单片机LED灯设计说明书.doc

单片机LED灯设计说明书312020年4月19日文档仅供参考，不当之处，请联系改正。单片机原理及应用课程设计说明书设计题目：基于单片机的LED灯控制器的设计学 院：xxx专 业：车辆工程设 计 者：xxx学 号：xxxxxxx指导老师：xxx设计时间： 11月9日 11月28日单片机系统课程设计任务书一、 目的意义单片机原理及应用是高校工程专业的一门专业基础课，该门课程具有很强的实践性。经过课程的学习，使学习掌握基本概念、基本理论和基础技能，为今后从事相应的生产设计和科研工作打下一定的基础。因此，除课程的理论教学和试验教学外，课程设计也是一个必要和重要的实践教学环节。经过单片机系统课程设计，进一步培养学生理论联系实际的能力，学会正确地分析工程实际问题，善于查阅参考文献，准确地选择相应的数据、参数，具备全面地解决实际问题的素质，同时课程设计也为今后毕业设计打下基础。二、 设计时间、地点、班级时间：第12、13周（二周）地点： 三教433、426班级： 13车辆3班 30人三、 设计内容 （9）基于单片机的LED灯控制器的设计1、功能描述 以单片机为核心，设计一个LED灯控制器:（P1口可选，也可用其它I/O口，16灯） P1.2开始，按此键则灯开始流动（由上而下）； P1.3停止，按此键则停止流动，所有灯为暗； P1.4闪烁，按此键则全部灯闪烁； P1.5下，按此键则灯由下向上流动。本题目本质上是由按键控制功能的流水灯，LED工作的方式经过键盘的扫描实现。其中的LED可采取共阳极接法，经过依次向连接LED的I/O口送出低电平，可实现题目要求的功能。目 录单片机系统课程设计任务书1摘要3 1总体设计方案31.1设计原理及相关说明31.2总体设计框图32 各芯片设计及对其的调用32.1 AT90C51单片机主控模块32.2 LED灯模块52.3 键盘接口63 系统软件程序63.1 LED灯控制器程序64 调试94.1 调试步骤94.2 性能分析94.2.1 按下P1.2开始，灯开始流动（从上到下）94.2.2 按下P1.3开始，灯全灭104.2.1 按下P1.4开始，灯全亮，开始闪烁114.2.1 按下P1.4开始，灯开始流动（从下到上）12结论13附录114附录215附录318附录419附录522基于单片机的LED灯控制器的设计作者：邢浩男 指导老师：吴敏（安徽农业大学工学院 车辆工程 ）摘要：该设计是基于AT89C51单片机系统，采用共阳极接法，经过一依次向连接LED的I/O口输出低电平，能实现流水灯开始或停止的功能，具有调压，稳压，检测故障等特点。关键词：单片机 LED灯 控制器1.总体设计方案1.1设计原理及相关说明1.2总体设计框图LED灯控制器设计框图如图1所示：电源电路一、单片机多路LED灯复位电路晶振电路控制按键图1 LED灯控制器设计框图2.各芯片的设计及其调用2.1 AT90C51单片机主控模块单片机（SCM）是单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）的简称。它是把中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时/计数器以及输入输出适配器都集成在一块芯片上，构成一个完整的微型计算机。随着SCM在技术上、体系上不断扩展其控制功能，国际上已经采用MCU（MicroControllerUnit）代替单片机的名词。它的最大优点是体积小，可放在仪表内部。但存储量小，输入输出适配器简单，功能较低。当前，单片机在民用和工业测控领域得到最广泛的应用，早已深深地融入人们的生活中。近年来，AT89C51在中国非常流行，它最大的特点是内部有能够多次重复编程的闪烁ROM,而且闪烁ROM能够直接用编程器来擦写（电擦写），使用起来比较方便。一个单片机应用系统的硬件电路设计包含有两部分内容：一是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如ROMRAMI/O口定时/记数器中断系统等能量不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路。二是系统配置，既要按照系统功能要求配置外围设备，如键盘显示器打印机A/DD/A转换器等，又要设计合适的接口电路。具体连接图如图1.图1 主控模块2.2 LED灯模块XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器能够配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要经过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。具体LED灯接图如图2。2.2.1 AT89C51最小系统 AT89C51最小系统中XTAL1、XTAL2端接上晶振及两个谐振电容，在RESET端接上相应的电阻、电容，如需要按键复位，加上按键即可组成一个最小系统，按要求通电后，系统就能够工作了。图2 LED灯模块2.3 键盘接口键盘接口电路如图3，本次设计中，按键有4个，每个按键各占用一根I/O线，各按键相互独立，彼此的工作状态互不影响，STC单片机自带上拉电阻因此无需外接上拉电阻，用查询法完成按键功能。图3 键盘接口电路3.系统软件设计3.1 LED灯控制器程序 在单片机控制系统中，大致上可分为数据处理、过程控制两个基本类型。数据处理包括：数据的采集、数字滤波、标度变换等。过程控制程序主要是使单片机按一定的方法进行计算，然后再输出，以便控制生产。为了完成上述任务，在进行软件设计时，一般把整个过程分成若干个部分，每一部分叫做一个模块。把一个程序分成具有多个明确任务的程序模块，分别编制、调试后再把它们连接在一起形成一个完整的程序，这样的程序设计方法称为模块化程序设计。