1、目錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc221679282 摘要 PAGEREF _Toc221679282 h 1 HYPERLINK l _Toc221679283 引言 PAGEREF _Toc221679283 h 2 HYPERLINK l _Toc221679284 第1章緒論 PAGEREF _Toc221679284 h 3 HYPERLINK l _Toc221679285 1.1 選題背景 PAGEREF _Toc221679285 h 3 HYPERLINK l _Toc221679286 1.2 選題介紹 PAGEREF _Toc221679

2、286 h 3 HYPERLINK l _Toc221679287 第2章系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc221679287 h 5 HYPERLINK l _Toc221679288 2.1單片機(jī)總體設(shè)計(jì)原理 PAGEREF _Toc221679288 h 5 HYPERLINK l _Toc221679289 2.2 各功能模塊分析 PAGEREF _Toc221679289 h 5 HYPERLINK l _Toc221679290 2.2.1 閃爍系統(tǒng) PAGEREF _Toc221679290 h 5 HYPERLINK l _Toc221679291 2.2.2 脈沖

3、震蕩系統(tǒng) PAGEREF _Toc221679291 h 6 HYPERLINK l _Toc221679292 2.2.3核心控件 PAGEREF _Toc221679292 h 7 HYPERLINK l _Toc221679293 2.2.4 復(fù)位電路 PAGEREF _Toc221679293 h 8 HYPERLINK l _Toc221679294 第3章 MCS-51的介紹 PAGEREF _Toc221679294 h 10 HYPERLINK l _Toc221679295 3.1 MCS-51 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖 PAGEREF _Toc221679295 h 10 HYPE

4、RLINK l _Toc221679296 3.2 MCS-51單片機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)及功能 PAGEREF _Toc221679296 h 10 HYPERLINK l _Toc221679297 3.3 MCS-51的信號引腳 PAGEREF _Toc221679297 h 12 HYPERLINK l _Toc221679298 3.4 彩燈控制端并行1/O端口 PAGEREF _Toc221679298 h 14 HYPERLINK l _Toc221679299 3.5 彩燈系統(tǒng)時(shí)鐘電路與時(shí)序 PAGEREF _Toc221679299 h 14 HYPERLINK l _Toc22167

5、9300 3.6 單片機(jī)的復(fù)位工作方式 PAGEREF _Toc221679300 h 16 HYPERLINK l _Toc221679301 第4章軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc221679301 h 17 HYPERLINK l _Toc221679302 4.1 軟件系統(tǒng)方框圖 PAGEREF _Toc221679302 h 17 HYPERLINK l _Toc221679303 4.2中斷延時(shí)程序 PAGEREF _Toc221679303 h 17 HYPERLINK l _Toc221679304 4.3 仿真環(huán)境Professional仿真軟件 PAGEREF _Toc2

6、21679304 h 18 HYPERLINK l _Toc221679305 第5章系統(tǒng)調(diào)試 PAGEREF _Toc221679305 h 19 HYPERLINK l _Toc221679306 5.1調(diào)試 PAGEREF _Toc221679306 h 19 HYPERLINK l _Toc221679307 5.1.1硬件調(diào)試 PAGEREF _Toc221679307 h 19 HYPERLINK l _Toc221679308 5.1.2軟件調(diào)試 PAGEREF _Toc221679308 h 19 HYPERLINK l _Toc221679309 5.1.3軟硬聯(lián)調(diào) PAGE

7、REF _Toc221679309 h 19 HYPERLINK l _Toc221679310 致謝 PAGEREF _Toc221679310 h 20 HYPERLINK l _Toc221679311 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc221679311 h 21 HYPERLINK l _Toc221679312 附錄1系統(tǒng)仿真電路圖 PAGEREF _Toc221679312 h 22 HYPERLINK l _Toc221679313 附錄2主要源程序 PAGEREF _Toc221679313 h 23摘要介紹了一種簡單的LED彩燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，以AT89C51單片機(jī)作為

8、控制核心，較少的輔助硬件電路相結(jié)合，利用軟件實(shí)現(xiàn)對LED彩燈進(jìn)行控制。本文提出了一種基于A T 89C51 單片機(jī)的彩燈控制方案, 實(shí)現(xiàn)對L ED 彩燈的控制。本方案以A T 89C51 單片機(jī)作為主控核心, 與顯示、驅(qū)動(dòng)等模塊組成核心主控制模塊。在主控模塊上設(shè)有16 個(gè)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5m s 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，驅(qū)動(dòng)各種顏色的燈亮或滅。關(guān)鍵詞：LED；彩燈；單片機(jī)控制；定時(shí)中斷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

