基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易霓虹燈控制器設(shè)計(jì)--畢業(yè)論文.doc

目錄摘要霓虹燈在現(xiàn)代社會(huì)中有廣泛的應(yīng)用，但傳統(tǒng)的霓虹燈控制器利用移位寄存器的移位方式，只能實(shí)現(xiàn)幾種有限的花式，因此市場(chǎng)迫切需要一種低成本高性能的霓虹燈控制器。本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)霓虹燈的控制。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)由霓虹燈的硬件電路設(shè) 計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分組成。硬件設(shè)計(jì)分為發(fā)光二極管的設(shè)計(jì)、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、按鍵設(shè)計(jì)、外設(shè)接口設(shè)計(jì)五個(gè)模塊組成，按鍵主要功能是實(shí)現(xiàn)人為控制霓虹燈，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制顯示不同的圖案以及想要的各種花樣閃爍，并能實(shí)現(xiàn)各種閃爍模式的互相切換。軟件部份是運(yùn)用Keil軟件基于C語(yǔ)言進(jìn)行編寫的程序。該系統(tǒng)具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易操作等優(yōu)點(diǎn)，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。并且有較強(qiáng)的實(shí)用性，操作簡(jiǎn)單，擴(kuò)展功能強(qiáng)。如需要增加功能可方便更改程序，靈活性強(qiáng)。該系統(tǒng)主要由單片機(jī)的主控部分、鍵盤輸入部分和LED顯示部分組成，運(yùn)用I/O口輸出的信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管和數(shù)碼管，使其產(chǎn)生有規(guī)律的閃爍和移動(dòng)。該控制器電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，成本低，具有較高的性價(jià)比。關(guān)鍵詞: 單片機(jī)，Keil，C語(yǔ)言，發(fā)光二極管 目錄第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求11.1、總體方案設(shè)計(jì)11.2、 要求完成的主要任務(wù)內(nèi)容：2第二章 方案選擇32.1、控制芯片、LED恒流源模塊方案選擇32.1.1、 控制器模塊32.1.2、 LED恒流源模塊32.1.3、 時(shí)鐘模塊42.1.4、 理論分析與參數(shù)計(jì)算4第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與模塊化硬件電路設(shè)計(jì)63.1、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)63.2、 單元電路設(shè)計(jì)及工作原理分析63.2.1、 電路的恒流源的設(shè)計(jì)63.2.2、 復(fù)位電路83.2.3、 驅(qū)動(dòng)LED燈電路103.2.4、 振蕩電路133.2.5復(fù)位控制電路143.2.6時(shí)鐘電路153.2.7、 整體單片機(jī)控制電路16第四章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)184.1 程序總體結(jié)構(gòu)184.2 程序總體流程184.3 程序編寫19第五章 系統(tǒng)調(diào)試265.1測(cè)試方法與數(shù)據(jù)265.1.1 測(cè)試方案與方法265.1.2 元件清單27附錄28致謝29參考文獻(xiàn)30III第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求前言現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，日新月異。霓虹燈技術(shù)在我們國(guó)家已經(jīng)發(fā)展了多年的歷史。現(xiàn)已在廣告業(yè)、商業(yè)、交通、建筑、室內(nèi)外裝飾、舞臺(tái)布景、家用電器、城市美化等領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。