所谓“模块”，实质上就是能完成一定功能，并相对独立的程序段，这种程序设计方法称为模块程序设计法。模块程序设计法的主要优点是：(1)单个模块比起一个完整的程序易编写、调试及修改。(2)程序的易读性好。(3)程序的修改可局部化。(4)模块能够共存，一个模块能够被多个任务在不同条件下调用。(5)模块程序允许设计者分割任务和利用已有程序，为设计者提供方便。本系统软件采用模块化结构，由主程序，正向流动、反向流动和延时等子程序构成具体见图4.NNNNY开 始长跳转到StartP1.0=0?YYYP1.0=0?P1.0=0?P1.0=0?灯开始流动（至上而下）停止灯由下而上流动灯由上而下流动图4 LED灯程序流程图 4 调试4.1 调试步骤调试分为硬件调试和软件调试。硬件调试主要是检查硬件电路是否有短路、断路和虚焊等，首先接上电源，电源的指示灯亮了之后，检测一下单片机的电源脚有没有电源输入，如果有这说明焊接无误，然后能够用万用表检查各个元器件的管脚之间的焊接，检查过程中需要细心和耐心。硬件调试无误后，进行软件调试。软件调试能够针对子程序调试，测试其是否正常工作，例如流水灯，LED灯闪烁等，最后把所有的程序作为一个整体来测试。4.2 性能分析将程序烧入单片机后，在proteus软件中进行仿真。在这次LED灯控制器的设计中，LED灯能够按照按键的控制进行从上到下，停止，闪烁，从下到上，在程序。4.2.1按下P1.2开始灯开始流动（从上到下）4.2.2按下P1.3灯全灭4.2.2按下P1.4灯全亮，开始闪烁4.2.2按下P1.5灯开始流动（从下到上）结 论在做这次课程设计的整个过程中，我明白了很多东西。可能我们理论知识学的还不错，但真正的动起手来，却常常力不从心，这就是我们常犯的眼高手低的毛病，但还是需要良好的理论知识做基础。从刚开始的搜集资料，我就有点慌了，总觉得自己准备的不够好，无法顺利完成任务，但在老师和同学的帮助下，慢慢的步入轨道。虽然毕业设计将要接近尾声，我也尽力的想要去做好毕业之前的最后一次实践课，但由于某些原因，有些元器件没能经过软件正常工作，这次设计的电子万年历没能达到我们预想的效果，只能显示部分功能。这也证明了我以后要学习的东西还有很多，要继续努力，不断地汲取新的知识并运用到实际中，在实践中锻炼自己，全方位的提高自己。附录1 系统电路原理图附录2 系统程序清单#include#define uint unsigned int #define uchar unsigned char sbit Key1=P12;/按键14sbit Key2=P13;sbit Key3=P14;sbit Key4=P15;uchar flag; /标号uchar num=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f; /开第18个灯/* 延时 z 毫秒ms*/void Delay_ms(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);/* 亮第 n 个灯*/void LED(uchar n)uchar x,y;n-; /n减1x=n/8; /第几个锁存器y=n%8; /第那个灯switch(x)/打开第一个锁存器 关锁存器 /开锁存器 关所有灯 关锁存器亮第num【y】个灯case 0: P2=0xff; P0=0xff; P2=0x00; P2=0x01; P0=numy; P2=0x00; break; /第0-个锁存器case 1: P2=0xff; P0=0xff; P2=0x00; P2=0x02; P0=numy; P2=0x00;P0=0xff; break; /第1个锁存器 /* 按键检测*/void Key_Detection(void)if(Key3=0 |Key4=0 |Key1=0 | Key2=0) /按键1按下或者 按键2或者按键3或按键4Delay_ms(5); /消抖if(Key1=0)/按键1按下while(!Key1); /松手检测flag=1;/标号至1if(Key2=0) /按键2按下while(!Key2); /松手检测flag=2;/标号至2if(Key3=0) /按键3按下while(!Key3); /松手检测flag=3; /标号至3if(Key4=0) /按键按下while(!Key4); /松手检测flag=4; /标号至4/* 主函数*/void main(void)uchar i;while(1)Key_Detection(); /按键检测if(flag=1) /第一个键按下 正循环亮LED(i);/亮第i个灯i+;/i加1if(i=17) i=0;/如果 i等于17 清零Delay_ms(200);/延时200毫秒if(flag=2)/第二个键按下 停止P2=0xff; /开锁存器P0=0xff; /把灯全灭P2=0x00; /关锁存器if(flag=3) /第三个键按下 闪烁P2=0xff; /开锁存器P0=0x00; /所有灯全亮P2=0x00; /关锁存器Delay_ms(100);/延时100毫秒P2=0xff; /开锁存器P0=0xff; /所有灯全灭P2=0x00; /关锁存器Delay_ms(100);/延时100毫秒if(flag=4) /第四个键按下 反循环亮LED(i); /亮第i个灯i-; /i减1if(i=0) i=17; /如果i=0把i=17Delay_ms(200);/延时200 毫秒附录3 仿真效果图附录4 实物演示效果图附录5 元件清单器件名称型号个数单片机AS89C511个按键5个 电阻5.1K1个电阻1K1个电解电容10uf1个晶振12MHZ1个发光二级管16个IP座40管脚1个万能板1个+5V电源1个导线若干