，只有一個燈亮 模塊 4：全亮全滅 模塊 5：順次點亮或者熄滅， 多個燈亮 模塊 6：順次點亮或者熄滅，多個燈亮，一次點亮兩個 模塊 7：雙端對稱往返閃爍 系統(tǒng)調試 在調試過程中主要是對 程序的修改，特別是延時子程序。開始延時較短時，當按下開關時， LED開始閃爍。如果延時較長則 LED 閃爍更慢。通過修改程序，將延時調到適中，系統(tǒng)正常工作。 誤差分析 設定預設值后，記錄模式一的數(shù)據(jù)， 每次送出的數(shù)據(jù)是不同，具體的數(shù)據(jù)如下表 1所示 說明 L8 L7 L6 L5 L4 L3 L2 L1 1 1 1 1 1 1 1 0 L1 亮 1 1 1 1 1 1 0 1 L2 亮 1 1 1 1 1 0 1 1 L3 亮 1 1 1 1 0 1 1 1 L4 亮 1 1 1 0 1 1 1 1 L5 亮 1 1 0 1 1 1 1 1 L6 亮 1 0 1 1 1 1 1 1 L7 亮 21 0 1 1 1 1 1 1 1 L8 亮 后面幾種模式的實驗結果基本和理論值一樣，沒什么誤差。 結束語 與市面上大多數(shù)的 LED 彩燈相比，該種彩燈具有更好的燈光裝飾效果，性價比更高，與普通的全硬件 LED 彩燈相比具有更好的經(jīng)濟效益。應用主控模塊輸出的控制信號去控制燈管內(nèi)的 L ED 板模塊工作，使得產(chǎn)品性能穩(wěn)定，便以安裝容易操作。由于控制程序存儲在 89C51 單片機 的電可擦除 Flash 閃存 EPROM 中，如果用戶需要更改系統(tǒng)的亮燈模式 Model_i，無須改變系統(tǒng)硬件電路，只需修改其中程序即可，是一種很有發(fā)展前途的彩燈控制器。 通過花樣彩燈的制作，給我最大的體會是對一個程序整體的把握和控制，只有將子程序有效的結合起來，才能完成設計的目的。另外，在程序的調試過程中，我也遇到了很多意想不到的困難，在老師的幫助和自己的不懈努力下，我對偉福這款仿真軟件有了更深的認識，將困難一一克服，使程序編 譯成功，仿真實現(xiàn)。 通過對本次畢業(yè)論文的編寫，使我明白 應用主控模塊輸出的控制信號去控制燈管內(nèi)的 L ED 板模塊工作，使得產(chǎn)品性能穩(wěn)定，便以安裝容易操作。由于控制程序存儲在89C51 單片機 的電可擦除 Flash 閃存 EPROM 中，如果用戶需要更改系統(tǒng)的亮燈模式 22 Model_i，無須改變系統(tǒng)硬件電路，只需修改其中程序即可，是一種很有發(fā)展前途的彩燈控制器。 通過編寫論文，使我對單片機實現(xiàn)彩燈的原理及其使用問題有了更深刻的認識，是我從中體會到《 單片機原理及技術應用 》的課題的重要意義，值得我們探討，使我更深的理解和學會綜 合運用單片機技術、模擬電子電路、數(shù)字電子電路、傳感器，軟件技術、計算機軟件編程技術，設計彩燈。通過設計全面地培養(yǎng)與鍛煉電子信息工程專業(yè)學生綜合運用本專業(yè)知識分析問題和解決問題的能力。 參考文獻 [1]王幸之 鐘愛琴 . AT89 系列單片機原理與接口技術 [M].北京： 北京航空航天大學出版社 ， 2020. [2]譚浩強 .C程序設計（第二版） [M].北京： 清華大學出版社 ， 1999. [3]趙亮 .單片機 C語音編程與實例 [M].北京： 人民郵出版社 ， 2020. [4]房小翠、王金鳳 .單片機實