1、綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告課題名稱：LED電子生日蠟燭學(xué)院：機(jī)械與汽車工程姓名：王少君班級：測控091引言21世紀(jì)是一個變幻莫測的世紀(jì),是一個催人奮進(jìn)的時代.科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,知識更新日新月異.希望,困惑,機(jī)遇,挑戰(zhàn),隨時隨地都有可能出現(xiàn)在每一個社會成員的生活之中.抓住機(jī)遇,尋求發(fā)展,迎接挑戰(zhàn),適應(yīng)變化的制勝法寶就是學(xué)習(xí)一門科學(xué)技術(shù)。隨著IT信息時代的到來,也帶動了電子產(chǎn)業(yè)高速的發(fā)展。 目前,電子信息技術(shù)已成為我國國民經(jīng)濟(jì)不可或缺的支柱產(chǎn)業(yè)的一部分,電子信息在社會的應(yīng)用和普及率已被國際社會作為衡量一個國家智能化,數(shù)字化,網(wǎng)絡(luò)化的重要標(biāo)志。目錄1、 設(shè)計(jì)要求.42、 元件清單.4三、硬件設(shè)計(jì) .43.1、A

2、T89C51簡介.43.2、發(fā)光二極管.73.3、覆銅板.93.4、 溫度傳感器ds18b20.9四電路設(shè)計(jì).94.1、時鐘電路.104.2、復(fù)位電路.104.3、整體電路和PCB電路板.11五、程序清單.13六、小結(jié).18七、參考文獻(xiàn).19一、設(shè)計(jì)要求這個電路產(chǎn)生了一套基于LED的電子生日蠟燭。這種蠟燭與吹滅蠟制蠟燭一樣具有相同的樂趣，并且它是可重復(fù)利用的，可改進(jìn)的以及環(huán)保的。該電路采用一個熱傳感器使溫度高于周圍的溫度。當(dāng)你對傳感器吹氣時，其電阻發(fā)生了改變。電路探測到這種改變后會關(guān)閉八個LED。當(dāng)你停止吹氣時，除了一個外所有的LED都會亮起。你每吹過一次傳感器就會進(jìn)行一個這樣的循環(huán)，直到八次

3、后所有的LED關(guān)閉。二、元件清單電阻：0.5K*8，10K*1，1K*1電容：22pF*2，20uF*1晶振：12MHZ*1單片機(jī)：STC89C52RC*1發(fā)光二極管：紅色*8溫度傳感器：ds18b20*1復(fù)位開關(guān)：1*1三、硬件設(shè)計(jì)3.1、AT89C51簡介AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器（FPEROMFlash 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(jī)。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(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用A

4、TMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51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。AT89C51單片機(jī)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。外形及引腳排列如圖所示主要特性：與MCS-51 兼容 4K字節(jié)可編程FLASH存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間：10年 全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz 三級程序存儲器鎖定 1288位內(nèi)部RAM 32可編程I/O線 兩個16位定時器/計(jì)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

5、 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 特性概述:AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個I/O 口線，兩個16位定時/計(jì)數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。 管腳說明：VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TT

6、L門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。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)/地址的低八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時，P0輸出原碼，此時P0外部必須接上拉電阻。 P1口：P1口是一個內(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。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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時，P1口作為低八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫

7、“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的

8、緣故。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外

9、部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性:XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配

10、置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。3.2、發(fā)光二級管發(fā)光二極管簡稱LED，采用砷化鎵、鎵鋁砷、和磷化鎵等材料制成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為一個PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦?。?dāng)在發(fā)光二極管PN結(jié)上加正向電壓時，PN結(jié)勢壘降低，載流子的擴(kuò)散運(yùn)動大于漂移運(yùn)動，致使P區(qū)的空穴注入到N區(qū)，N區(qū)的電子注入到P區(qū)，這樣相互注入的空穴與電子相遇后會產(chǎn)生復(fù)合，復(fù)合時產(chǎn)生的能量大部分以光的形式出現(xiàn)，因此而發(fā)光。 發(fā)光二極管在制作時，使用的材料有所不同，那么就可以

11、發(fā)出不同顏色的光。發(fā)光二極管的發(fā)光顏色有：紅色光、黃色光、綠色光、紅外光等。 發(fā)光二極管的外形有：圓形、長方形、三角形、正方形、組合形、特殊形等。常用的發(fā)光二極管應(yīng)用電路有四種，即直流驅(qū)動電路、交流驅(qū)動電路、脈沖驅(qū)動電路、變色發(fā)光驅(qū)動電路。 使用LED作指示電路時，應(yīng)該串接限流電阻，該電阻的阻值大小應(yīng)根據(jù)不同的使用電壓和LED所需工作電流來選擇。發(fā)光二極管的壓降一般為1.52.0 V，其工作電流一般取1020 mA為宜。發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時必須串聯(lián)限流電阻以控制通過管子的電流。限流電阻R可用下式計(jì)算：R（EUF）IF 特性：與小白熾燈泡和氖燈相比，發(fā)

12、光二極管的特點(diǎn)是：工作電壓很低（有的僅一點(diǎn)幾伏）；工作電流很?。ㄓ械膬H零點(diǎn)幾毫安即可發(fā)光）；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長；通過調(diào)制通過的電流強(qiáng)弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強(qiáng)弱。由于有這些特點(diǎn)，發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中用作光源，在許多電子設(shè)備中用作信號顯示器。把它的管心做成條狀，用7條條狀的發(fā)光管組成7段式半導(dǎo)體數(shù)碼管，每個數(shù)碼管可顯示09十個數(shù)目字。 單向?qū)щ娦裕喊l(fā)光二極管的兩根引線中較長的一根為正極，應(yīng)按電源正極。有的發(fā)光二極管的兩根引線一樣長，但管殼上有一凸起的小舌，靠近小舌的引線是正極。 發(fā)光原理：發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體