9、于其豐富的燈光色彩，便宜的造價(jià)以及控制簡單等特點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，用彩燈來裝飾街道和城市建筑物已經(jīng)成為一種時(shí)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(shí)現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電路復(fù)雜、功率損耗大等缺點(diǎn)。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AT89C51單片機(jī)的彩燈控制方案，實(shí)現(xiàn)對LED彩燈的控制。在主控模塊上設(shè)有16個(gè)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(shí)器T0實(shí)現(xiàn)一個(gè)基本單位時(shí)間為1 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，然后驅(qū)動(dòng)各種顏色的燈亮或滅。與普通LED彩燈相

10、比，具有體積小、價(jià)格低、低能耗等優(yōu)點(diǎn)。LED彩燈用軟件控制硬件的方式來是彩燈閃爍，即彩燈控制器和管內(nèi)LED板模塊。彩燈采用AT89C51提供+5V電壓工作，經(jīng)過開關(guān)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(jī)系統(tǒng)彩燈控制器提供+5V工作電源。整個(gè)系統(tǒng)工作由軟件程序控制運(yùn)行。上電后系統(tǒng)經(jīng)過初始化LED彩燈控制器按照程序設(shè)定好的若干亮燈花樣模式程序順序調(diào)用往下走，開始工作，依次8種閃爍模式為一個(gè)閃爍周期，然后再回主循環(huán)繼續(xù)工作；對于每一個(gè)模式編寫一個(gè)獨(dú)立工作子程序。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(dāng)前工作模式

11、，工作時(shí)間Ti，頻率Fi等實(shí)時(shí)參。第1章緒論1.1 選題背景隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場合可以看到彩色霓虹燈。LED彩燈由于其豐富的燈光色彩，低廉的造價(jià)以及控制簡單等特點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，用彩燈來裝飾街道和城市建筑物已經(jīng)成為一種時(shí)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(shí)現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能單一，這樣一旦制作成品只能按照固定的模式閃亮，不能根據(jù)不同場合、不同時(shí)間段的需要來調(diào)節(jié)亮燈時(shí)間、模式、閃爍頻率等動(dòng)態(tài)參數(shù)。這種彩燈控制器結(jié)構(gòu)往往有芯片過多、電路復(fù)雜、功率損耗大等缺點(diǎn)。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。因此有必要對

12、現(xiàn)有的彩燈控制器進(jìn)行改進(jìn)。彩燈可以通過定時(shí)或隨用戶要求來變換不同的色彩。傳統(tǒng)的彩燈一般只有3種顏色 ,當(dāng)需要其中某種顏色的時(shí)候,點(diǎn)亮該顏色的燈泡,熄滅其他顏色的燈;目前市面最為常用的彩色燈大都利用惰性氣體在電極作用下變色的原理制作,工藝要求嚴(yán)格。本案例采用三基色原理 , 利用價(jià)格低廉的51系列單片機(jī)控制基色LED燈泡從而實(shí)現(xiàn)豐富的色彩變化。設(shè)計(jì)的藝術(shù)彩燈在外觀上與普通的飛利浦燈泡相仿。1.2 選題介紹本文提出了一種基于51單片機(jī)的彩燈控制方案，實(shí)現(xiàn)對LED彩燈的控制。本方案以51單片機(jī)作為主控核心，與顯示、驅(qū)動(dòng)等模塊組成核心主控制模塊。在主控模塊上設(shè)晶振電路和16個(gè)LED顯示二極管，根據(jù)用戶需

13、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，然后驅(qū)動(dòng)各種顏色的燈亮或滅。MCS51是指由美國INTEL公司生產(chǎn)的一系列單片機(jī)的總稱，MCS-51系列單片機(jī)產(chǎn)品有8051，8031，8751，80C51，80C31等型號（前三種為CMOS芯片，后兩種為CHMOS芯片）。它們的結(jié)構(gòu)基本相同，其主要差別反映在存儲(chǔ)器的配置上。8051內(nèi)部設(shè)有4K字節(jié)的掩模ROM程序存儲(chǔ)器，8031片內(nèi)沒有程序存儲(chǔ)器，而8751是將8051片內(nèi)的ROM換成EPROM。由ATMEL公司生產(chǎn)的89C51將EPROM改

