c51系列单片机led驱动电源设计
摘 要本课题选用了“基于C51系列单片机LED驱动电源设计”作为研究对象，选用了ATMEL公司推出的AT89C51单片机作为核心部件，设计了一个能够实现LED灯稳定驱动、最大驱动电流3.5A、亮度检测以及液晶显示等功能的智能系统。这款控制系统的实现主要依靠了51单片机强大的控制作用，通过对稳压模块、液晶屏等模块的控制，从而将各模块组装联系在一起。本文在硬件和软件两个层面上对LED驱动电源控制系统进行了分别设计，在软件上通过原理图以及在软件上通过流程图的形式对整个控制系统的设计思路以及设计过程进行了阐述。
目录
一、 引言 1
（一） 课题的开发背景 1
（二） 国内外发展现状 1
二、 方案选择及元器件介绍 2
（一） 控制芯片的选取 2
（二） AT89C51处理器 3
（三） LCD1602型显示器 4
（四） ADC0832模数转换器 4
三、 硬件系统设计 6
（一） LED驱动电源系统的硬件结构框图设计 6
（二） 51单片机最小系统 6
1. 时钟电路 7
2. 复位电路 7
（三） LED横流驱动模块电路设计 7
（四） 显示器外围电路设计 8
（五） 按键电路设计 9
（六） 模数转换电路设计 9
（七） LED灯驱动电路设计 10
四、 软件系统设计 11
（一） LED驱动电源系统的主程序流程图设计 11
（二） 显示器工作流程设计 12
1. 判忙函数?? 12
2. 写数据流程?? 12
3. 写指令流程?? 13
（三） ADC0832模数转换器工作流程设计 13
五、 仿真与调试 15
（一） Proteus软件仿真 15
（二） 系统仿真 17
总 结 18
参考文献 19
致 谢 20
附录一 原理图 21
附录二 程序 22
引言
课
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
题的开发背景
当前LED驱动电源系统正在以迅猛的发展速度和强大的市场潜力为基础快速进入市场，虽然目前市场上存在各种类型和特长不一的LED驱动电源系统产品，但是仍然不能满足人们的需求，与此同时随着经济的不断发展，人们对于LED驱动电源系统的功能和性能要求也在不断提升，越来越多的现有LED驱动电源产品已经不能满足于人们高质量的工作生活标准，面临着被淘汰的境遇，而以新型高性能处理器为主控核心LED驱动电源产品也在不断替换老旧产品。
我国在加入世贸组织后迎来了经济全球化大发展，国外中高端产品以较低的生产成本进入国内市场，使得市面上现有LED驱动电源产品得到了冲击，另外国内对于LED驱动电源产品的研发较晚，因此处于一定的劣势，目前市场上对于LED驱动电源产品最大的研究重点是在实现稳定电流输出以及低纹波成分的同时，要使得其功耗降到最低。目前LED驱动电源系统大多以高性能的单片机或者FPGA等微处理器作为主控器件，其中以32位单片机作为处理器的LED驱动电源系统占据市场的半壁江山，单片机以其丰富的外设以及方便配置的管脚特点赢得了设计人员的青睐，并且低廉的生产成本使得单片机成为绝大多数LED驱动电源系统设计师的首选，本课题将提出一款通过51单片机来实现的LED驱动电源系统，考虑到最低的设计成本以及最高的性价比，课题将以大学期间所学的所有专业知识作为基础和背景，通过C语言进行程序设计，并结合关于LED驱动电源系统的文献综述和老师同学的帮助下齐力完成本课题。
国内外发展现状
综合目前国内市场上LED驱动电源系统产品价格区间来分析，其中价格处于上层的高端产品七成以上品牌来自于国外进口，而中低端价格区间中国内品牌占据绝大多数份额，而高端产品在价格方面具有较大优势，由于其与中低端产品的价格差距较小，因此购买者在选购时往往忽略价格差异而容易选用高端的国外品牌。从技术角度来分析，由于国外对于开发研究较早，因此在研发技术上处于绝对的制高点，而以国内的研究现状来看，要赶超国外的优秀技术，还需要沉下心来进行刻苦钻研，要走一段较长的研发之路。
方案选择及元器件介绍
控制芯片的选取
本部分主要进行系统控制芯片的选取和各器件的相关介绍，首先我从大学期间接触过的几款单片机中选取了两款进行了细致的比较和考核，最终决定从这两款单片机中选择其中一个作为本次毕业设计的主控单片机，第一款单片机是我大三学习过程中接触到的一款高性能单片机STM32，其内核架构采用了M3系列的ARM，该单片机由意法半导体公司推出，是一款典型的32位微处理器，其中我对F103Z系列有过一段短暂的学习和使用经历；第二款单片机是美国ATMEL公司推出的AT89C51单片机，对于这款芯片我已经有了近三年的学习经验。