13、之間有一個過渡層，稱為PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽極流向陰極時，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。3.3、覆銅板覆銅板-又名基材。將補(bǔ)強(qiáng)材料浸以樹脂，一面或兩面覆以銅箔，經(jīng)熱壓而成的一種板狀材料，稱為覆銅箔層壓板。 它是做PCB的基本材料，常叫基材。 當(dāng)它用于多層板生產(chǎn)時，也叫芯板（CORE）

14、3.4、溫度傳感器DS18B20DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管道式， 螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等。主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機(jī)房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。 四、電路設(shè)計(jì)要使單片機(jī)工作起來，最基本的電路的構(gòu)成為：單片機(jī)|、電源、時鐘電路、復(fù)位電路。4.1、時鐘電路時鐘電路就是振蕩電路，向單片機(jī)提供一個正弦波

15、信號作為基準(zhǔn)，決定單片機(jī)的執(zhí)行速度。AT89S51單片機(jī)時鐘頻率范圍：0 33MHz。電路如下： 時鐘電路4.2、復(fù)位電路復(fù)位電路產(chǎn)生復(fù)位信號，使單片機(jī)從固定的起始狀態(tài)開始工作，完成單片機(jī)的“啟機(jī)”過程。AT89S51單片機(jī)復(fù)位信號是高電平有效，通過RST/VPD(9腳）輸入。電路如下：復(fù)位電路 4.3 整體電路圖和PCB電路板LED電子生日蠟燭的整體電路圖如下，PCB電路板如下，五、程序清單#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intvoid delay(uchar );void extinguish();uchar

16、 get_rel_t();sbit DQ=P33; sbit we=P27;sbit du=P26; /ds18b20與單片機(jī)連接口unsigned char code str=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d, 0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x39,0x00;/共陰數(shù)碼管字碼表/unsigned char code str=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,/ 0x99,0x92,0x82,0xf8,/共陽極數(shù)碼管編碼/0x80,0x90,0x88,0x83,/0xcb,0xa1,0x84,0x8e,/0xbf,0x7f,0xff; /數(shù)值0F -

17、 熄滅/unsigned char code str1=0x40,0x79,0x24,0x30,/共陽極數(shù)碼管編碼，帶點(diǎn)/0x19,0x12,0x02,0x78,/0x00,0x10,0x08,0x03,/0x46,0x21,0x06,0x0e; unsigned char code wei=0xf7,0xfb,0xfd,0xfe;uchar code dat= 0x00,0x01,0x03,0x07,0x0f,0x1f,0x3f,0x7f,0xff;uchar data disdata5;uchar top_t=25;uchar rel_t;uchar add=0;uchar m=0;uch

18、ar s=0;uint tvalue;/溫度值uchar tflag;/溫度正負(fù)標(biāo)志/*ds1820程序*/void delay_18B20(unsigned int i)/延時1微秒 us while(i-);void ds1820rst()/*ds1820復(fù)位*/ unsigned char x=0;DQ = 1; /DQ復(fù)位delay_18B20(4); /延時DQ = 0; /DQ拉低delay_18B20(100); /精確延時大于480usDQ = 1; /拉高delay_18B20(40);uchar ds1820rd()/*讀數(shù)據(jù)*/ unsigned char i=0;uns

19、igned char dat = 0;for (i=8;i0;i-) DQ= 0; /給脈沖信號 dat=1; DQ = 1; /給脈沖信號 if(DQ) dat|=0x80; delay_18B20(10); return(dat);void ds1820wr(uchar wdata)/*寫數(shù)據(jù)*/unsigned char i=0; for (i=8; i0; i-) DQ = 0; DQ = wdata&0x01; delay_18B20(10); DQ = 1; wdata=1; read_temp()/*讀取溫度值并轉(zhuǎn)換*/uchar a,b;ds1820rst();ds1820wr

20、(0xcc);/*跳過讀序列號*/ds1820wr(0x44);/*啟動溫度轉(zhuǎn)換*/ds1820rst();ds1820wr(0xcc);/*跳過讀序列號*/ds1820wr(0xbe);/*讀取溫度*/a=ds1820rd();b=ds1820rd();tvalue=b;tvalue=8;tvalue=tvalue|a;if(tvalue0x0fff)tflag=0;elsetvalue=tvalue+1;tflag=1;tvalue=tvalue*(0.625);/溫度值擴(kuò)大10倍，精確到1位小數(shù)return(tvalue);/*/void ds1820disp()/溫度值顯示 uchar

21、 j;uchar flagdat;disdata3=tvalue/1000;/百位數(shù) disdata2=tvalue%1000/100;/十位數(shù) disdata1=tvalue%100/10;/個位數(shù) disdata0=tvalue%10;/小數(shù)位 if(tflag=0) flagdat=0x20;/正溫度不顯示符號 else flagdat=0x2d;/負(fù)溫度顯示負(fù)號:- if(disdata3=0) disdata3=11; /如果百位為0，不顯示 if(disdata2=0)disdata2=11;/如果百位為0，十位為0也不顯示 for(j=0;j0;x-)for(y=123;y0;y-);/*主程序*/void mai