14、成了4K的閃速存儲(chǔ)器，他們的結(jié)構(gòu)大同小異。我用的一塊稱之為89C51的芯片，下面我們就看一下如何給它連線。(1)、電源：這當(dāng)然是必不可少的了。單片機(jī)使用的是5V電源，其中正極接40引腳，負(fù)極（地）接20引腳。(2)、振蒎電路：單片機(jī)是一種時(shí)序電路，必須提供脈沖信號才能正常工作，在單片機(jī)內(nèi)部已集成了振蕩器，使用晶體振蕩器，接18、19腳。只要買來晶振，電容，連上就可以了。(3)、復(fù)位引腳至于復(fù)位是何含義及為何需要復(fù)要復(fù)位，在單片機(jī)功能中介紹。(4)、 EA引腳：EA引腳接到正電源端。至此，一個(gè)單片機(jī)就接好，通上電，單片機(jī)就開始工作了。第2章系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計(jì)2.1單片機(jī)總體設(shè)計(jì)原理基于51單片

15、機(jī)的彩燈控制方案，實(shí)現(xiàn)對LED彩燈的控制。本方案以51單片機(jī)作為主控核心，與顯示、驅(qū)動(dòng)等模塊組成核心主控制模塊。在主控模塊上設(shè)有晶振電路和16個(gè)LED顯示二極管，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，結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。復(fù)位電路復(fù)位電路MC51核心部件閃爍系統(tǒng)震蕩脈沖圖2-1硬件系統(tǒng)方框圖2.2 各功能模塊分析單片機(jī)系統(tǒng)（彩燈控制器）提供5 V工作電源。整個(gè)系統(tǒng)工作由軟件程序控制運(yùn)行，根據(jù)需要，可以上電后系統(tǒng)經(jīng)過初始化，查詢是否有功能切換鍵按下：有，則進(jìn)入用戶設(shè)定模式

16、狀態(tài)；無，則進(jìn)入默認(rèn)缺省工作狀態(tài)。51單片機(jī)的彩燈控制方案，實(shí)現(xiàn)對LED彩燈的控制。本方案以51單片機(jī)作為主控核心，與顯示、驅(qū)動(dòng)等模塊組成核心主控制模塊。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。2.2.1閃爍系統(tǒng)發(fā)光二極管顯示器簡稱LED或數(shù)碼管。這種顯示器具有線路簡單、耗電少、成本低、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，本系統(tǒng)輸出結(jié)果選用16個(gè)LED顯示。數(shù)碼管有共陰共陽之分，本系統(tǒng)采用16段共陰型LED，其原理圖如圖2-2-1所示，每端有8個(gè)發(fā)光二極管，公共端由8個(gè)發(fā)光二極管的陰極并接而成，正常顯示時(shí)公共端接低電平(GND)，

17、各發(fā)光二極管是否點(diǎn)亮取決于各引腳上是否是高電平。彩燈閃爍由+5V電源和八個(gè)LED發(fā)光二極管，八個(gè)限壓電阻組成如下圖所示是彩燈閃爍系統(tǒng)的主要的外部可視部件。LED顯示器由16個(gè)發(fā)光二極管組成。其中每個(gè)發(fā)光二極管的顏色是不相同的LED顯示器有兩種不同的形式：一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陽極都連在一起的，稱之為共陽極LED顯示器；另一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱之為共陰極LED顯示器。由于系統(tǒng)要顯示的內(nèi)容比較簡單，顯示量不多，所以選用數(shù)碼管既方便又經(jīng)濟(jì)。LED有共陰極和共陽極兩種，如圖2-2-1所示。二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地，而共陽極則將發(fā)光二極管的陽極連接在一起，接入+5V

