【電氣設(shè)計(jì)自動(dòng)化論文】LED愛(ài)心燈設(shè)計(jì)

【電氣設(shè)計(jì)自動(dòng)化論文】LED愛(ài)心燈設(shè)計(jì),電氣設(shè)計(jì),自動(dòng)化,論文,led,愛(ài)心,設(shè)計(jì) I本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）(2015 屆)LED 愛(ài)心燈設(shè)計(jì)院 系 電子信息工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 姓 名 指導(dǎo)教師 助教 年 1 月2摘 要近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善。我們周圍有許多廣告牌。通過(guò)單片機(jī)的控制，我們可以把城市的夜晚裝飾的更漂亮。本論文基于單片機(jī) STC89C52 芯片和 74HC595 寄存器用 C 語(yǔ)言程序?qū)崿F(xiàn)心形流水燈的多種亮與滅的循環(huán)。通過(guò)老師的講解，課堂知識(shí)的累積和網(wǎng)上資料的查找了解單片機(jī)的知識(shí)及 89C52 芯片的一些功能，同時(shí)也需要 C 語(yǔ)言編程的累積，把它們結(jié)合一起用于實(shí)際實(shí)驗(yàn)之中，從而完成我們所需要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)即流水燈的循環(huán)亮與滅。同時(shí)，論文中也介紹了單片機(jī)，鎖存器，流水燈等等硬件設(shè)備和各種所需用到的軟件知識(shí)，可以幫助我們更好地學(xué)習(xí)與交流。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，心形燈，C語(yǔ)言。3AbstractIn recent years, with the rapid development of science and technology, SCM applications are continually deepening, while the traditional control test drive the crescent benefit update. In the SCM application of real-time detection and automatic control system, SCM is often used as a core component to use, only single-chip knowledge is not enough, should according to specific hardware structure, and software for a specific application object feature binding, perfection. There are many billboards around us. Through the MCU control, we can put the city night decoration more beautiful. In this paper a variety of STC89C52 chip and 74HC595 registers with C programming language based on the heart-shaped water lamp light cycle anddie.After the teacher's explanation, some functions of knowledge and 89C52 chip microcontroller to find understanding cumulative classroom knowledge and information online, also need to accumulate the C language programming, put them together for the actual experiment, so as to finish what we need to achieve the goal that light water cycle on and off. At the same time, the paper also introduces microcontroller, latch, software knowledge water lamp and so on hardware equipment and all kinds of needed to, can help us to better learning and communication.Keywords: micro-computer; regisrers;C programming language;4目 錄摘 要 .2Abstract3目 錄 .41 緒論 .51.1 研究背景 51.2 課題現(xiàn)狀 51.3 研究目的與意義 52 課題總體設(shè)計(jì)方案 .72.1 課題的研究?jī)?nèi)容 72.2 設(shè)計(jì)要求 .72.