1、課程設計題 目流水燈院 系機電工程系專業(yè)班級機電0911姓 名學 號指導教師成 績2011年 12 月20 日引言 隨著人們對房屋的裝飾需要彩燈，在許多城市可以看到彩色霓虹燈。led彩燈由于其豐富的燈光色彩，便宜的造價以及控制簡單等特點而得到了廣泛的應用，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led彩燈控制器大多數(shù)用全硬件電路實現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)復雜、電路復雜、功率損小等缺點。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。 本方案提出了一種基于8051單片機的彩燈控制方案，實現(xiàn)對led彩燈的控制。本方案以8051單片機作為主控核心，在主控模塊上設有1個按

2、鍵和8個碼led顯示燈，根據(jù)需要可以編寫若干種亮燈模式，利用其內(nèi)部定時器t1實現(xiàn)一個基本單位時間為1 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。與普通led彩燈相比，具有體積小、價格低、低能耗等優(yōu)點。目錄一、總體設計 1 1、本課程設計的目的及意義 2 2、已知情況 3、控制要求 4、設計要求 二、硬件設計 1、主控模塊設計三、軟件設計 1、keil軟件簡介 2、 keil的使用及編程四、仿真設計 、1、proteu軟件簡介2、仿真原理圖五、固化程序 六、獨立運行 七、尚存在的問題及方案建議八、課程設計總結(jié)九、致謝十、參考文獻一

3、 總體設計l 本課程設計的目的及意義 （1）在學習了單片機應用技術（c語言版）課程后，為了加深對理論知識的理解，學習理論知識在實際中的運用，培養(yǎng)動手能力和解決實際問題的經(jīng)驗讓學生接觸最基本的單片機最小應用系統(tǒng)。熟悉keil軟件編程和proteu軟件仿真。 （2）通過實驗提高對單片機的認識； （3）通過實驗提高焊接、布局、電路檢查能力； （4）通過實驗提高軟件調(diào)試能力； （5）進一步熟悉和掌握單片機的結(jié)構(gòu)及工作原理。 （6）通過課程設計，掌握以單片機核心的電路設計的基本方法和技術。 （7）通過實際程序設計和調(diào)試，逐步掌握模塊化程序設計方法和調(diào)試技術。 （8）通過完成一個包括電路設計和程序開發(fā)的完

4、整過程，使學生了解開發(fā)一單片機應用系統(tǒng)的全過程，為今后從事相應打下基礎。l 已知情況 （1）p1口接8個led燈，單片機為最小應用系統(tǒng)。（2）p2口接一個開關和一個蜂鳴器。l 控制要求(1)通電后從上到下8個led燈以0.5秒的間隔依次點亮。(2)按下開關蜂鳴器響，同時8個led燈從中間以0.5秒的時間間隔向兩邊點亮。l 設計要求根據(jù)實際應用的需要，本次設計要達到如下設計要求：(1)要求本次設計的控制裝置采用單片機技術實現(xiàn)；(2)要能完全滿足控制要求；(3)可采用軟件延時也可采用定時器延時，要求寫出0.5秒時間計算過程；(4)畫出本次設計最小應用系統(tǒng)電氣原理示意圖。(5)畫出程序流程圖并寫出相

5、應程序。二 硬件設計l led彩燈系統(tǒng)led彩燈控制器（8051主控模塊）led彩燈管在8051外部接一個震蕩時鐘頻率。用8051的控制模塊，具有按鍵、音樂等功能，并利用8051的p2口輸出控制信號，利用p1口的8個輸出端上面焊有8個led彩燈，使得彩燈在軟件的控制下工作。 l 主控模塊電路設計 主控模塊主要設計器件有80c51，8個 led顯示器，1個開關按鍵，1個蜂鳴器，一個三極管，1個穩(wěn)壓器（5 v電壓），1個外部晶振震蕩器信號輸出驅(qū)動，8個電阻。通過軟件設計，使單片機p2口作為開關控制信號，8051的p1口為led的輸出口。 三 軟件設計led彩燈控制器最大特點在于所有亮燈模式均由軟件