單片機(jī)是一種把計(jì)算機(jī)主要功能集成到一塊芯片的微型計(jì)算機(jī)。在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天，如何用簡(jiǎn)單便宜、性能良好的元器件制造出對(duì)人類生活有用的產(chǎn)品，已經(jīng)成為人們研究的主要趨勢(shì)。在自動(dòng)化技術(shù)中，無(wú)論是過(guò)程控制技術(shù)還是數(shù)據(jù)采集技術(shù)還是測(cè)控技術(shù)，都離不開單片機(jī)，在工業(yè)自動(dòng)化的領(lǐng)域中，機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。這種芯片構(gòu)成的系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠，性價(jià)比相當(dāng)高，適合成為霓虹燈程序控制器的核心部件。所需電路簡(jiǎn)單，制作易改變，擴(kuò)展簡(jiǎn)單；而后者由于電路已作定，控制方式可以隨意改變。然而市場(chǎng)上需要低成本高性能的霓虹燈控制技術(shù)。我們此次設(shè)計(jì)的霓虹燈控制系統(tǒng)就符合市場(chǎng)需求。1.1、總體方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)要求完成一個(gè)霓虹燈控制器，控制發(fā)光二極管點(diǎn)陣顯示，要求能形成多種閃亮形式。實(shí)現(xiàn)圖案和字的左右移動(dòng)、暫停、繼續(xù)移動(dòng)、跳轉(zhuǎn)到指定位置的操作。 本設(shè)計(jì)是以STC89C51芯片的電路為基礎(chǔ)，通過(guò)軟件程序來(lái)控制單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器來(lái)控制矩陣貼片發(fā)光二極管的點(diǎn)亮，顯示不同的形式，形成霓虹燈控制器。實(shí)物以STC89C51為主控芯片，主要包括電源、控制電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、顯示電路。對(duì)于不同型號(hào)的單片機(jī)只需要相應(yīng)的改變一下地址即可。該軟、硬件系統(tǒng)具有很好的通用性和一定的實(shí)際使用價(jià)值。圖1-1 控制系統(tǒng)圖1.2、 要求完成的主要任務(wù)內(nèi)容：本設(shè)計(jì)要求使用單片機(jī)以及相應(yīng)外圍電路來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易霓虹燈的模擬控制；設(shè)計(jì)要求通過(guò)對(duì)單片機(jī)的編程，控制開發(fā)板上的8只發(fā)光二極管分別以水滴形、拉幕形、快閃、慢閃形式點(diǎn)亮，每種狀態(tài)各持續(xù)10秒鐘，循環(huán)不止；在該狀態(tài)中按下K1鍵，奇數(shù)號(hào)發(fā)光二極管以1Hz的頻率閃爍報(bào)警；任何時(shí)候按下K2鍵，偶數(shù)號(hào)發(fā)光二極管以10Hz的頻率閃爍報(bào)警，直至系統(tǒng)復(fù)位。搭建相應(yīng)電路并編寫程序完成該霓虹燈控制器的設(shè)計(jì)。 26 第二章 方案選擇第二章 方案選擇2.1、控制芯片、LED恒流源模塊方案選擇2.1.1、 控制器模塊采用89C51單片機(jī)控制，AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大AT89C51單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。2.1.2、 LED恒流源模塊采用大功率三極管加集成運(yùn)放作為恒流源：由大功率三極管構(gòu)成的電路電流較大，集成運(yùn)放作為負(fù)反饋元件反饋深度高，因此電路不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且精度可靠性高，同時(shí)通過(guò)DAC能夠直接與單片機(jī)相連，通過(guò)調(diào)整數(shù)字量，能夠?qū)崿F(xiàn)精密調(diào)光的功能，并且功耗低。2.1.3、 時(shí)鐘模塊采用軟件時(shí)鐘：采用軟件時(shí)鐘硬件電路簡(jiǎn)單，軟件編程也較為容易，成本低且完全可以滿足題目要求。2.1.4、 理論分析與參數(shù)計(jì)算1.電路參數(shù)計(jì)算：由5V電源供電，NPN 型三極管驅(qū)動(dòng)，輸出數(shù)字量范圍0-255，電流在0-255ma可調(diào).