【正文】 3 存入累加器，取代累加器原來的內容 6。 ALU 的作用是把傳來的數(shù)據(jù)進行算術或邏輯運算，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。 基本結構 運算器由運算部件 —— 算術邏輯單元 （ Arithmetic amp。并且已經深入到工業(yè)生產的各個環(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、彩電）等。 許多家電 設備都 趨于人性化、 智能化 ， 這些電器設備大部分都含有 CPU 控制器 或者是 單片機。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，構成一個完整的計算機系統(tǒng)。它最早是被用在工業(yè)控制領域。它的體積小、質量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。單片機由 運算器 、 控制器 、 存儲器 、 輸入輸出設備 構成，相當于一個微型的計算機（最小系統(tǒng)），和計算機相比， 單片機 缺少了外圍設備等。 本系統(tǒng)具有電路結構簡單、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 。 電子科技大學 畢 業(yè) 設 計 論 文 題目 :基于 AT89C51單片機 的 簡易 LED彩燈控制系統(tǒng)的軟硬件設計 學生姓名： 李 元 學生學號： 1102021313 專業(yè)方向： 電子信息工程技術 指導教師： 程 瑤 指導單業(yè)： 電子與通信系 2021 年 10月 20 日 電子科大畢業(yè)設計說明書 第 2 頁 摘 要 本文介紹了一 種 簡易 LED 彩燈控制系統(tǒng) 的軟硬件設計過程 ， 本方案以 AT89C51單片機作為主控核心， 按鍵控制電路、彩燈 顯示電路以及單片機最小系統(tǒng) 等模塊組成的 核心主控制 電路。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 。 關鍵詞 LED 彩燈；彩燈控制系統(tǒng)；單片機 電子科技大學 第 3 頁 目錄 摘 要 一、前言 .................................................................. 4 （一）單片機的概況和基本結構 .......................................... 4 （二）彩燈控制器的研究現(xiàn)狀及意義 ...................................... 5 二、彩燈控制器系統(tǒng)總體設計 ................................................ 6 （一）方案分析 ........................................................ 6 三、彩燈控制器系統(tǒng)硬件設計 ................................................ 8 （一）單片機選擇 ...................................................... 8 （二 ）單片機最小系統(tǒng) ................................................. 10 （三） LED 彩燈顯示電路 ............................................... 11 （四）受控模塊硬件電路圖 ............................................. 12 四、軟件設計 ............................................................. 13 （一）設計介紹 ....................................................... 13 （二）程序流程圖 ..................................................... 14 五、 彩燈控制器的焊接與調試 ............................................... 15 （一）組裝成品焊接 ................................................... 15 （二）電路的調試 ..................................................... 16 （三）設計中存在的問題及解決方案 ..................................... 17 六、結束語 ............................................................... 17 （一）論文總結 ....................................................... 17 （二）工作展望 ....................................................... 18 參 考 文 獻 .............................................................. 19 致 謝 .................................................................... 20 附 錄（一） .............................................................. 21 PCB 板 ................................................................... 21 附 錄（二） .............................................................. 