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 .73 硬件系統(tǒng)介紹 83.1 單片機(jī)介紹及應(yīng)用 .83.2 STC89C52 芯片功能簡(jiǎn)介 93.3 74HC595 寄存器介紹 .94 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 114.1 設(shè)計(jì)思路 114.2 主程序流程圖 114.3 定時(shí)器流程圖 .124.4 按鍵程序流程圖 .125 聯(lián)調(diào)與測(cè)試 135.2 軟件調(diào)試 .135.1 硬件調(diào)試 .15結(jié)論與展望 .16致謝 .17參考文獻(xiàn) .18附錄 A：系統(tǒng)原理圖 19附錄 B：系統(tǒng) PCB 圖 20附錄 C：系統(tǒng)仿真圖 21附錄 D：系統(tǒng)源程序 22附錄 E：實(shí)物圖 2451 緒論1.1 研究背景隨著社會(huì)的發(fā)展,單片機(jī)得到了廣泛地應(yīng)用,人們?cè)絹?lái)越重視單片機(jī)的應(yīng)用.比如溫度是每個(gè)人息息相關(guān)的,并且在有的生產(chǎn)車間里還要進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)測(cè)量,甚至是對(duì)溫度的進(jìn)一步調(diào)控等,這些都是單片機(jī)的應(yīng)用之例。而通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制 LED 流水燈廣泛應(yīng)用于酒吧、舞臺(tái)、表演場(chǎng)地、商店、家居、展臺(tái)、各類廣告牌等等。LED 燈作為一種新型環(huán)保的綠色能源，必將成為未來(lái)社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)，流水燈的各種工藝設(shè)計(jì)也將日益增多。1.2 課題現(xiàn)狀目前，我國(guó)已經(jīng)生產(chǎn)出各種款式的 LED 流水燈，其功能也不盡相同，但總的效果來(lái)講也不是太讓人滿意，因此，要根據(jù)設(shè)計(jì)者的要求來(lái)實(shí)現(xiàn)流水燈的功能是十分重要的，這不僅要求所設(shè)計(jì)的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能也要齊全，關(guān)鍵是要能夠按照設(shè)計(jì)者的意愿來(lái)閃爍出不同的造型與效果。本次課題所設(shè)計(jì)的心形流水燈是通過(guò) ATC89C52 單片機(jī)來(lái)控制的，電路結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，通過(guò)內(nèi)部?jī)?chǔ)存的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)燈光閃爍的效果，達(dá)到了設(shè)計(jì)者的初衷。近年來(lái),LED 的發(fā)光強(qiáng)度及發(fā)光效率迅速提高、發(fā)光顏色齊全、功率增加、成本降低,給開(kāi)發(fā)各種功能的 LED 燈泡及燈具創(chuàng)造了極好的條件,也給二次開(kāi)發(fā) LED 產(chǎn)品創(chuàng)造良好的機(jī)會(huì)。例如,現(xiàn)在的城市交通信號(hào)燈及標(biāo)志燈采用 LED 替代了傳統(tǒng)的白熾燈,不僅節(jié)省大量的電能,而且無(wú)須經(jīng)常更換損壞的白熾燈:五彩繽紛的各種 LED 裝飾燈,給城市夜景打扮得五光十色,廣場(chǎng)上的超大屏幕的彩色 LED 顯示屏讓全世界的球迷過(guò)足了癮。1.3 研究目的與意義通過(guò)愛(ài)心燈流水燈的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)可以讓我們更好的學(xué)習(xí)與應(yīng)用單片機(jī)，拓展我們的視野。同時(shí)，各種流水燈的設(shè)計(jì)也能夠更好的應(yīng)用于實(shí)際生活之中，用各種顏色，各種亮法的流水燈去裝飾自己需要裝飾的地方。通過(guò)查閱有關(guān)書(shū)籍、上網(wǎng)和綜合已學(xué)機(jī)以及電子技術(shù)的知識(shí)，并考慮到電路的工作穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)成本低，電路簡(jiǎn)單，功耗低等因素，同時(shí)還留有余地用于電路的功能擴(kuò)展，鑒于此選用了比較常見(jiàn)的元器件來(lái)構(gòu)成各單元電路，選取所須的元件后，對(duì)各電路元件的參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，然后進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行電路的安裝和調(diào)試。經(jīng)過(guò)幾天緊張的電路安裝和調(diào)試，期間還進(jìn)行了部分方案的修改和改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)和具體要求。由于白光 LED 作背光時(shí)電路比用 CCFL 簡(jiǎn)單且尺寸小,所以在手機(jī)、PDA 等小屏幕彩色 LCD 中都采用白光 LED 作背光照明。過(guò)去認(rèn)為白光 LED 只適用于小面積的彩色 LCD顯示屏,但近年來(lái),隨著 LED 性能的提高,它不僅用于小尺寸 LED 屏幕,現(xiàn)已用于 5 英寸、7英寸 DVD、GPS 的顯示屏上 ,并發(fā)展到 12 英寸筆記本電腦及電視機(jī)的背光照明。