為了減少電阻發(fā)熱及對(duì)電阻功率要求；也為方便后面設(shè)計(jì)計(jì)算方便，對(duì)于發(fā)光二極管電阻取值1歐姆。由發(fā)光二極管工作電流在0-255ma，因此電阻的熱功耗:P=I2R=2552 *1 =65mW （2-1）故普通1/4W電阻既可滿足設(shè)計(jì)要求，而不需要那種大體積電阻。這樣把大量線性熱功率分配到了大功率三極管，降低了電阻的負(fù)擔(dān)。2.環(huán)境檢測(cè)模塊參數(shù)計(jì)算：將LM324運(yùn)放的反相輸入端與一個(gè)可調(diào)電阻相連作為運(yùn)放的基準(zhǔn)電壓，光敏電阻和可調(diào)電位器與同相輸入端相連，作為輸入端，通過(guò)調(diào)整輸入端的可調(diào)電位器阻值，可以改變運(yùn)放的輸入電壓。則Ui=VCC/(RP+Rg)* Rg，輸入與基準(zhǔn)電壓相比，大于基準(zhǔn)電壓輸出高電平，小于基準(zhǔn)電壓輸出低電平。基準(zhǔn)電壓為：Uref=VCC/(4.7K+RP)*RP3.LED驅(qū)動(dòng)電源參數(shù)計(jì)算：恒流源的供電電壓為5V,當(dāng)三極管8050導(dǎo)通處于放大狀態(tài)時(shí)，大功率三極管TIP41C也導(dǎo)通，通過(guò)給集成運(yùn)放不同參考電壓與電阻電壓比較控制電流大小，其電流大小由下式?jīng)Q定：IO=VREF/R=DACO*K/R=(5*D*K)/(255*R) （2-2）恒流源三極管的選擇：電路的電流為255mA,電流比較大，我們選擇電流和耗散功率比較大的TIP41C NPN型三極管；由于大功率三級(jí)管直流放大系數(shù)小，不利于高精度控制因此前面再加一個(gè)8050驅(qū)動(dòng)。比例系數(shù)K由可調(diào)電阻調(diào)節(jié)，在這里取10k精密電位器。最大電流：Imax=VCC/R=5/10K=0.5mA。DAC選用MAX505其輸出驅(qū)動(dòng)電流達(dá)20ma，完全滿足設(shè)計(jì)要求。第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與模塊化硬件電路設(shè)計(jì)第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與模塊化硬件電路設(shè)計(jì)3.1、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用89C51作為控制核心，通過(guò)控制芯片來(lái)采集DS1302芯片中設(shè)置的時(shí)間信號(hào)來(lái)對(duì)單片機(jī)分析處理后控制LED燈的點(diǎn)亮與熄滅狀態(tài)來(lái)進(jìn)行操作。如圖3-1所示：圖31 方案總體的方框3.2、 單元電路設(shè)計(jì)及工作原理分析3.2.1、 電路的恒流源的設(shè)計(jì)最簡(jiǎn)單的恒流源就是用一只恒流二極管。實(shí)際上，恒流二極管的應(yīng)用是比較少的，除了因?yàn)楹懔鞫O管的恒流特性并不是非常好之外，電流規(guī)格比較少，價(jià)格比較貴也是重要原因。最常用的簡(jiǎn)易恒流源用兩只同型三極管，利用三極管相對(duì)穩(wěn)定的be電壓作基準(zhǔn)。 電流數(shù)值為：I = Vbe/R1。 這種恒流源優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，而且電流的數(shù)值可以自由控制，也沒(méi)有使用特殊的元件，有利于降低產(chǎn)品的成本。缺點(diǎn)是不同型號(hào)的管子，其be電壓不是一個(gè)固定值，即使是相同型號(hào)，也有一定的個(gè)體差異。同時(shí)不同的工作電流下，這個(gè)電壓也會(huì)有一定的波動(dòng)。因此不適合精密的恒流需求。 為了能夠精確輸出電流，通常使用一個(gè)運(yùn)放作為反饋，同時(shí)使用場(chǎng)效應(yīng)管避免三極管的be電流導(dǎo)致的誤差。如果電流不需要特別精確，其中的場(chǎng)效應(yīng)管也可以用三極管代替。 電源采用自制通用電源。通過(guò)變壓器把220V市電降到雙12V，通過(guò)鎮(zhèn)流濾波經(jīng)三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓，最后輸出恒定的正負(fù)5伏與正9伏直流電為整個(gè)系統(tǒng)供電。