22 電子科技大學 第 4 頁 一、前言 （一）單片機的概況和基本結構 單片 微型計算機 簡稱單片機，是典型的嵌入式 微控制器 （ Microcontroller Unit）， 常用英文字母的縮寫 MCU 表示單片機，單片機又稱 單片微控制器 ，它不是完成某一個邏輯功能的 芯片 ，而是把一個 計算機系統(tǒng)集成 到一個芯片上。概括的講：一塊 芯片 就成了一臺計算機。同時，學習使用 單片機 是了解計算機原理與結構的最佳選擇。 單片機的全稱是單片微型計算機 (Single Chip Microputer)。與通用計 算機不同，單片機的指令功能是按照工業(yè)控制的要求設計，因此它又被稱為微控制器（ Micro Controller Unit） [1] 在日新月異的 21 世紀里，家 用 電 子產品得到了迅速發(fā)展 。 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)、通訊設備、日常消費類產品和玩具等。 用單片機來控制的小型家電產品具有便攜實用，操作簡單的特點 。 Logical Unit，簡稱 ALU）、累加器和寄存器等幾部分組成。 ALU 能完成對這兩個數(shù)據(jù)進行加、減、與、或、比較大小等操作，最后將結果存入累加器。 運算器有兩個功能： (1) 執(zhí)行各種算術運算。 運算器所執(zhí)行全部操作都是由控制器發(fā)出的控制信號來指揮的，并且，一個算術操作產生一個運算結果，一個邏輯操作產生一個判決。其主要功能有： (1) 從內存中取出一條指令，并指出下一條指令在內存中的位置。 (3) 指揮并控制 CPU、內存和輸入輸出設備之間數(shù)據(jù)流動的方向。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。 （ 1）累加器 A 累加器 A 是微處理器中使用最頻繁的寄存器。 （ 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 /輸出設備送（寫）或取（讀）數(shù)據(jù)的暫存單元。 （ 3）指令寄存器 IR 和指令譯碼器 ID 指令包括操作碼和操作數(shù)。當執(zhí)行一條指令時 ，先把它從內存中取到數(shù)據(jù)寄存器中，然后再傳送到指令寄存器。其中，指令寄存器中操作碼字段的輸出就是指令譯碼器的輸入。在程序開始執(zhí)行前必須將程序的第一條指令的內存單元地址（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。由于內存與CPU 之間存在著速度上的差異，所以必須使用地址寄存器來保持地址信息，直到內存讀 /寫操作完成為止。同樣，如果把外圍設備的地址作為內存地址單元來看的話，那么當 CPU 和外圍設備交換信息時，也需要用到地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。隨著人們生活環(huán)境的不斷改 善和美化，在許多場合可以看到彩色流水燈。 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。節(jié)日的到來，城市中張燈結彩，舉辦節(jié)目來慶祝節(jié)日的到來。這種彩燈控制器結構往往有芯片過多、電路復雜、功率損耗大等缺點。因此有必要對現(xiàn)有的彩燈控制器進行改進 [4]。本方案以 AT89C51 單片機作為主控核心，與鍵盤、顯示、驅動等模塊組成核心主控制模塊。與普通 LED 彩燈相比，具有體積小、價格低、低能耗等優(yōu)點。一種是利用電子電路裝置控制， 另 一種是采用單片機控制 。 其框圖如圖 11 所示。 其硬件構成框圖如圖 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。 (二 )方案選擇 結合設計任務書比較以上兩種方案可知： 利用電子電路裝置控制，其電路不很復雜，制作 相對較容易點 ，成本也相對較低 ，但可調性差，亮燈模式少而且樣式單調，達不到設計任務要求或實現(xiàn)困難 。 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，本次設計采用第二種方案。 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。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。 圖 芯片俯視圖 主要特性： ? 8031 CPU 與 MCS51 兼容 ? 4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲器 (壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) ) ? 全靜態(tài)工作： 0Hz24KHz ? 三級程序存儲器保密鎖定 ? 128*8 位內部 RAM ? 32 條可編程 I/O 線 ? 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 ? 6 個中斷源 ? 可編程串行通道 ? 低功耗的閑置和掉電模式 ? 片內振蕩器和時鐘電路 管腳說明： VCC：供電電壓。 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。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P1 口： P1 口是一個內部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。當 P3 口寫入“ 1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。 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。讀引腳時也就是把端口作為外部輸入線時首先要通過外部指令把端口鎖存器置 1然后再實 行讀引腳操作否則就可能讀入出錯為什么看上面的圖如果不對端口置 1 端口鎖存器原來的狀態(tài)有可能為 0Q 端為0Q^為 1 加到場效應管柵極的信號為 1 該場效應管就導通對地呈現(xiàn)低阻抗 ,此時即使引腳 電子科技大學 第 10