白熾燈自發(fā)明以來(lái)已有 150 年歷史,而白光 LED 燈泡生產(chǎn)才幾年。目前在市場(chǎng)上已有白光 LED 的手電筒、在礦上有白光 LED 的礦燈,不僅亮度好 ,而且節(jié)電。家用白光 LED 燈泡目前還沒(méi)有上市,而且目前只能生產(chǎn)小功率的燈泡,在亮度方面還不如節(jié)能熒光燈亮,且價(jià)6位還較高,普通家庭還難以接受。 隨著半導(dǎo)體材料及工藝技術(shù)的進(jìn)步,生產(chǎn)量的增加,筆者認(rèn)為可能還需 3～5 年時(shí)間,LED 照明燈的性能會(huì)進(jìn)一步地提高,價(jià)格也會(huì)不斷地下降,它將逐步地進(jìn)入千家萬(wàn)戶,給您帶來(lái)節(jié)電、明亮的新的光源。 而且相比于其他燈具，LED 節(jié)能燈的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1.高節(jié)能：節(jié)能能源無(wú)污染即為環(huán)保。直流驅(qū)動(dòng)，超低功耗（單管 0.03-0.07 瓦）電光功率轉(zhuǎn)換接近100%，相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能 80%以上。 2.綠色環(huán)保：環(huán)保效益更佳，光譜中沒(méi)有紫外線和紅外線，也沒(méi)有輻射，眩光小，無(wú)污染，無(wú)汞有害氣體不含汞元素，冷光源，可以安全觸摸，而且廢棄物可回收，屬于典型的綠色照明光源，無(wú)紫外線，紅外線是真正的綠色環(huán)保光源。 3.無(wú)輻射，杜絕輻射污染，保護(hù)大腦，具有優(yōu)越的靜電防護(hù)功能,光照效果柔和，恒流驅(qū)動(dòng)，零頻閃，保護(hù)視力，預(yù)防近視；無(wú)紫外線輻射,直流燈無(wú)頻閃,真正白光近似自然晝光，適合視覺(jué)要求,保護(hù)眼睛皮膚 4.使用壽命，固體冷光源，環(huán)氧樹(shù)脂封裝，燈體內(nèi)也沒(méi)有松動(dòng)的部分，不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰等缺點(diǎn)，使用壽命可達(dá) 6 萬(wàn)到 10 萬(wàn)小時(shí)，是普通燈泡的 50 倍；相當(dāng)于不間斷照明 10 年時(shí)間，幾乎是免維護(hù)，不存在要經(jīng)常更換燈管、鎮(zhèn)流器、起輝器的問(wèn)題。5.靜音設(shè)計(jì)，整燈無(wú)任何噪音干擾。 因此,探討 LED 在節(jié)能燈中的應(yīng)用，必將是今后一個(gè)階段照明系統(tǒng)的一個(gè)重要的發(fā)展方向。72 課題總體設(shè)計(jì)方案2.1 課題的研究?jī)?nèi)容本課題研究的是利用 52 單片機(jī)來(lái)控制心形流水燈的閃爍效果，簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了我們的設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)心形流水燈的循環(huán)亮滅。2.2 設(shè)計(jì)要求結(jié)合 C 語(yǔ)言編程，使心形環(huán)繞 LED 流水燈實(shí)現(xiàn)各種不同形式的閃爍功能，在循環(huán)往復(fù)不斷的變化中，給人帶來(lái)美的體驗(yàn)。2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.3.1 單片機(jī)芯片模塊的比較與選擇主控制器芯片主要是負(fù)責(zé)控制 LED 燈的各種變換效果。主控制器作為整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的控制核心部分，要求其功耗低，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速率快，價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。方案一：采用 STC89C52 單片機(jī)系統(tǒng)。STC89C52 單片機(jī)是一種功耗低、可編程、高性能 8 位微控制處理器，單片機(jī)內(nèi)部包括微處理器、輸入/輸出口、中斷系統(tǒng)等，并且具有價(jià)格低廉、技術(shù)成熟、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，符合本次實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的要求。方案二：選用 MSP430 系列單片機(jī)系統(tǒng)。這種單片機(jī)具有低電壓、超低功耗的特點(diǎn)，工作電壓在 1.8—3.6V 之間，具有強(qiáng)大的功能和高效的運(yùn)算處理能力。方案選擇：由于 STC89C52 單片機(jī)價(jià)格低廉，編程簡(jiǎn)單方便，而 430 系列單片機(jī)功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們的需求，操作不便，所以綜合考慮選擇方案一更有利于實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。2.3.2 LED 燈控制方式比較與選擇方案一：如果選用單片機(jī) I/O 口一對(duì)一直接控制 LED 燈，只能控制 32 個(gè)燈，而本次設(shè)計(jì)我們做的是兩圈的心形流水燈，所以需要兩個(gè) 52 單片機(jī)。