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基于单片机的LED灯光控制器的设计.doc
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基于单片机的LED灯光控制器的设计.doc
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目 录
1 LED 灯光控制器 .....................................................4
1.1 LED 灯光控制器简介 ............................................4
1.2 LED 灯光控制器的原理 ..........................................4
2 单片机的相关知识 ...................................................5
2.1 单片机的简介 ..................................................5
2.2 单片机的发展史 ................................................5
2.3 单片机的特点 ..................................................6
3 控制系统的硬件设计 .................................................7
3.1 单片机型号的选择 ..............................................7
3.2 电路原理图 ....................................................7
3.3 Proteus 软件介绍 ...............................................8
3.4 AT89C51 单片机引脚图及引脚功能介绍 .............................9
3.5 单片机型号的选择 .............................................13
3.6 电路原理图 ...................................................13
3.7 Proteus 软件介绍 ..............................................13
3.8 LED 灯光控制效果图 .............................................14
4 控制系统的软件设计 ................................................17
4.1 主程序代码和流程图 ...........................................17
4.2 Wave6000 简介 ..................................................21
4.3 仿真图及结果分析 ...............................................23
结束语 ..............................................................26
参考文献 ............................................................27
2
1 LED 灯光控制器
1.1 LED 灯光控制器简介
随着人们生活环境的不断改善和美化,在许多场合可以看到彩色霓虹灯。 LED
彩灯由于其丰富的灯光色彩,低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应
用,用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但目前市场上各式样的
LED 彩灯控制器大多数用全硬件电路实现,电路结构复杂、功能单一,这样一旦制
作成品只能按照固定的模式闪亮,不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节
亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。此外从功能效果上看,亮灯模式少而且
样式单调,缺乏用户可操作性,影响亮灯效果。因此有必要对现有的彩灯控制器
进行改进和设计。
1.2 LED 灯光控制器的原理
上述的是 AT89S52,而本实验由单片机 AT89C51,BUTTON 和 8 个 LED 灯,设计
4 种流水灯显示方式,并有 4 个开关,每种开关控制一种情况。即在流水灯工作之
前,各个 LED 处于灭的状态;在接通电源之后,LED 依次亮灭,且每次只亮一盏,
由上到下再由下到上;在按下开关 2 后,LED 又上到由上到下依次亮,在由下到上
依次灭;在按下开关 3 后,LED 每间隔一盏灯交替亮灭;在按下开关 4 后,LED 由
中间到两边亮
3
2 单片机的相关知识
2.1 单片机的简介
单片机全称为单片机微型计算机(Single Chip Microsoftcomputer)。从应用
领域来看,单片机主要用来控制,所以又称为微控制器(Microcontroller Unit)
或嵌入式控制器。单片机是将计算机的基本部件微型化并集成在一块芯片上的微
型计算机。
2.2 单片机的发展史
4 位单片机:1975 年,美国德克萨斯仪器公司首次推出 4 位单片机 TMS-1000;
此后,各个计算机公司竞相推出四位单片机。日本松下公司的 MN1400 系列,美国
洛克威尔公司的 PPS/1 系列等。四位单片机的主要应用领域有:PC 机的输入装置,
电池充电器,运动器材,带液晶显示的音/视频产品控制器,一般家用电器的控制
及遥控器,电子玩具,钟表,计算器,多功能电话等。
8 位单片机:1972 年,美国 Intel 公司首先推出 8 位微处理器 8008,并于 1976
年 9 月率先推出 MCS-48 系列单片机。在这以后,8 位单片机纷纷面市。例如,莫
斯特克和仙童公司合作生产的 3870 系列,摩托罗拉公司生产的 6801 系列等。随
着集成电路工艺水平的提高,一些高性能的 8 位单片机相继问世。例如,1978 年
摩托罗拉公司的 MC6801 系列及齐洛格公司的 Z8 系列,1979 年 NEC 公 司 的
UPD78XX 系列。这类单片机的寻址能力达 64KB,片内 ROM 容量达 4--8KB,片内除
带有并行 I\O 口外,还有串行 I\O 口,甚至还有 A\D 转化器功能。8 位单片机由于
功能强,被广泛用于自动化装置、智能仪器仪表、智能接口、过程控制、通信、
家用电器等各个领域。
16 位单片机:1983 年以后,集成电路的集成度可达几十万只管/片,各系列 16
位单片机纷纷面市。这一阶段的代表产品有 1983 年 Intel 公司推出的 MCS-96 系
列,1987 年 Intel 推出了 80C96,美国国家半导体公司推出的 HPC16040,NEC 公
司推出的 783XX 系列等。16 位单片机主要用于工业控制,智能仪器仪表,便携式
4
设备等场合。
32 位单片机:随着高新技术只智能机器人,光盘驱动器,激光打印机,图像
与数据实时处理,复杂实时控制,网络服务器等领域的应用与发展,20 世纪 80 年
代末推出了 32 位单片机,如 Motorlora 公司的 MC683XX 系列,Intel 的 80960 系
列,以及近年来流行的 ARM 系列单片机。32 位单片机是单片机的发展趋势,随着
技术的发展及开发成本和产品价格的下降,将会与 8 位单片机并驾齐驱。
64 位单片机:近年来,64 位单片机在引擎控制,智能机器人,磁盘控制,语
音图像通信,算法密集的实时控制场合已有应用,如英国 Inmos 公司的 Transputer
T800 是高性能的 64 位单片机。
2.3 单片机的特点
1 . 单片机的存储器 ROM 和 RAM 时严格区分的。ROM 称为程序存储器,只存放
程序,固定常数,及数据表格。RAM 则为数据存储器,用作工作区及存放用户数据。
2 . 采用面向控制的指令系统。为满足控制需要,单片机有更强的逻辑控制能
力,特别是单片机具有很强的位处理能力。
3 . 单片机的 I/O 口通常时多功能的。由于单片机芯片上引脚数目有限,为了
解决实际引脚数和需要的信号线的矛盾,采用了引脚功能复用的方法,引脚处于
何种功能,可由指令来设置或由机器状态来区分。
4 . 单片机的外部扩展能力很强。在内部的各种功能部件不能满足应用的需求
时,均可在外部进行扩展,与许多通用的微机接口芯片兼容,给应用系统设计带
来了很大的方便。
5
3 控制系统的硬件设计
3.1 单片机型号的选择
通过对多种单片机性能的分析,最终认为 89C51 是最理想的电子时钟开发芯片。
89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能 CMOS8 位微处理
器,器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的 MCS-51 指令集
和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL 的
89C51 是一种高效微控制器,而且它与 MCS-51 兼容,且具有 4K 字节可编程闪烁存储器
和 1000 写/擦循环,数据保留时间为 10 年等特点,是最好的选择。
3.2 电路原理图
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