如果采用STM32单片机作为本文的主控单片机，那么将带来三大方面的优势，首先最主要的是STM32单片机内部采用了高稳定度的PLL（锁相环）技术，这使得它能够在外部施加较低振荡频率的晶振时，就能够以80M以上的主频进行稳定工作，其中PLL能够使得外部晶振输出的频率进行倍频，并且倍数能够灵活的通过软件进行控制，如此高的主频配合了其32位数据处理宽度的特性，使得STM32在做一些中高速的数字信号处理时能够表现出非常高的灵活度和精确度，该单片机在一定程度上代表了当前单片机世界的最高水平；第二大优势是其内部丰富的资源模块，就以我熟悉的F103Z型号单片机来说，其内部具有数十路高速AD采样通道，同时内部集成了一个内置的温度采集模块，另外高性能多用途的UART、CAN以及SPI等常用接口也被集成在同一片内，如果将STM32应用于本系统，能够大大地降低系统的外形体积以及相关模块的消耗，并且对于电路的构建也能够带来相当大的便利；第三大优势要说到它的学习资料丰富性，由于STM32单片机目前代表着单片机的先进水平，因此国内外学习者众多，因此无论是图书馆还是网络上，都能够找到其各方面的开发资料，非常有利于本毕业设计的成功完成，下图为STM32单片机的外形图。
图21 STM32单片机
而如果采用ATMEL的AT89C51单片机作为这次毕业设计的主控单片机，它也具备一些其他单片机所不具有的优势和特点，首先最重要的是它是过去一段时间几乎所有高校都采用的一种单片机课程学习对象，它内部经典的MCS51CPU在单片机发展历程中流行了几十年而不衰退，这主要得益于其精简的内部构架，能够在较短时间内完成成千上万次运算，这在早期单片机世界中是难能可贵的，虽然在目前玲琅满目的单片机市场中，中高端应用中已经很难看到AT89C51单片机的身影，但这绝不影响它的受欢迎性，经典永远是经典，从来不会应为新秀的出现而被遗忘。在内部资源方面，其高性能的UART、管脚中断以及十六位定时器等外设，使得AT89C51单片机更加闪耀着着人的光芒，虽然这些模块相比于其他高端单片机如STM32等来说不足为奇，但是结合到其相当低廉的成本来说，AT89C51的性价比就体现出来了。
目录
一、 引言 1
（一） 课题的开发背景 1
（二） 国内外发展现状 1
二、 方案选择及元器件介绍 2
（一） 控制芯片的选取 2
（二） AT89C51处理器 3
（三） LCD1602型显示器 4
（四） ADC0832模数转换器 4
三、 硬件系统设计 6
（一） LED驱动电源系统的硬件结构框图设计 6
（二） 51单片机最小系统 6
1. 时钟电路 7
2. 复位电路 7
（三） LED横流驱动模块电路设计 7
（四） 显示器外围电路设计 8
（五） 按键电路设计 9
（六） 模数转换电路设计 9
（七） LED灯驱动电路设计 10
四、 软件系统设计 11
（一） LED驱动电源系统的主程序流程图设计 11
（二） 显示器工作流程设计 12
1. 判忙函数?? 12
2. 写数据流程?? 12
3. 写指令流程?? 13
（三） ADC0832模数转换器工作流程设计 13
五、 仿真与调试 15
（一） Proteus软件仿真 15
（二） 系统仿真 17
总 结 18
参考文献 19
致 谢 20
附录一 原理图 21
附录二 程序 22
引言
课
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
题的开发背景
当前LED驱动电源系统正在以迅猛的发展速度和强大的市场潜力为基础快速进入市场，虽然目前市场上存在各种类型和特长不一的LED驱动电源系统产品，但是仍然不能满足人们的需求，与此同时随着经济的不断发展，人们对于LED驱动电源系统的功能和性能要求也在不断提升，越来越多的现有LED驱动电源产品已经不能满足于人们高质量的工作生活标准，面临着被淘汰的境遇，而以新型高性能处理器为主控核心LED驱动电源产品也在不断替换老旧产品。