方案二：采用 74HC595 寄存器擴(kuò)展引腳控制 LED 燈，一個(gè)寄存器可以控制 8 個(gè)LED 燈，這是我們只需要 8 個(gè)就可以實(shí)現(xiàn)我們的需求。方案選擇：為了操作的方便，減少?gòu)?fù)雜的步驟，我們選擇方案二。電源模塊S T C 8 9 C 5 27 4 H C 5 9 5心形流水燈復(fù)位電路晶振電路83 硬件系統(tǒng)介紹3.1 單片機(jī)介紹及應(yīng)用單片機(jī)是一種集成電路芯片的微控制器，它采用了大規(guī)模集成電路技術(shù)，在一塊芯片上有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器（CPU）、隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM，內(nèi)存）、只讀存儲(chǔ)器（ROM，硬盤(pán)）、Ｉ/O 接口、中斷系統(tǒng)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和串行接口等部件。 單片機(jī)在智能儀表、軍事裝置 、家用電器 、計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸與網(wǎng)絡(luò)通訊、以及醫(yī)用設(shè)備和一些實(shí)時(shí)工業(yè)領(lǐng)域等領(lǐng)域中使用的越來(lái)越廣泛，由于常被藏在設(shè)備的內(nèi)部，所以這是一種被稱為嵌入式的設(shè)計(jì)理念，多起到控制和測(cè)量的作用，這些機(jī)械裝置一旦用上了單片機(jī)，都會(huì)被冠以“智能型、微電腦控制等標(biāo)志，這些產(chǎn)品都會(huì)產(chǎn)生升級(jí)換代的效果?；趩纹瑱C(jī)技術(shù)的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程主要包括程序編寫(xiě)（編譯）、仿真調(diào)試、燒寫(xiě)（燒錄、固化、下載）、硬件電路設(shè)計(jì)、等過(guò)程。 程序的編譯多采用 Keil 軟件運(yùn)行和調(diào)試，以生成所需要的 Hex 文件，原理圖的繪制過(guò)程多采用 Protel DXP 和 Protel 99SE 等軟件，將所生成 Hex 格式的二進(jìn)制燒寫(xiě)文件程序下載到單片機(jī)芯片中。3.1.1 時(shí)鐘電路STC89C52 單片機(jī)通常有兩種產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)的方式：一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另一種是外部時(shí)鐘方式。本次課程設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。AT89C52 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳 XTAL1 和XTAL2 分別是放大器的輸入端和輸出端。只要其 XTAL1 和 XTAL2 外接晶振就可構(gòu)成自激振蕩器并產(chǎn)生脈沖信號(hào)。放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容 C3 和 C4 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對(duì)外接電容的值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為 30μF。在焊接刷電路板時(shí)，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。9內(nèi)部時(shí)鐘方式電路連接圖3.1.2 復(fù)位電路復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。執(zhí)行 52 單片機(jī)的復(fù)位操作只需將其 RST 引腳引入高電平并保持兩個(gè)機(jī)器周期。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳 RST 通過(guò)一個(gè)斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來(lái)抑制噪聲，它的輸出在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2，由復(fù)位電路采樣一次。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。上電自動(dòng)復(fù)位電路3.2 STC89C52 芯片功能簡(jiǎn)介STC89C52 是 STC 公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能的微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器，其具有傳統(tǒng) 51 單片機(jī)不具備的功能，使用經(jīng)典的 MCS-51 內(nèi)核，做了很多的改進(jìn)，在單芯片上具有系統(tǒng)可編程的 Flash,擁有靈巧的 8 位 CPU，使得 STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)處理的更為高效、靈活，STC89C 52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4 個(gè)外部中斷、全雙工串行口、一個(gè) 7 向量 4 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)、3 個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、8K 字節(jié) Flash、512 字節(jié) RAM（隨機(jī)存儲(chǔ)器）、看門(mén)狗定時(shí)器，其 12 周期和 6 周期可以任意選擇，其工作電壓在 3V-5.5V 之間，工作頻率在 0-40MHZ,實(shí)際工作頻率可達(dá) 48MHZ。