如圖3-2所示：圖3-2 電源電路原理圖3.2.2、 復(fù)位電路復(fù)位電路分為上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位，RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端，復(fù)位信號(hào)是高電平有效。上電自動(dòng)復(fù)位通過(guò)電容C3和電阻R2來(lái)實(shí)現(xiàn)，按鍵手動(dòng)復(fù)位如圖3-2-2所示復(fù)位鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開關(guān)或電源插頭分-合過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。圖1所示的RC復(fù)位電路可以實(shí)現(xiàn)上述基本功能，圖3為其輸入-輸出特性。但解決不了電源毛刺（A點(diǎn)）和電源緩慢下降（電池電壓不足）等問(wèn)題 而且調(diào)整 RC 常數(shù)改變延時(shí)會(huì)令驅(qū)動(dòng)能力變差。上電瞬間，由于電容兩端電壓不能突變，RST引腳電壓端為VR為VCC，隨著對(duì)電容的充電， RST引腳的電壓呈指數(shù)規(guī)律下降，到t1時(shí)刻，VR降為3.6V，隨著對(duì)電容充電的進(jìn)行，VR最后將接近0V。為了確保單片機(jī)復(fù)位，t1必須大于兩個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間，機(jī)器周期取決于單片機(jī)系統(tǒng)采用的晶振頻率，R不能取得太小，典型值 8.2k；t1與RC 電路的時(shí)間常數(shù)有關(guān)，由晶振頻率和R可以算出C的取值。如圖 3-3所示：圖3-3 復(fù)位電路原理圖3.2.3、 驅(qū)動(dòng)LED燈電路LED概述它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。發(fā)光二極管的反向擊穿電壓大于5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過(guò)二極管的電流。限流電阻R可用下式計(jì)算：R=（EUF）/IF （3-1）式中E為電源電壓，UF為L(zhǎng)ED的正向壓降，IF為L(zhǎng)ED的正常工作電流。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)體之間有一個(gè)過(guò)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(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，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(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽(yáng)極流向陰極時(shí)，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)。LED的具體結(jié)構(gòu)如圖3-4所示：圖3-4 LED的結(jié)構(gòu)圖首先，所謂的驅(qū)動(dòng)能力，指的是輸出電流的能力。比方說(shuō)，某型單片機(jī)通用IO口在高電平時(shí)的最大輸出電流是20mA，這個(gè)20mA的指標(biāo)，就表征了該IO口的驅(qū)動(dòng)能力。其次，如果負(fù)載過(guò)大，則負(fù)載電流有可能超過(guò)其最大輸出電流，這時(shí)我們說(shuō)驅(qū)動(dòng)能力不足。 再次，出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)能力不足，直接后果是輸出電壓下降，對(duì)邏輯電路來(lái)說(shuō)，就是無(wú)法保持其高電平，以致出現(xiàn)邏輯混亂，不能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的效果。這種現(xiàn)象一般是不允許出現(xiàn)的。如果想讓控制LED燈的亮的強(qiáng)弱，只需要改變電阻R就可以。如下圖3-5所示：圖3-5 驅(qū)動(dòng)LED燈電路原理圖3.2.4、 振蕩電路外部時(shí)鐘電路，它在單片機(jī)的外部通過(guò)XTAL1、XTAL2這兩個(gè)引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。本系統(tǒng)采用的為11.0592MHz的晶振，一個(gè)機(jī)器周期為1us，C1、C2為22PF。晶振，內(nèi)部是電容和電阻，串聯(lián)后再并聯(lián)的。