18、的電壓。一位顯示器由8個(gè)發(fā)光二極管組成，其中7個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成字型“8”的各個(gè)筆劃（段）ag，另一個(gè)小數(shù)點(diǎn)為dp發(fā)光二極管。當(dāng)在某段發(fā)光二極管施加一定的正向電壓時(shí)，該段筆劃即亮；不加電壓則暗。為了保護(hù)各段LED不被損壞，需外加限流電阻。圖2-2-1 LED連接方法2.2.2脈沖震蕩系統(tǒng)為彩燈循環(huán)系統(tǒng)提供穩(wěn)定頻率波在由多片單片機(jī)組成的系統(tǒng)中，為了各單片機(jī)之間時(shí)鐘信號的同步，引入唯一的外部脈沖信號作為各單片機(jī)的振蕩脈沖。這時(shí)外部的脈沖信號是經(jīng)單片機(jī)89C51的XTAL2引腳注入的；如圖2-2-2所示圖2-2-2震蕩電路2.2.3核心控件89C51單片機(jī)是整個(gè)彩燈循環(huán)系統(tǒng)的核心是控制彩燈循環(huán)閃爍等等

19、一切功能的部件；其中內(nèi)部有ROM、有RAM、有并行I/O口等，在51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)CPU用來運(yùn)算、控制，有四個(gè)并行I/O口，分別是P0、P1、P2、P3，有ROM，用來存放程序，有RAM，用來存放中間結(jié)果，此外還有定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行I/O口，中斷系統(tǒng)，以及一個(gè)內(nèi)部的時(shí)鐘電路。P1接口(P1.0P1.7)；8位準(zhǔn)雙向I/O接口,占18腳.準(zhǔn)雙向接口是指該接口內(nèi)部有上拉電阻,能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL(低功耗肖脫基晶體管邏輯電路)負(fù)載.P1接口一般作通用I/O接口線使用.P2接口(P2.P2.7);8位準(zhǔn)雙向I/O接口,占2128腳.能驅(qū)使動(dòng)個(gè)LSTTL負(fù)載.如果系統(tǒng)接有外部存儲(chǔ)器,則CPU訪問外邊存

20、儲(chǔ)器時(shí),該口作高8位地址線使用.P3接口(P3.0P3.7);8位準(zhǔn)雙向I/O接口,占1017腳.能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載.P3借口同時(shí)也是多功能接口,除可作通用I/O接口線使用外,其每一引腳還有第二功能。MCS-51系列單片機(jī)最小系統(tǒng)是指單片機(jī)要工作所必須保證的最低配置如圖3-3-2所示。圖3-3-2單片機(jī)最小系統(tǒng)連接圖2.2.4復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除PC之外，復(fù)位操作還對其它一些專用寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表2-1所示：表 2-1PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HT

21、H000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0P30FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD 00H單片機(jī)的RST管腳為主機(jī)提供了一個(gè)外部復(fù)位信號輸入口。復(fù)位信號是高電平有效，高電平有效的持續(xù)時(shí)間為2個(gè)機(jī)器周期以上。單片機(jī)的復(fù)位方式可由手動(dòng)復(fù)位方式完成。復(fù)位電路如圖2-2-4所示：圖2-2-4系統(tǒng)復(fù)位電路第3章MCS-51的介紹3.1 MCS-51 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖MCS-51單片機(jī)是在一塊芯片中集成了CPU，RAM，ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和多種功能的I/O線等一臺(tái)計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部件。MCS-51

22、單片機(jī)內(nèi)包含下列幾個(gè)部件：圖3-1 51單片機(jī)機(jī)構(gòu)框圖3.2 MCS-51單片機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)及功能1、中央處理器（CPU)中央處理器簡稱CPU，是單片機(jī)的核心，完成運(yùn)算和控制操作。按其功能，中央處理器包括運(yùn)算器和控制器兩部分電路。（1）、運(yùn)算器電路功能：單片機(jī)的運(yùn)算部件，用于實(shí)現(xiàn)算術(shù)和邏輯運(yùn)算。（2）、控制器電路功能：單片機(jī)的指揮控制部件，保證單片機(jī)各部分能自動(dòng)而協(xié)調(diào)地工作。2、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器組成：RAM（1288）和RAM地址寄存器等。功能：用于存放可讀寫的數(shù)據(jù)。3、內(nèi)部程序存儲(chǔ)器組成：ROM（4K8）)和程序地址寄存器等。功能：用于存放程序和原始數(shù)據(jù)。4、定時(shí)器計(jì)數(shù)器89C51共有兩個(gè)16位