3.3 74HC595 寄存器介紹74HC595 是硅結(jié)構(gòu)的 CMOS 器件， 兼容低電壓 TTL 電路。 74HC595 具有 8 位移位寄存器和一個(gè)存儲(chǔ)器，三態(tài)輸出功能。 移位寄存器和存儲(chǔ)器是分別的時(shí)鐘。 數(shù)據(jù)在SHcp（移位寄存器時(shí)鐘輸入）的上升沿輸入到移位寄存器中，在 STcp（存儲(chǔ)器時(shí)鐘輸入）的上升沿輸入到存儲(chǔ)寄存器中去。如果兩個(gè)時(shí)鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲(chǔ)寄存器早一個(gè)脈沖。 移位寄存器有一個(gè)串行移位輸入（Ds），和一個(gè)串行輸出（Q7’）,和一個(gè)異步的低電平復(fù)位，存儲(chǔ)寄存器有一個(gè)并行 8 位的，具備三態(tài)的總線輸出，當(dāng)使能 OE 時(shí)（為低電平），存儲(chǔ)寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。8 位串行輸入/ 輸出或者并行輸出移位寄存器，具有高阻關(guān)斷狀態(tài)。三態(tài)。將串行輸入的 8 位數(shù)字，轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿休敵龅?8 位數(shù)字，例如控制一個(gè) 8 位數(shù)碼管，將不會(huì)有閃爍。8 位串行輸入 /8 位串行或并行輸出 存儲(chǔ)狀態(tài)寄存器，三種狀態(tài)輸出寄存器（三態(tài)輸出：就是具有高電平、低電平和高阻抗三種輸出狀態(tài)的門(mén)電路。）可以直接10清除 100MHz 的移位頻率。595 移位寄存器有一個(gè)串行移位輸入（Ds），和一個(gè)串行輸出（Q7’）,和一個(gè)異步的低電平復(fù)位，存儲(chǔ)寄存器有一個(gè)并行 8 位的，具備三態(tài)的總線輸出，當(dāng)使能 OE 時(shí)（為低電平），存儲(chǔ)寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。當(dāng) MR 為高電平，數(shù)據(jù)在 SHCP 上升沿進(jìn)入移位寄存器，在 STCP 上升沿輸出到并行端口，OE 為使能端，低電平有效，當(dāng) OE 為低時(shí)，輸出使能，為高關(guān)閉使能，并不影響其他輸入端。114 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 設(shè)計(jì)思路從上述所示的原理圖可以看出，我們?cè)O(shè)計(jì)的 LED 愛(ài)心流水燈總共有 64 個(gè) LED 燈，因此，單片機(jī)的引腳是不夠我們用的，這時(shí)我們就需要 74HC595 來(lái)實(shí)現(xiàn)接口的擴(kuò)展。現(xiàn)在市場(chǎng)上出現(xiàn)的專用 LED 驅(qū)動(dòng)器種類有很多，并且它們的功能都非常多，但是價(jià)格也是相應(yīng)的較高，要是用在這次比較簡(jiǎn)單且價(jià)格較低的系統(tǒng)中，我們不需要多余的那些功能，不但增加了我們產(chǎn)品的成本同時(shí)也是一種資源的浪費(fèi)。這時(shí)，74HC595 就很好的解決了這些問(wèn)題，它擁有其它專用驅(qū)動(dòng)器所不具備的優(yōu)點(diǎn)：速度較快，功耗較少，LED 數(shù)目沒(méi)有限制，既可以控制共陰極顯示，也可以控制共陽(yáng)極顯示。用它設(shè)計(jì)的電路，不僅軟硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，而且功耗低驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，占用 I/O 口較少，是一種造價(jià)低廉，應(yīng)用靈活的設(shè)計(jì)方案。如圖所示，595 的 SHCP 第 11 腳接單片機(jī)的 P1.0 口（移位寄存器的時(shí)鐘輸入），STCP 第 12 腳接單片機(jī)的 P1.2 口存儲(chǔ)寄存器的時(shí)鐘輸入）， DS 第 14 引腳接單片機(jī)的 P1.1口（串行數(shù)據(jù)輸入），Q0 到 Q7 引腳分別接 LED 燈 L1 到 L8（并行輸出），再將第 9 引腳與下一個(gè) 595 的第 11 引腳相連即完成串行數(shù)據(jù)的輸入與輸出。我們總共需要 8 個(gè) 595寄存器，彼此相連接進(jìn)行信號(hào)的傳遞與交換同時(shí)也都需要單片機(jī)提供信號(hào)輸入。