流水灯 毕业设计

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流水灯摘要当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。目前，一个学习与应用单片机的高潮正在工厂、学校及企事业单位大规模地兴起。随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术,本文将介绍一种基于单片机控制的流水灯，主要介绍了利用AT89C51制作一简易流水灯的软硬件设计过程，可实现花样流水灯的效果，重点给出了其软件编程的思想方法，以期给单片机学习者以启发。[关键词]：单片机，LED彩灯；AT89C52-14- ABSTRACTThepresenteraisaneraofendlessnewtechnologiesintheelectronicsfield,especiallyinthefieldofautomatedintelligentcontrol,thetraditionaldiscretecomponentsordigitallogiccircuitsofthecontrolsystemisatanunprecedentedpacehasbeenreplacedbyMCUintelligentcontrolsystem.SCMhasasmallvolume,strongfunction,lowcost,wideapplicationscope,etc.,canbesaidthatthecoreofintelligentcontrolandautomationisthemicrocontroller.Atpresent,alearningandapplicationofSCMistheclimaxoffactories,schoolsandtheriseoflarge-scaleenterprises.Asthetimesprogressanddevelopment,andSCMtechnologyhasspreadtothewaywelive,work,researchinvariousfieldshasbecomearelativelymaturetechnology,thisarticleintroducesamicrocomputer-basedflowcontrol,lights,introducesAT89C51producedusingasimplehardwareandsoftwaredesignprocessflowlightscanbesynchronizedtoachievetheeffectoflightflowingwater,withemphasisgivenwayofthinkingofitssoftwareprogramming,withaviewtothemicrocontrollertoinspirelearners.[Keywords]:MCU,LEDLantern;AT89C51-14- 目录引言……………………………………………………………………………5一元件介绍……………………………………………………………61.1AT80C51的基本特征及引脚………………………………………………………………61.2电阻…………………………………………………………………………………………71.3电容……………………………………………………………………………………81.4发光二极管的结构及发光原理…………………………………………………………91.5三端稳压集成电路7805………………………………………………………………10二设计任务………………………………………………………………………112.1设计的要求…………………………………………………………………11三总体设计方案……………………………………………………………113.1系统硬件电路设计…………………………………………………………………113.1.1电源电路设计…………………………………………………………………113.1.2程序流程图……………………………………………………………………113.1.3主体电路的设计………………………………………………………………123.2系统程序设计………………………………………………14结束语………………………………………………………………………………16展望……………………………………………………………………………17参考文献…………………………………………………………………………18-14- 引言随着人们生活水平的提高，环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色的流水灯。LED流水灯由于其丰富的灯光彩色，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，在城市的沿街、沿道、沿河、沿线等地用流水灯造景，实施“亮化工程”，以美化环境、树立城市形象。用流水等来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚，特别是经济发达的大城市不见白天一派繁荣景象，其夜景更是五彩缤纷，到处霓虹闪烁，灯光沐浴下的都市亮如白昼，引起人们注意的是来回闪烁的流水灯，这些流水灯五颜六色，亮暗有序、图案花样繁多。往往引起人们驻足观看，使人留恋往返，人置身其中，有种陶醉的感觉，每当夜幕降临时，按千百年来人们的生活习惯，应该万物倶寂了，然而此时眼中所看到的情景却是另一翻天地，而这种美景的形成正是归功于各种各样的流水灯。本论文是基于51单片机流水灯。-14- 一．元件介绍1.180C51的基本特征80C51是一个8位单片机，片内有128BRAM及4KBROM。中央处理器单元完成运算和控制功能。内部数据存储器共256个单元，访问它们的地址是00H~FFH，其中用户使用前128个单元，后128个单元被专用寄存器占用。