单片机控制的花样可调彩灯设计
1.1 引言 1
1.2 研究任务与要求 1
2 研究原理及方案 1
2.1 研究原理 1
2.2 研究方案 2
2.2.1 系统功能 3
2.2.2 硬件研究 3
3 硬件研究 4
3.1 AT89S51介绍 4
3.2 电源电路 6
3.2.1 工作原理 6
3.2.2 元器件的选择 7
3.3 彩灯电路研究 7
3.4 按键模块研究 8
4 软件研究 9
4.1 第一种彩灯效果 10
4.2 第二种彩灯效果程序 12
4.3 第三种彩灯效果程序 13
4.4 第四种彩灯效果程序 15
4.5 第五种彩灯效果程序 17
4.6 第六种彩灯效果程序 19
4.7 扩展功能暂停按键 21
4.8 外部中断程序 21
5研究小结 22
致谢 23
参考文献 24
1 概述
1.1 引言
在一个新技术层出不穷的今天，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，更是以前所未有的速度被单片机智能控制系统所代替。在上世纪有了重大突破，其集成化越来越高，前景一片大好，中国在这方面也做出了令人骄傲的成绩。
毕业研究是对学生所学到的知识运用于实践的一次全面的考核，也是对学生进行科学研究基本功的训练，培养学生运用所学只是独立的分析问题和解决问题的能力。进一步巩固和加深单片机的基本知识，了解单片机知识在实际生活中的应用。综合运用“单片机”课程的理论及生产实际知识去分析和解决电 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
路问题，进行单片机电路研究的训练。了解和掌握单片机电路的研究过程和进行方式，培养正确的研究思想、分析问题和解决问题的能力。通过计算和绘图，学会运用标准、规范和查阅有关技术资料等，培养单片机电路研究的基本技能。
本课题提出了一种基于AT89S51单片机的彩灯控制方案，实现对LED彩灯的控制。该程序示例了单片机键盘控制P0和P2口彩灯花样的方法;具体表现为:K1,K2,K3,K4,K5,K6四个小按键，分别实现了六种彩灯效果控制。通过这次毕业研究，我了解了大学单片机课程的重要性，它能应用于实际生活领域，这是理论联系实际的重大实践。
1.2 研究任务与要求
1、用16只LED，实现至少6种彩灯灯光效果；
2、可以用输入按钮在几种灯光效果间切换；
3、可以通过按钮暂停彩灯效果，再次按下相同按钮后继续之前的效果；
4、几种效果间切换的功能，手动模式间切换。
5、实现其他除1-4中提到的功能。
2 研究原理及方案
2.1 研究原理
单片机基本介绍
AT89S51它是一款8位单片机,与8051系列中的各种型号芯片的引脚是互相兼容的。目前AT89S51单片机多采用40个引脚的双列直插封装（DIP）。40个引脚按其功能可分为三类：
(1)电源及时钟引脚—Vcc、Vss；XTAL1,XTAL2。
(2) 控制引脚—/PSEN、ALE/PROG、/EA/Vpp、RST(即RESET)。
(3) I/O口引脚—P0、P1、P2、P3, 为4个8位I/O口的外部引脚。
单片机最小应用系统
单片机最小系统电路的组成包括：复位电路，时钟电路，如图1所示
图1 单片机最小系统原理图
定时计数
定时模式：S51有四种工作模式：模式0，模式1模式2模式3
（1）模式0：选择定时器的高8位和低五位组成一个13位的定时、计数器，TL低五位溢出想TH进位，TH溢出时向中断标志位TF进位，并申请中断。
（2）模式1：TH和TL组成16位的定时、计数器，定时时间t=65536-N
（3）模式2：把TL和TH组成一个自动重装初值的8位定时、计数器，其中TL用作定时计数，TH用于保存初值，TL计数溢出时不仅TF0置1，而且还自动将TH中的内容重新装载到TL中。
（4）模式3：TH和TL为两个独立的8位的定时计数器。
2.2 研究方案
本方案提出了一种基于AT89S51单片机的彩灯控制方案，实现对LED彩灯的控制。本方案以AT89S51单片机作为主控核心，与键盘、显示、驱动等模块组成核心主控制模块。在主控模块上设有7个按键；根据用户需要可以编写6种亮灯模式，在不同时刻输出灯亮或灯灭的控制信号，然后驱动各种颜色的灯亮或灭。