他可以在一定的時(shí)間完成充放電。有了充放電，就有了時(shí)間基準(zhǔn)。這樣單片機(jī)就有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間源了，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)，什么的，都可以處理。電容接地是為了穩(wěn)定，因?yàn)轭l率太高，旁邊不接?xùn)|西，手在附近，都可能有干擾，用這個(gè)電容下地，是個(gè)好選擇。如下圖3-6所示：圖3-6 驅(qū)動(dòng)LED燈電路原理圖3.2.5復(fù)位控制電路單片機(jī)需要重置開始操作時(shí), 重置 CPU 和其他組件在系統(tǒng)處于工作狀態(tài)決定的, 并從這種狀態(tài)開始工作。在系統(tǒng)中 , 有時(shí)還有異常顯示和不正常運(yùn)行狀態(tài), 并且為了我們更加方便的調(diào)試 , 所以在單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)需要 , 復(fù)位電路主要完成以下的兩個(gè)功能, 即系統(tǒng)上電復(fù)位功能, 以及系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)用戶按鈕復(fù)位功能。在單片機(jī)的復(fù)位是由外部的電路設(shè)計(jì)完成， AT89C51 單片機(jī)復(fù)位引腳RST ，顯著性水平為高水平。如果 RST 保持高電平，單片機(jī)復(fù)位。在這一點(diǎn)上， ALE/PSEN ， P0 ， P1 ， P2和 P3口是一個(gè)高電平輸出。如果此時(shí) RST 為低電平后，并且單片機(jī)退出復(fù)位狀態(tài) , 那么此時(shí) CPU 就會(huì)開始正常工作。值得我們注意的是，復(fù)位操作將不會(huì)影響片上 RAM 工作重要內(nèi)容。復(fù)位電路控制器的基本功能主要是指在上電復(fù)位信號(hào)的時(shí)候，只有當(dāng)電源穩(wěn)定后從而取消復(fù)位信號(hào)控制器，單片機(jī)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。圖 3-7 展示的是基本 RC復(fù)位電路，這個(gè)電路為高電平復(fù)位的時(shí)候有效果。圖3-7 復(fù)位控制電路3.2.6時(shí)鐘電路單片機(jī)控制運(yùn)行在時(shí)鐘脈沖的統(tǒng)一, 時(shí)鐘脈沖信號(hào)由單片機(jī)發(fā)出時(shí)鐘電路, 單片機(jī)時(shí)鐘生成有兩種內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘, 本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘。這種方式是使用振蕩器在芯片內(nèi)部, 然后在別針 xtal1 和 xtal2 銷連接頻率為11.0592MHZ 晶體振蕩器, 構(gòu)成了單片機(jī)自激振蕩器, 發(fā)出脈沖直接進(jìn)入內(nèi)部時(shí)鐘電路。外部晶體,C4 和 C5價(jià)值 15 pf - 33 pf, 電容優(yōu)化影響頻率。C4和C5的值一般會(huì) 16PF-34PF 之間選擇，而電容對(duì)頻率則有微調(diào)的作用。如圖3-8 所示，即為時(shí)鐘控制電路的電路圖。圖3-8 時(shí)鐘電路3.2.7、 整體單片機(jī)控制電路對(duì)單片機(jī)的控制，其實(shí)就是對(duì)I/O口的控制，無(wú)論單片機(jī)對(duì)外界進(jìn)行何種控制，或接受外部的何種控制，都是通過(guò)I/O口進(jìn)行的。51單片機(jī)總共有P0、P1、P2、P3四個(gè)8位雙向輸入輸出端口，每個(gè)端口都有鎖存器、輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器。4個(gè)I/O端口都能作輸入輸出口用，其中P0和P2通常用于對(duì)外部存儲(chǔ)器的訪問(wèn)。51系列單片機(jī)有4個(gè)I/O端口，每個(gè)端口都是8位準(zhǔn)雙向口，共占32根引腳。每個(gè)端口都包括一個(gè)鎖存器(即專用寄存器P0P3)、一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器。通常把4個(gè)端口籠統(tǒng)地表示為P0P3。在無(wú)片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，這4個(gè)端口的每一位都可以作為準(zhǔn)雙向通用I/O端口使用。