23、的定時(shí)器計(jì)數(shù)器。功能：實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能，并以其定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對單片機(jī)進(jìn)行控制，以滿足控制應(yīng)用的需要。5、并行I/O口MCS-51共有4個(gè)8位的I/O口（P0、P1、P2、P3）功能：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入輸出。6、串行口MCS- 51單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行口。功能；以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其它數(shù)據(jù)設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。7、中斷控制系統(tǒng)89C51共有5個(gè)中斷源，即外中斷2個(gè)，定時(shí)計(jì)數(shù)中斷2個(gè)，串行中斷1個(gè)。全部中斷分為高級和低級共兩個(gè)優(yōu)先級別。8、時(shí)鐘電路MCS- 51芯片的內(nèi)部有時(shí)鐘電路，但石英晶體和微調(diào)電容需外接。功能：時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列。典型的晶振頻率：6MHz、11.0592MHz

24、、12MHz。9、位處理器位處理器稱為布爾處理器。功能：以狀態(tài)寄存器中的進(jìn)位標(biāo)志位C為累加位，可進(jìn)行各種位操作。10、總線總線：連接計(jì)算機(jī)各部件的一組公共信號線。分類：地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。作用：減少了單片機(jī)的連線和引腳，提高了集成度和可靠性。3.3 MCS-51的信號引腳89C51是標(biāo)準(zhǔn)的40引腳雙列直插式集成電路芯片，引腳排列如下圖所示。圖3-3-189C51單片機(jī)芯片引腳1、信號引腳介紹（1）、輸入輸出口線P0.0P0.7 P0口8位雙向口線P1.0P1.7 P1口8位雙向口線P2.0P2.7 P2口8位雙向口線P3.0P3.7 P3口8位雙向口線（2）、PSEN 外部程序存儲(chǔ)器

25、讀選通信號在讀外部ROM時(shí)/PSEN有效（低電平），以實(shí)觀外部ROM單元的讀操作。（3）、EA 訪問程序存儲(chǔ)器控制信號當(dāng)/EA信號為低電平時(shí)，對ROM的讀操作限定在外部程序存儲(chǔ)器；當(dāng)/EA信號為高電平時(shí)，對ROM的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲(chǔ)器。（4）、RST 復(fù)位信號當(dāng)輸入的復(fù)位信號延續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位操作。（5）、XTAL1和XTAL2外接晶體引線端當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此二引線端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號。2、信號引腳的第二功能“復(fù)用”即給一些信號引腳賦予雙重功能。第二功能信號定義主要

26、集中在P3口線中，另外再加上幾個(gè)其它信號線。（1）、P3口線的第二功能P3口8條口線都定義有第二功能，如表3-3-3所示。圖3-3-3 P3口的第二功能（2）、EPROM存儲(chǔ)器程序固化所需要的信號編程脈沖：30腳（ALE/PROG）編程電壓（25V）：31腳（/EA/Vpp)（3）、備用電源引入備用電源是通過9腳（RST/VPD）引入的。當(dāng)電源發(fā)生故障，電壓降低到下限值時(shí)，備用電源經(jīng)此端向內(nèi)部RAM提供電壓，以保護(hù)內(nèi)部RAM中的信息不丟失。說明：a）第一功能信號與第二功能信號是單片機(jī)在不同工作方式下的信號，因此不會(huì)發(fā)生使用上的矛盾。b）P3口線先按需要優(yōu)先選用它的第二功能，剩下不用的才作為I/

27、O口線使用。3.4彩燈控制端并行1/O端口MCS - 51單片機(jī)具有4個(gè)8位準(zhǔn)雙向并行端口（P0P3），共32根1/O口線。每一根1/O口線都能獨(dú)立地用作輸入或輸出。這4個(gè)端口是單片機(jī)與外部設(shè)備進(jìn)行信息（數(shù)據(jù)、地址、控制信號）交換的輸人或輸出通道。P0口功能：作為通用輸入/輸出口；地址線數(shù)據(jù)線分時(shí)復(fù)用。在擴(kuò)展系統(tǒng)中，低8位地址線與數(shù)據(jù)線分時(shí)使用PO口。PO口先輸出片外存儲(chǔ)器的低8位地址并鎖存到地址鎖存器中，然后再輸出或輸入數(shù)據(jù)。2、P1口功能：作為通用輸人/輸出口使用。3、P2口功能：通用輸人/輸出口使用；作為高8位地址總線口使用。在擴(kuò)展系統(tǒng)中，其作為擴(kuò)展系統(tǒng)的高8位地址總線，與P0口低8位地