我国在加入世贸组织后迎来了经济全球化大发展，国外中高端产品以较低的生产成本进入国内市场，使得市面上现有LED驱动电源产品得到了冲击，另外国内对于LED驱动电源产品的研发较晚，因此处于一定的劣势，目前市场上对于LED驱动电源产品最大的研究重点是在实现稳定电流输出以及低纹波成分的同时，要使得其功耗降到最低。目前LED驱动电源系统大多以高性能的单片机或者FPGA等微处理器作为主控器件，其中以32位单片机作为处理器的LED驱动电源系统占据市场的半壁江山，单片机以其丰富的外设以及方便配置的管脚特点赢得了设计人员的青睐，并且低廉的生产成本使得单片机成为绝大多数LED驱动电源系统设计师的首选，本课题将提出一款通过51单片机来实现的LED驱动电源系统，考虑到最低的设计成本以及最高的性价比，课题将以大学期间所学的所有专业知识作为基础和背景，通过C语言进行程序设计，并结合关于LED驱动电源系统的文献综述和老师同学的帮助下齐力完成本课题。
国内外发展现状
综合目前国内市场上LED驱动电源系统产品价格区间来分析，其中价格处于上层的高端产品七成以上品牌来自于国外进口，而中低端价格区间中国内品牌占据绝大多数份额，而高端产品在价格方面具有较大优势，由于其与中低端产品的价格差距较小，因此购买者在选购时往往忽略价格差异而容易选用高端的国外品牌。从技术角度来分析，由于国外对于开发研究较早，因此在研发技术上处于绝对的制高点，而以国内的研究现状来看，要赶超国外的优秀技术，还需要沉下心来进行刻苦钻研，要走一段较长的研发之路。
方案选择及元器件介绍
控制芯片的选取
本部分主要进行系统控制芯片的选取和各器件的相关介绍，首先我从大学期间接触过的几款单片机中选取了两款进行了细致的比较和考核，最终决定从这两款单片机中选择其中一个作为本次毕业设计的主控单片机，第一款单片机是我大三学习过程中接触到的一款高性能单片机STM32，其内核架构采用了M3系列的ARM，该单片机由意法半导体公司推出，是一款典型的32位微处理器，其中我对F103Z系列有过一段短暂的学习和使用经历；第二款单片机是美国ATMEL公司推出的AT89C51单片机，对于这款芯片我已经有了近三年的学习经验。
如果采用STM32单片机作为本文的主控单片机，那么将带来三大方面的优势，首先最主要的是STM32单片机内部采用了高稳定度的PLL（锁相环）技术，这使得它能够在外部施加较低振荡频率的晶振时，就能够以80M以上的主频进行稳定工作，其中PLL能够使得外部晶振输出的频率进行倍频，并且倍数能够灵活的通过软件进行控制，如此高的主频配合了其32位数据处理宽度的特性，使得STM32在做一些中高速的数字信号处理时能够表现出非常高的灵活度和精确度，该单片机在一定程度上代表了当前单片机世界的最高水平；第二大优势是其内部丰富的资源模块，就以我熟悉的F103Z型号单片机来说，其内部具有数十路高速AD采样通道，同时内部集成了一个内置的温度采集模块，另外高性能多用途的UART、CAN以及SPI等常用接口也被集成在同一片内，如果将STM32应用于本系统，能够大大地降低系统的外形体积以及相关模块的消耗，并且对于电路的构建也能够带来相当大的便利；第三大优势要说到它的学习资料丰富性，由于STM32单片机目前代表着单片机的先进水平，因此国内外学习者众多，因此无论是图书馆还是网络上，都能够找到其各方面的开发资料，非常有利于本毕业设计的成功完成，下图为STM32单片机的外形图。
图21 STM32单片机
而如果采用ATMEL的AT89C51单片机作为这次毕业设计的主控单片机，它也具备一些其他单片机所不具有的优势和特点，首先最重要的是它是过去一段时间几乎所有高校都采用的一种单片机课程学习对象，它内部经典的MCS51CPU在单片机发展历程中流行了几十年而不衰退，这主要得益于其精简的内部构架，能够在较短时间内完成成千上万次运算，这在早期单片机世界中是难能可贵的，虽然在目前玲琅满目的单片机市场中，中高端应用中已经很难看到AT89C51单片机的身影，但这绝不影响它的受欢迎性，经典永远是经典，从来不会应为新秀的出现而被遗忘。在内部资源方面，其高性能的UART、管脚中断以及十六位定时器等外设，使得AT89C51单片机更加闪耀着着人的光芒，虽然这些模块相比于其他高端单片机如STM32等来说不足为奇，但是结合到其相当低廉的成本来说，AT89C51的性价比就体现出来了。
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