在具有片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，P2口作為高8位地址線，P0口分時(shí)作為低8位地址線和雙向數(shù)據(jù)總線。如圖3-9所示：圖3-9 驅(qū)動(dòng)LED燈電路原理圖第四章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)第四章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 程序總體結(jié)構(gòu)為了便于管理、規(guī)范化、調(diào)試本系統(tǒng)，加快軟件開發(fā)的速度，提高軟件開發(fā)的質(zhì)量。將系統(tǒng)用一個(gè)工程來(lái)進(jìn)行管理，并且有一個(gè)比較清晰的結(jié)構(gòu)。每個(gè)文件都有對(duì)應(yīng)的包含文件.h和.c，這樣是為了調(diào)用方便。 4.2 程序總體流程霓虹燈控制器最大特點(diǎn)在于所有亮燈模式均由軟件控制完成。系統(tǒng)中軟件可以分為主程序和子程序。主程序的大部份時(shí)間是在處理按鍵的查詢，1個(gè)自鎖式開關(guān)實(shí)現(xiàn)模式切換和8個(gè)按鍵式開關(guān)實(shí)現(xiàn)樣式的選擇。1個(gè)功能復(fù)位按鍵。主程序除了調(diào)用各種子模式子程序，調(diào)用延時(shí)子程序之外，還一直保持查詢是否有功能切鍵按下以及是否有模式改變按鍵按下，一旦有功能切換鍵和模式改變鍵按下，就會(huì)進(jìn)入相應(yīng)的按鍵處理。4.3 程序編寫軟件部分，由自鎖開關(guān)實(shí)現(xiàn)兩種模式的切換。模式一，自鎖開關(guān)打開，通過(guò)if語(yǔ)句判斷P0.0是否為低電平。當(dāng)P0.0為低電平時(shí)，通過(guò)讀取獨(dú)立式鍵盤18的信號(hào)進(jìn)行判斷，檢測(cè)到哪個(gè)鍵按下，便實(shí)現(xiàn)不同樣式的選擇，且由軟件設(shè)置延遲時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)閃爍時(shí)間的不同。#include sbit P34=P34;sbit P32=P33;int count200=0;int arri=0;void main(void)void Timer0delay(int m);void lamu(void);/水滴void shuidi(void);/拉幕int count=0,i=0;TMOD=0 x11;/定時(shí)器0和定時(shí)器1都工作在工作模式1中TH1=0 x3c;TL1=0 xb0;TR0=1;/定時(shí)器啟動(dòng)控制TR1=1;IT0=0;/外部中斷低電平觸發(fā)IT1=0;IE=0 x8d;/開中斷，定時(shí)器1中斷，外部中斷0，1IP=1;/外部中斷0為最高優(yōu)先級(jí)P1=0 x00;while(1)if(count200=200)i+;count200=0;P1=0 x00;switch(i)case 0 :shuidi();break;/水滴case 1 :Timer0delay(2);lamu();break;/拉幕case 2 :Timer0delay(1);/快閃P1=P1;break;case 3 :Timer0delay(5);/慢閃P1=P1;break;default :i=0;break;void Timer1(void) interrupt 3/用來(lái)定時(shí)0.05sTH1=0 x3c;TL1=0 xb0;count200+;/計(jì)數(shù)200次達(dá)到10s延時(shí)void Int0(void) interrupt 0/外部中斷0，K2鍵，最高優(yōu)先級(jí)while(1)P1=0 xaa;Timer0delay(20);P1=0 xff;Timer0delay(20);void Int1(void) interrupt 2/外部中斷1，K1鍵while(1)P1=0 x55;Timer0delay(2);P1=0 xff;Timer0delay(2);void Timer0delay(int m)int i=0;while(i6)arri=0;void shuidi(void)/水滴int m,n,middle=0;int psave=1;int save=0;for(m=7;m!