28、址線一起組成16位地址總線。4、P3口功能：作為通用輸人/輸出口使用；涉及串行口、外部中斷、定時(shí)器的工作（第二功能）。3.5 彩燈系統(tǒng)時(shí)鐘電路與時(shí)序時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號。示意圖如3-6-1。圖3-6-1 MCS-51單片機(jī)震蕩示意圖1、時(shí)鐘信號的產(chǎn)生在MCS- 51芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2，在芯片的外部通過這兩個(gè)引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，就構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。如下3-6-2圖所示。電路中的電容一般取30pF左右，而晶體的振蕩頻率范圍通常是1.2MHz12MHz。2、引入外部脈沖信號在由多

29、片單片機(jī)組成的系統(tǒng)中，為了各單片機(jī)之間時(shí)鐘信號的同步，引入唯一的外部脈沖信號作為各單片機(jī)的振蕩脈沖。這時(shí)外部的脈沖信號是經(jīng)XTAL2引腳注入，其連接如圖3-6-2所示。圖3-6-2 51單片機(jī)外部中斷源接法時(shí)序定時(shí)單位MCS- 51時(shí)序的定時(shí)單位共有4個(gè)，從小到大依次是：拍節(jié)、狀態(tài)、機(jī)器周期和指令周期。下面分別加以說明。1、拍節(jié)與狀態(tài)振蕩脈沖的周期定義為拍節(jié)（用“P”表示）。兩個(gè)拍節(jié)定義為狀態(tài)（用“S”表示）。2、機(jī)器周期六個(gè)狀態(tài)為一個(gè)機(jī)器周期。3、指令周期執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間稱之為指令周期。MCS- 51的指令周期根據(jù)指令的不同，可包含有1、2、3或4個(gè)機(jī)器周期。3.6單片機(jī)的復(fù)位工作方

30、式RST引腳是復(fù)位信號的輸入端，復(fù)位信號是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上。復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位和按健手動(dòng)復(fù)位兩種方式。上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。電路如3-7-2圖按健手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中按健電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實(shí)現(xiàn)的，其電路3-7-2圖所示。而按健脈沖復(fù)位則是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實(shí)現(xiàn)的，其電路如3-7-2圖所示。圖3-7-2各復(fù)位電路第4章軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件系統(tǒng)方框圖系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)主要包括:主程序設(shè)計(jì)，延時(shí)0.5S子程序，延時(shí)0.001S程序等等；軟件框圖如4-1所示開開 始P0P2口初始化點(diǎn)亮發(fā)

31、光二極管延時(shí)循 環(huán)圖4.14.2中斷延時(shí)程序彩燈延時(shí)閃爍的實(shí)現(xiàn)，延時(shí)子程序的調(diào)用實(shí)際上就是寄存器在MCS-51單片機(jī)中，從中斷請求發(fā)生到被響應(yīng)，從中斷響應(yīng)到轉(zhuǎn)到執(zhí)行中斷服務(wù)程序，采樣是中斷出理的第一步他是針對外中斷請求信號進(jìn)行的。如下圖4-2所示圖 4-2主程序調(diào)用子程序圖4.3 仿真環(huán)境Professional仿真軟件圖4-3-a Professional仿真環(huán)境第5章系統(tǒng)調(diào)試因本設(shè)計(jì)本身要求有穩(wěn)定性高、免維護(hù)、抗干擾能力強(qiáng)等功能，系統(tǒng)調(diào)試除了驗(yàn)證數(shù)據(jù)處理的精度，確保判斷的準(zhǔn)確性外，同時(shí)必須確認(rèn)各項(xiàng)的功能的正常運(yùn)行。5.1調(diào)試根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，本系統(tǒng)的調(diào)試共分為三大部分：硬件調(diào)試，軟件調(diào)試和