内部的2个16位定时器/计数器用作定时或计数，并可用定时或计数的结果损实现控制功能。图一1.80C51基本特征●8位CPU●片内时钟震荡器●4KB程序存储器ROM。●片内有128B数据存储器ROM。●可寻址外部程序存储器和数据存储器空间各64KB。●21个特殊功能寄存器SFR。●4个8位并行I/O口，共32根线。●1个全双工串行口。●2个16位定时器/计数器。●5个中断源，有2个优先级。●具有位寻址功能，适用于位处理。2.80C51引脚功能-14- (1)主电源引脚Vcc和VssVcc：电源端。工作电压和编程校验（5V）.Vss:接地端。（2）时钟震荡电路引脚XTAL1和XTAL2XTAL1和XTAL2分别作用晶体振荡电路的反相器输入和输出端。在使用内部震荡电路时，这两个端子用来外接石英晶体，震荡频率是晶振频率，震荡信号送至内部时钟电路，产生时钟脉冲信号；若采用外部震荡电路，则XTAL2用于输出外部震荡脉冲，该信号直接送至内部时钟电路，XTAL1必须接地。（3）控制信号引脚RST/Vpd.ALE/.和EA/VppRST/Vpd：RST为复位信号输入端。当RST端保持两个机器周期以上的高电平时，使单片机完成复位操作。第二的功能Vpd为内部ROM的备用电源输入端。当电源Vcc一旦发生断电，降到一定电压值时，可通过Vpd为单片机的内部RAM提供电源，以保护片内RAM,中的信息不丢失，是上电后能继续运行。ALE/：ALE为地址锁存允许信号。在访问外部存储器时，ALE用来锁存P0扩展地址8位的地址信号。第二功能是对内部ROM时编程时的编程脉冲输入端。：外部程序存储器ROM的读选通信号。当访问外部ROM时，产生负脉冲作为外部ROM的选通信号。而在访问外部数据RAM或片内ROM时，不会产生有效的信号。可以驱动8个LSTTL门。EA/Vpp：访问外部程序存储器控制信号。对于80C51来说，它们片内有4KB的程序存储器，当EA为高电平时，CPU访问程序存储器有两种情况：第一种情况是，访问的地址空间范围0～4K，CUP访问片内程序存储器；第二种情况是，访问超出4KB时，CPU将自动执行外部程序存储器的程序，即访问外部ROM。当EA接地时，只能访问外部ROM。第二功能Vpp为编程电源输入。（4）4个8位I/O端口P0﹑P1﹑P2和P3P0口是一个8位漏极开路型的双向I/O口。第二功能是在访问外部存储器时，分别提供低8位地址和8位双向数据总线。P1口是一个内部带提升电阻的准双向I/O口。在对片内ROM编程和校验时，P1口用于接受低8位地址。P2口是一个内部带提升电阻的8位准双向I/O口。第二功能是在访问外部存储器时，输出高8位地址。对片内ROM进行编程和校验时，P2口作用接受高8位地址和控制信号。P3口是一个内部带提升电阻的8位准双向I/O口。1.2电阻导体对电流的阻碍作用称为电阻。他是导体的一种基本性质，与导体的尺寸、材料、温度有关。电阻的基本单位是欧姆，用希腊字母“Ω”示，常用的单位还有千欧（KΩ）、兆欧（MΩ）等。在电子线路中，具有电阻性能的实体元件称为电阻器。电阻器在电路中的主要作用为分流、分压、限流、偏置等。阻分为四色环和五色环，先说四色环。顾名思义，就是用四条有颜色的环代表阻值大小。每种颜色代表不同的数字。如下表：-14- 色环颜色第1色环第2色环第三色环第4色环黑00×100棕11×101红22×102橙33×103黄44×104绿55×105蓝66×106紫77×107灰88×108白99×109金±5﹪银±10﹪本色±20﹪1.3电容电容器是一种能储存电能的元件，两块金属板相对平行地放置不相接触就构成一个最简单的电容器，如果把金属板的两端分别接到电池正、负极，那么接正极的金属板子上的电子就会被电池的正极吸引过去，而接负极的金属板，就会从电池负极得到电子。这种现象就叫做电容的“充电”。充电的时候，电路里就有电流流动。两块金属板有电荷后就产生电压，当这个电压与电池的电压相等时，充电停止，电路中就不在有电流流动，相当于开路，这就是电容能隔直通交的原理。如果将接在电容器上的电池拿开，而用导线把电容器的两极金属板接通，则在刚接通的一瞬间。电路中便有电流流通，这个电流的方向与原充电时的电流方向相反，随着电流的流动，两金属板之间的电压也，慢慢的降低，直到两金属板上的正、负电荷消失，这种现象叫做“放电”。-14- 电容使用中应注意的问题：（1）电解电容如果长期储存未使用，则在使用是应逐步增大电压至额定值，以免造成击穿或因漏电电流过大而损坏。（2）电容器串联在直流电路中时，应同时串联一个电阻器，以防止电容器在充、放电瞬间产生过大的电流而损坏电容器，当几个电容器串联时，最好在几个电容器上分别并联适当的电阻值，以均衡电压，防止击穿。各并联电阻器的阻值之比应等于各相应电容器耐压之比。阻值的大小，为相应电容器绝缘电阻值的1∕3～1/5.1.4光二极管的结构及发光原理　发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。　　50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文lightemittingdiode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。LED的外形如图所示1.5稳压集成电路7805-14- 电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的78××系列和负电压输出的79××系列。顾名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。它的样子象是普通的三极管，TO-220的标准封装，也有9013样子的TO-92封装。　　用78/79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。该系列集成稳压IC型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如7806表示输出电压为正6V，7909表示输出电压为负9V。　　