=0;m-)if(count200=200)break;elsefor(n=0;n=m;n+)Timer0delay(1);middle=(psave | save);P1=middle;psave=(psave1);psave=1;save=middle;第五章 系統(tǒng)調(diào)試第五章 系統(tǒng)調(diào)試5.1測(cè)試方法與數(shù)據(jù)5.1.1 測(cè)試方案與方法方案：先對(duì)各模塊檢測(cè)，LED驅(qū)動(dòng)電源模塊進(jìn)行調(diào)試，然后再對(duì)整機(jī)進(jìn)行調(diào)試，以提高調(diào)試效率。測(cè)試方法：1.焊完后先目測(cè)有沒(méi)有明顯焊錯(cuò)的地方，如元件極性焊反、線路短路等;2.對(duì)照原理圖檢查線路，可以根據(jù)原理圖的線路用萬(wàn)用表測(cè)量線路的連通性；3.通電測(cè)試功能，如果功能都正常，基本就測(cè)試合格。4、其次檢測(cè)模塊的調(diào)試：搭接電路前先對(duì)發(fā)光二極管進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)測(cè)出的數(shù)據(jù)來(lái)確定發(fā)光二極管是否損壞。測(cè)完后，搭接電路，測(cè)量經(jīng)過(guò)運(yùn)放后的輸出，將其調(diào)整為電阻的量來(lái)對(duì)發(fā)光二極管的發(fā)光深度。使其能夠精確的發(fā)揮出其作用。5、振蕩電路和發(fā)光二極管的調(diào)試：檢查硬件接線正確無(wú)誤后，軟件測(cè)試。6、LED驅(qū)動(dòng)電源模塊：檢查電路中三極管的狀態(tài)是否正確，檢查完畢后，在檢查7805穩(wěn)壓電源是否輸出正常，最后通電測(cè)量所要恒定的電流。7、整機(jī)調(diào)試：各模塊電路檢測(cè)達(dá)標(biāo)后，將各模塊電路連接到一起進(jìn)行調(diào)試。檢查電路連線是否正確，對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)試。軟硬件都調(diào)試完后將程序燒錄到芯片中實(shí)際演練觀察工作過(guò)程，對(duì)系統(tǒng)軟硬件反復(fù)調(diào)試。5.1.2 元件清單 見附錄I 元件清單附錄元件清單元件名稱型號(hào)數(shù)量單片機(jī)AT89C511LEDArk SM470501K3極性電容10uF1電容22pf2電阻4703電阻1K2排線 2按鍵1晶振11.0592MHz1致謝 在論文完成之際，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師的熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo)。指導(dǎo)老師以嚴(yán)禁的治學(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)識(shí)、獨(dú)特的學(xué)術(shù)思維、一絲不茍的工作作風(fēng)、熱情待人的品質(zhì)、使我滿懷敬意。每遇到困難都會(huì)努力找尋解決的方法，提高自己解決問(wèn)題的能力并鞏固老師所授予的知識(shí)。增強(qiáng)了自己實(shí)踐操作和動(dòng)手應(yīng)用的能力，提高了獨(dú)立思考的能力。在此，謹(jǐn)向所有幫助過(guò)我的老師和同學(xué)表示我誠(chéng)摯的謝意。參考文獻(xiàn)1 趙茂泰.智能儀器原理及應(yīng)用.北京: 電子工業(yè)出版社,2004.7 :5-72 張毅剛,劉杰.MCS51單片機(jī)原理及應(yīng)用.哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2004.6 :22-243 何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編.北京: 北京航天航空大學(xué)出版,2002.5 :9-104 電子線路基礎(chǔ)教程，科學(xué)出版社，2003年1月 :5-65 自動(dòng)控制原理，國(guó)防工業(yè)出版社，1999年05月 :9-126 電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制，北京航空航天大學(xué)出版社，2002年5月 :10-297 李全利，遲榮強(qiáng)。單片機(jī)原理及接口技術(shù)。北京：高等教育出版社，2004 :26-328 李華，MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)，北京：航空航天大學(xué)出版社，2000 :34-369 王靜霞，楊宏麗，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)（C語(yǔ)言版），電子工業(yè)出版社，2009 :12-19