6、控制完成。系統(tǒng)中軟件可以分為主程序和中斷服務子程序。以按鍵為中斷服務子程序。以及確定在各種亮燈內(nèi)點亮和熄滅各種狀態(tài)led燈等。程序是通過按按鍵的的方式實現(xiàn)彩燈的變換情況。通電后8個led燈從上到下一次點亮，按下按鍵后，蜂鳴器響，彩燈黃忠方式點亮，即8個led燈從中間以0.5秒的時間間隔向兩邊點亮。l keil軟件簡介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(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。keil提供了包括c編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一

7、個集成開發(fā)環(huán)境（uvision）將這些部分組合在一起。運行keil軟件需要win98、nt、win2000、winxp等操作系統(tǒng)。如果你使用c語言編程，那么keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用c語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。l keil的使用及編程（1）首先啟動keil c51軟件的集成開發(fā)環(huán)境。從桌面上雙擊vision圖標以啟動該軟件。(2)建立工程軟件。通常單片機應用系統(tǒng)軟件包含多個源程序，keil c51使用工程這一概念，將這些參數(shù)設置和所需的所有文件都加在一個工程中。因此需要建立一個工程文件，并為這個工程選擇cpu，確編譯、匯

8、編、鏈接的參數(shù)，指定調(diào)試 的方式。(3)建立并添加源文件。（源文件名后面必須加擴展名“.c”）。(4)配置工程屬性。打開target1，設定參數(shù)。（5）程序調(diào)試。單機“debug”后再單擊“startstop debug session”即進入程序調(diào)試狀態(tài)。l 8個彩燈控制系統(tǒng)的源程序如下四 仿真設計l proteu軟件簡介 roteus軟件是英國labcenter electronics公司出版的eda工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風標電子技術有限公司）。它不僅具有其它eda工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已

9、受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者的青睞。proteus是世界上著名的eda工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到pcb設計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、pcb設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持8051、hc11、pic10/12/16/18/24/30/dspic33、avr、arm、8086和msp430等，2010年即將增加cortex和dsp系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持iar、keil和mplab等多種編譯器。

10、proteus軟件具有其它eda工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能是： 1原理布圖 2pcb自動或人工布線 3spice電路仿真 革命性的特點 1互動的電路仿真 用戶甚至可以實時采用諸如ram，rom，鍵盤，馬達，led，lcd，ad/da，部分spi器件，部分iic器件。 2仿真處理器及其外圍電路 可以仿真51系列、avr、pic、arm、等常用主流單片機。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型 上編程，再配合顯示及輸出，能看到運行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，proteus建立了完備的電子設計開發(fā)環(huán)境。2系統(tǒng)功能 led彩燈用軟件控制硬件的方式來是彩燈閃

11、爍，即彩燈控制器和管內(nèi)led板模塊）。彩燈采用8051提供+5v電壓工作，經(jīng)過開關電源變換，輸出直流工作電壓，一方面為管內(nèi)led模塊提供+5v工作電源，另一方面為主控模塊單片機系統(tǒng)彩燈控制器提供5 v工作電源。整個系統(tǒng)工作由軟件程序控制運行，根據(jù)需要，用戶可以在led彩燈工作時通過主控模塊上的按鍵來設定亮燈時間和燈光閃動頻率。 上電后系統(tǒng)經(jīng)過初始化，查詢是否有功能切換鍵按下：有，則進入設定模式狀態(tài)；無，則進入默認工作狀態(tài)。在設定模式狀態(tài)下，可以根據(jù)個人愛好及不同場合的需要來指定調(diào)用哪些模式，并且可以改變每種模式的時間t1、頻率f1參數(shù)，在工作狀態(tài)下，led彩燈控制器按照程序設定好的若干亮燈花樣