32、軟硬件聯(lián)調(diào)。由于在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用模塊化設(shè)計(jì)，所以方便了對各電路功能模塊的逐級測試，包括對：鍵盤操作功能調(diào)試，聲音輸出功能調(diào)試，指示燈功能調(diào)試等。單片機(jī)軟件先在最小系統(tǒng)板上調(diào)試，確保工作正常之后，再與硬件系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。最后將各模塊組合后整體測試，使系統(tǒng)的所有功能得以實(shí)現(xiàn)。5.1.1硬件調(diào)試電路安裝完成后，首先進(jìn)行檢查，即確認(rèn)電路無虛焊，無短路，無斷路，集成元件安裝是否正確，之后進(jìn)行電路功能模塊的分級調(diào)試，根據(jù)電路功能逐級進(jìn)行：(1)按鍵功能調(diào)試(2)LED燈功能調(diào)試5.1.2軟件調(diào)試本系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)很大，全部用C51來編寫，選用一般的偉福仿真器對C51進(jìn)行調(diào)試。除了語法差錯(cuò)外，當(dāng)確認(rèn)程序沒問題時(shí)，通

33、過直接下載到單片機(jī)來調(diào)試。采取的是自下到上的調(diào)試方法，即單獨(dú)調(diào)試好每一個(gè)模塊，然后再連接成一個(gè)完整的系統(tǒng)，最后完成一個(gè)完整的系統(tǒng)調(diào)試。主要是液晶顯示屏實(shí)時(shí)顯示功能的調(diào)試。5.1.3軟硬聯(lián)調(diào)系統(tǒng)做好后，進(jìn)行系統(tǒng)的完整調(diào)試。主要任務(wù)是檢驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的功能及其效果并校正數(shù)值。根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)，逐步校正數(shù)據(jù)，使測量結(jié)果更準(zhǔn)確。單片機(jī)軟件先在最小系統(tǒng)板上調(diào)試，確保工作正常之后，再與硬件系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。致謝在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我真誠地感謝張萬良老師和同學(xué)們的幫助，在他們的幫助下我順利的完成了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)也使我對單片機(jī)的一些相應(yīng)的周邊知識有了更進(jìn)一步的了解。在做論文的過程中，李老師又反復(fù)而耐心地給我指出問題的所在，并幫助我糾

34、正了許多不妥之處。在做系統(tǒng)設(shè)計(jì)這一過程中，也給我提出了許多意見和建議，并交給我許多解決問題的技巧和方法。單片機(jī)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，光光一個(gè)單片機(jī)并不能發(fā)揮什么作用，必須要和其它的芯片一起才能最大可能的發(fā)揮它的各種各樣的功能。為了做這個(gè)課程設(shè)計(jì)我查閱了不少單片機(jī)的資料，圖書館關(guān)于單片機(jī)的書基本上都被我們班同學(xué)借光了。上網(wǎng)查找相應(yīng)的資料和找老師指導(dǎo)；最后完成了這篇課程設(shè)計(jì)。在這次設(shè)計(jì)的過程中，軟件編程是比較難的環(huán)節(jié)，因?yàn)橛玫氖菂R編和C語言，匯編語言是低級語言，不像高級語言哪么直觀，算法的實(shí)現(xiàn)也比較困難，單片機(jī)課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)就在于軟件算法的設(shè)計(jì)，需要有很巧妙的程序算法，才能實(shí)現(xiàn)LED燈的相應(yīng)的功能

35、，在編程上需要花大量的時(shí)間在里面。還有在張老師對我的系統(tǒng)提出了很多改進(jìn)的意見，對我的論文中的一些不足的地方也一一地指出。沒有他的幫助，我也不可能很好的完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)1景東升.單片機(jī)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)研究、設(shè)計(jì)及應(yīng)用.北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué)，1994 2武慶生，仇梅.單片機(jī)原理與應(yīng)用.電子科技大學(xué)出版，1998,12 3 朱定華.單片機(jī)原理與接口技術(shù).電子工業(yè)出版社，2001,44 劉瑞新.單片機(jī)原理及應(yīng)用教程.機(jī)械工業(yè)出版社，2003,75吳普特，牛文全，郝宏科.現(xiàn)代化高效節(jié)水灌溉設(shè)施.化學(xué)工業(yè)出版社，2002b,56劉連吉.ISD單片語音錄放器件及電路實(shí)現(xiàn)J. 青島海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，20038 閻石. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）M.高等教育出版社，2000年5月第一版.9 胡漢才. 單片機(jī)原理及其接口技術(shù)M.清華大學(xué)出版社，2000年5月第一版.10 何立民. 單片機(jī)高級教程M.北京航空航天大學(xué)出版社，2000年5月第一版.11 陳汝全. 電子技術(shù)常用器件應(yīng)用手冊M.