因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用。　　在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器（当然小功率的条件下不用）。当稳压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。当制作中需要一个能输出1.5A以上电流的稳压电源，通常采用几块三端稳压电路并联起来，使其最大输出电流为N个1.5A，但应用时需注意：并联使用的集成稳压电路应采用同一厂家、同一批号的产品，以保证参数的一致。另外在输出电流上留有一定的余量，以避免个别集成稳压电路失效时导致其他电路的连锁烧毁。　　在78**、79**系列三端稳压器中最常应用的是TO-220和TO-202两种封装。这两种封装的图形以及引脚序号、引脚功能如附图所示。　　图中的引脚号标注方法是按照引脚电位从高到底的顺序标注的。这样标注便于记忆。引脚①为最高电位，③脚为最低电位，②脚居中。从图中可以看出，不论正压还是负压，②脚均为输出端。对于78**正压系列，输入是最高电位，自然是①脚，地端为最低电位，即③脚，如附图所示。对与79**负压系列，输入为最低电位，自然是③脚，而地端为最高电位，即①脚，如附图所示。图三此外，还应注意，散热片总是和最低电位的第③脚相连。这样在78**系列中，散热片和地相连接，而在79**系列中，散热片却和输入端相连接。-14- 二．设计任务2.1设计的主要要求：利用单片机的P1口控制LED的发光闪烁，在利用编程实现模拟广告和霓红灯的电路，其工作原理是用软件来实现对外部所接的LED的控制来模拟广告和霓虹灯。控制P1端口的8个LED发光管可实现先左移，在右移，然后全亮，在全灭，连续闪烁三次；再从右开始，依次1个LED、2个LED……最后全部点亮，再全亮全灭闪烁一次，用此来模拟广告灯和霓虹灯。三．总体方案设计3.1系统硬件电路的设计3.1.1电源电路设计图四为LM7805稳压电源电路图，220V市电经过T降压﹑D1—D4整流C1﹑滤波为LM7805提供工作电压图四3.1.2程序流程图流水广告灯设计利用取表的方法，使端口P1控制：左移一次，右移一次，闪烁3次，在依次右移，在闪烁一次，延时0.2秒。流水灯程序流程图如下：-14- 程序流程图3.2.3主体电路的设计如电路图五所示,利用P1口对外部LED的显示控制，每个LED接一个限流电阻，来控制流入LED发光管的电流。LED发光强度在额定电压（1.5~2.0V）作用下，电流越大，发光强度越大，但其电流不可以超过最大电流，且电流越大，其寿命越短。普通发光管的电流的大小控制在10~20MA为最佳，电流小将影响发光强度，电流过大，将影响其寿命或损坏LED发光管。电路中C1﹑R2组成复位电路，它的作用是将单片机内部特殊的功能寄存器和端口寄存器恢复到原始状态，和计算机按下重启键的作用是同等的，目的是将所有的程序结束，使其恢复到初始状态。在此，C1﹑R2组成的是上电复位电路，在上电的瞬间是单片机恢复到初始状态，从内部FLASH存储器的初始状态开始执行，也就是从程序的0000H位置开始执行。EA接Vcc电源，目的是使程序从内部FLASH的程序开始执行，如果EA引脚接Vss（电源地），则不能先执行内部FLASH的程序，而先执行外外部存储器的程序，由程序调用才能访问内部FLASH。Y1﹑C1﹑C2组成震荡电路，和内部的震荡电路共同构成单片机工作基准时钟电路。它含有单片机的数字电路系统的工作基准，为数字电路系统稳定的时钟信号。Y1为晶振，它的标称频率越高，数字电路系统的工作频率也就越高。IC1为80C51，是整个电路的核心器件，IC1是CMOS集成电路。在使用时注意，应当防止静电击穿，在焊接时不能直接用烙铁焊接，应将IC座焊在电路板上，然后将IC1插入IC座上，这样即可以防止静电烧坏，也方便改程序，在使用CMOS芯片时-14- 一定要防止静电击穿。图五电路中C1﹑R2组成复位电路，它的作用是将单片机内部特殊的功能寄存器和端口寄存器恢复到原始状态，和计算机按下重启键的作用是同等的，目的是将所有的程序结束，使其恢复到初始状态。在此，C1﹑R2组成的是上电复位电路，在上电的瞬间是单片机恢复到初始状态，从内部FLASH存储器的初始状态开始执行，也就是从程序的0000H位置开始执行。EA接Vcc电源，目的是使程序从内部FLASH的程序开始执行，如果EA引脚接Vss（电源地），则不能先执行内部FLASH的程序，而先执行外外部存储器的程序，由程序调用才能访问内部FLASH。Y1﹑C1﹑C2组成震荡电路，和内部的震荡电路共同构成单片机工作基准时钟电路。它含有单片机的数字电路系统的工作基准，为数字电路系统稳定的时钟信号。Y1为晶振，它的标称频率越高，数字电路系统的工作频率也就越高。IC1为80C51，是整个电路的核心器件，IC1是CMOS集成电路。在使用时注意，应当防止静电击穿，在焊接时不能直接用烙铁焊接，应将IC座焊在电路板上，然后将IC1插入IC座上，这样即可以防止静电烧坏，也方便改程序，在使用CMOS芯片时一定要防止静电击穿。3.2系统程序设计#include#defineucharunsignedchar-14- #defineuintunsignedintucharcodeLED1[]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};ucharcodeLED2[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};ucharcodeLED3[]={0xfe,0xfc,0xf8,0xf0,0xe0,0xc0,0x80,0x00};ucharcodeLED4[]={0x00,0xff,0x00,0xff,0x00,0xff,0x00,0xff};ucharcodeLED5[]={0xff,0x00};voiddelay(uintk){uinti,j;for(i=0;i