12、模式程序順序調(diào)用往下走，開始工作，依次8個等亮完為一個亮燈周期，然后再回主循環(huán)繼續(xù)工作，同樣如果想進入其它設定模式狀態(tài)，只需按下功能切換鍵即可。整個3種亮燈模式時間可以看作一個大周期t，對于每一個模式編寫一個獨立工作子程序，其中設定了從左到右點亮led，在從右到左點亮led,還有自己定義的led點亮方式。 因此在led彩燈上電工作后，可以方便地通過控模塊上的顯示器知道led彩燈當前工作模式，工作時間ti，頻率fi等實時參數(shù)。若實際應用需要根據(jù)不同場合和時間來改變彩燈閃亮效果，可以通過主控模塊上的按鍵來設定led不同的閃爍頻率fi和亮燈時間ti，以便符合實際需要。此外如果對某一種模式感興趣需要仔

13、細觀看該種亮燈模式，可以讓程序循環(huán) 硬件設計 led彩燈系統(tǒng)包括，即led彩燈控制器（8051主控模塊）led彩燈管在8051外部接一個震蕩時鐘頻率。用8051的控制模塊，具有按鍵、顯示等功能，并利用8051的p0口輸出控制信號，利用p0口的8個輸出端上面焊有8個led彩燈，使得彩燈在軟件的控制下工作。 主控模塊電路設計 主控模塊電路如圖1所示。主控模塊主要設計器件有80c51，8個 led顯示器，3個開關按鍵，1個穩(wěn)壓器（5 v電壓），1個外部晶振震蕩器信號輸出驅(qū)動，4個電阻。通過軟件設計，使單片機p0口作為三色led驅(qū)動信號輸出口及移位時鐘clock信號，8051的p0口為led的輸出口。

14、 軟件設計 目錄摘要摘要：介紹了一種簡單的led彩燈控制系統(tǒng)的設計方法，以8051單片機作為控制核心，電源開關等較少的輔助硬件電路相結(jié)合，利用軟件實現(xiàn)對led彩燈進行控制。本系統(tǒng)具有體積小、硬件少、電路結(jié)構(gòu)簡單及容易操作易閱讀等優(yōu)點。 關鍵詞：led彩燈；8051單片機；彩燈控制器；proteu仿真軟件;keil編譯軟件系統(tǒng)#include sbit speaker=p23;unsigned char byteth0,bytet0l,duration; / 小星星句子，三個一組，第一個表示音符，第二個表示音階，第三個表示延時長度（單位約等于0.1s）code unsigned char mus

15、ic=1,2,2,1,2,2,5,2,2,5,2,2,6,2,2,6,2,2,5,2,4,4,2,2,4,2,2,3,2,2,3,2,2,2,2,2,2,2,2,1,2,4,5,2,2,5,2,2,4,2,2,4,2,2,3,2,2,3,2,2,2,2,4,5,2,2,5,2,2,4,2,2,4,2,2,3,2,2,3,2,2,2,2,4,1,2,2,1,2,2,5,2,2,5,2,2,6,2,2, 6,2,2,5,2,4,4,2,2,4,2,2,3,2,2,3,2,2,2,2,2,2,2,2,1,2,4 ;/定時器計時初值，高八位，代表不同音符的頻率code unsigned char fr

16、eqh=0xf2,0xf3,0xf5,0xf5,0xf6,0xf7,0xf8,0xf9,0xf9,0xfa,0xfa,0xfb,0xfb,0xfc,0xfc,0xfc,0xfd,0xfd,0xfd,0xfd,0xfe,0xfe,0xfe,0xfe,0xfe,0xfe,0xfe,0xff, ;/定時器計時初值，低八位，代表不同音符的頻率code unsigned char freql=0x42,0xc1,0x17,0xb6,0xd0,0xd1,0xb6,0x21,0xe1,0x8c,0xd8,0x68,0xe9,0x5b,0x8f,0xee,0x44, 0x6b,0xb4,0xf4,0x2d,0

17、x47,0x77,0xa2,0xb6,0xda,0xfa,0x16,;void song();void delay(unsigned char t);void main(void)unsigned char index, step;tmod=1;ea=1;et0=1;while(1) step=0; while(step126)index = musicstep + 7 * musicstep+1 - 1; byteth0 = freqhindex; bytet0l = freqlindex; duration = musicstep+2; step += 3; song(); delay(10); void timer0() interrupt 1tr0=0;speaker=!speaker;th0 = byteth0;tl0 = bytet0l;tr0=1;void delay(unsigned char t)unsigned int i;unsigned char j