2.2.1 系统功能
如图2 所示：
图2系统功能图
LED彩灯分为2部分，即彩灯控制器（主控模块AT89S51）和管内LED板模块（受控模块）如图2所示。上电后系统经过初始化，查询是否有功能切换键按下：有，则进入用户设定模式状态；在用户设定模式状态下时，就跳转至相应的花样彩灯模式。
2.2.2 硬件研究
新型LED彩灯系统包括2大部分，即LED彩灯控制器（89S51主控模块）和LED彩灯管（管内LED板模块）。前者是主控模块，具有按键功能，并利用89S51的P0和P2口输出控制信号；后者是受控模块，上面焊有四色LED彩灯。
2.2.2.1 主控模块电路研究
主控模块主要研究器件有89S51，7个按键。通过软件研究，使单片机P0口P2口作为三色LED驱动信号输出口。
2.2.2.2 管内LED板模块研究
管内LED板模块电路见图2。管内LED板模块研究主要器件有LED彩灯（红、黄、绿、蓝）。根据实际应用彩灯长度需要，可将16个的该管内LED模块实现级连，组成一个完整的LED彩灯。
3 硬件研究
3.1 AT89S51介绍
图3 AT89S51单片机
如图3所示，AT89S51是CMOS 8位单片机，具有低功耗，高性能的特点，单片机内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的Flash只读程序存储器，它有可反复擦写1000次的功能，器件采用了ATMEL公司的具有高密度、非易失性特点的存储技术制造，同时兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元。
AT89S51具有如下特点：
1、4k Bytes Flash闪速存储器；
void main()
{ int n=0;
IE=0x83;
TMOD=0x02;
while(1)
Y
Y
图11
4.3 第三种彩灯效果程序
Y
图16
4.5 第五种彩灯效果程序
1.2 研究任务与要求 1
2 研究原理及方案 1
2.1 研究原理 1
2.2 研究方案 2
2.2.1 系统功能 3
2.2.2 硬件研究 3
3 硬件研究 4
3.1 AT89S51介绍 4
3.2 电源电路 6
3.2.1 工作原理 6
3.2.2 元器件的选择 7
3.3 彩灯电路研究 7
3.4 按键模块研究 8
4 软件研究 9
4.1 第一种彩灯效果 10
4.2 第二种彩灯效果程序 12
4.3 第三种彩灯效果程序 13
4.4 第四种彩灯效果程序 15
4.5 第五种彩灯效果程序 17
4.6 第六种彩灯效果程序 19
4.7 扩展功能暂停按键 21
4.8 外部中断程序 21
5研究小结 22
致谢 23
参考文献 24
1 概述
1.1 引言
在一个新技术层出不穷的今天，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，更是以前所未有的速度被单片机智能控制系统所代替。在上世纪有了重大突破，其集成化越来越高，前景一片大好，中国在这方面也做出了令人骄傲的成绩。
毕业研究是对学生所学到的知识运用于实践的一次全面的考核，也是对学生进行科学研究基本功的训练，培养学生运用所学只是独立的分析问题和解决问题的能力。进一步巩固和加深单片机的基本知识，了解单片机知识在实际生活中的应用。综合运用“单片机”课程的理论及生产实际知识去分析和解决电 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
路问题，进行单片机电路研究的训练。了解和掌握单片机电路的研究过程和进行方式，培养正确的研究思想、分析问题和解决问题的能力。通过计算和绘图，学会运用标准、规范和查阅有关技术资料等，培养单片机电路研究的基本技能。
本课题提出了一种基于AT89S51单片机的彩灯控制方案，实现对LED彩灯的控制。该程序示例了单片机键盘控制P0和P2口彩灯花样的方法;具体表现为:K1,K2,K3,K4,K5,K6四个小按键，分别实现了六种彩灯效果控制。通过这次毕业研究，我了解了大学单片机课程的重要性，它能应用于实际生活领域，这是理论联系实际的重大实践。
1.2 研究任务与要求
1、用16只LED，实现至少6种彩灯灯光效果；
2、可以用输入按钮在几种灯光效果间切换；
3、可以通过按钮暂停彩灯效果，再次按下相同按钮后继续之前的效果；
4、几种效果间切换的功能，手动模式间切换。
5、实现其他除1-4中提到的功能。
2 研究原理及方案
2.1 研究原理
单片机基本介绍
AT89S51它是一款8位单片机,与8051系列中的各种型号芯片的引脚是互相兼容的。目前AT89S51单片机多采用40个引脚的双列直插封装（DIP）。40个引脚按其功能可分为三类：
(1)电源及时钟引脚—Vcc、Vss；XTAL1,XTAL2。
(2) 控制引脚—/PSEN、ALE/PROG、/EA/Vpp、RST(即RESET)。
(3) I/O口引脚—P0、P1、P2、P3, 为4个8位I/O口的外部引脚。
单片机最小应用系统
单片机最小系统电路的组成包括：复位电路，时钟电路，如图1所示
图1 单片机最小系统原理图
定时计数
定时模式：S51有四种工作模式：模式0，模式1模式2模式3
（1）模式0：选择定时器的高8位和低五位组成一个13位的定时、计数器，TL低五位溢出想TH进位，TH溢出时向中断标志位TF进位，并申请中断。
（2）模式1：TH和TL组成16位的定时、计数器，定时时间t=65536-N
（3）模式2：把TL和TH组成一个自动重装初值的8位定时、计数器，其中TL用作定时计数，TH用于保存初值，TL计数溢出时不仅TF0置1，而且还自动将TH中的内容重新装载到TL中。
（4）模式3：TH和TL为两个独立的8位的定时计数器。
2.2 研究方案
本方案提出了一种基于AT89S51单片机的彩灯控制方案，实现对LED彩灯的控制。本方案以AT89S51单片机作为主控核心，与键盘、显示、驱动等模块组成核心主控制模块。在主控模块上设有7个按键；根据用户需要可以编写6种亮灯模式，在不同时刻输出灯亮或灯灭的控制信号，然后驱动各种颜色的灯亮或灭。
2.2.1 系统功能
如图2 所示：
图2系统功能图
LED彩灯分为2部分，即彩灯控制器（主控模块AT89S51）和管内LED板模块（受控模块）如图2所示。上电后系统经过初始化，查询是否有功能切换键按下：有，则进入用户设定模式状态；在用户设定模式状态下时，就跳转至相应的花样彩灯模式。
2.2.2 硬件研究
新型LED彩灯系统包括2大部分，即LED彩灯控制器（89S51主控模块）和LED彩灯管（管内LED板模块）。前者是主控模块，具有按键功能，并利用89S51的P0和P2口输出控制信号；后者是受控模块，上面焊有四色LED彩灯。
2.2.2.1 主控模块电路研究
主控模块主要研究器件有89S51，7个按键。通过软件研究，使单片机P0口P2口作为三色LED驱动信号输出口。
2.2.2.2 管内LED板模块研究
管内LED板模块电路见图2。管内LED板模块研究主要器件有LED彩灯（红、黄、绿、蓝）。根据实际应用彩灯长度需要，可将16个的该管内LED模块实现级连，组成一个完整的LED彩灯。
3 硬件研究
3.1 AT89S51介绍
图3 AT89S51单片机
如图3所示，AT89S51是CMOS 8位单片机，具有低功耗，高性能的特点，单片机内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的Flash只读程序存储器，它有可反复擦写1000次的功能，器件采用了ATMEL公司的具有高密度、非易失性特点的存储技术制造，同时兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元。
AT89S51具有如下特点：
1、4k Bytes Flash闪速存储器；
void main()
{ int n=0;
IE=0x83;
TMOD=0x02;
while(1)
Y
Y
图11
4.3 第三种彩灯效果程序
Y
图16
4.5 第五种彩灯效果程序
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