8 個(gè)寄存器擴(kuò)展的 64 個(gè) I/0 口就正好可以實(shí)現(xiàn)與 64 個(gè) LED 燈的連接。根據(jù)硬件原理圖完成搭建之后就需要我們編寫(xiě)單片機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)我們所需要實(shí)現(xiàn)的效果即心形流水燈循環(huán)點(diǎn)亮的現(xiàn)象。通過(guò) C 語(yǔ)言程序控制單片機(jī)電平的輸入變化來(lái)控制流水燈的亮與滅。再此，我們還需要注意的是在程序中應(yīng)該加有一段延時(shí)程序，由于人眼的視覺(jué)暫留的原因就可以觀察到流水效果，不然單片機(jī)每條指令執(zhí)行速度很快，我們是看不出來(lái)燈光變換的。4.2 主程序流程圖主程序流程圖如圖 5-1 所示,供電后系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)，流水燈開(kāi)始實(shí)現(xiàn)循環(huán)亮滅。系統(tǒng)初始化流水燈循環(huán)供電后系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)結(jié)束開(kāi)始圖 4-1 主程序流程圖124.3 定時(shí)器流程圖定時(shí)器程序流程圖如圖 5-2 所示，當(dāng)繼電器合上燈光亮?xí)r系統(tǒng)便轉(zhuǎn)而進(jìn)入定時(shí)系統(tǒng)，時(shí)間變量會(huì)自動(dòng)增加，當(dāng)工作 30S 后，變量符合邏輯判斷要求，繼電器斷開(kāi)燈光熄滅，此時(shí)定時(shí)器工作結(jié)束。開(kāi)始定時(shí)器中斷進(jìn)入定時(shí)器重新賦初值燈光熄滅結(jié)束圖 4-2 定時(shí)器程序流程圖4.4 按鍵程序流程圖 按鍵程序流程圖如圖 5-3 所示,按鍵模式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的供電，斷電狀態(tài)。 開(kāi)始按下按鍵模式切換是否處于自動(dòng)模式結(jié)束YYNY圖 4-3 按鍵程序流程圖135 聯(lián)調(diào)與測(cè)試5.2 軟件調(diào)試Proteus 提供了包含數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)在內(nèi)的相對(duì)較豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。Proteus 提供了兩種方法用于硬件電路和軟件的調(diào)試：一種是系統(tǒng)總體執(zhí)行效果，另一種則是對(duì)軟件的分步調(diào)試以看具體的執(zhí)行情況。 按下 Play 鍵后,仿真中的紅色指示燈會(huì)亮起,如圖 15 所示,此時(shí)系統(tǒng)處于聲控系統(tǒng)的自動(dòng)模式。FILE NAME:BY:DATE:PAGE:led.DSN 2014/1/25C:\User\Administrator\Desktop\新 建 文 件 夾 (2)\武 雪 劍 -尹 1.\led.DSNPATH: 1of1REV:TIME:13:42:50DESIGN TILE::\rs\initratr\Desktop\新 建 文 件 夾 (2)\武 雪 劍 -尹 1.\led.DSN14151617 181920 21 223 24 25 26 27 28 29304647 484950 51 5253 54 5 56 57 58 5960SHST SHST SHSTSHST SHST SHSTSHDSTSHSTSHSTDS61 62 63641234567891012314516178192012324256278293013231 32343563783940412434564785785960162364495015235456XTAL218XTAL119ALE301PSN29RST9P0./AD039.1/18P0.2/AD237.3/36P0.4/AD435.5/54P0.6/AD63.7/72P1.0/T21./EX2P1.23.34P1.45.56P1.67.78P3.0/RXD10.1/TP3.2/IN012./IT13P3.4/014P3.7/RD17.6/W6.5/T15P2.7/A1528P2.0/A821.1/9P2./A023.3/14P2.4/A225.5/136.6/47UMCUAT89C52C130pfC230pfX12MR1kC310ufL16ED-REDL17ED-REDL18ED-RED19LED-RED120LED-RED12LED-RED12LED-RED123LED-RED124LED-RED125LED-RED126LED-RED127LED-RED128LED-RED129LED-RED130LED-RED146LED-RED147LED-RED148LED-RED149LED-RED150LED-RED15LED-RED152LED-RED153LED-RED154LED-RED15LED-RED156LED-RED157LED-RED158LED-RED159LED-RED160LED-REDQ051Q2233Q4455Q6677Q' 9SH_CP1ST_CP12D4MR10OE3U274HC59Q051Q233Q4455Q6677Q' 9SH_CP1ST_CP12D4MR10OE3U374HC59Q0151Q2233Q4455Q6677Q' 9SH_CP1ST_CP12D4MR10OE3U474HC59Q0151Q2233Q4455Q6677Q' 9SH_CP1ST_CP12D4MR10OE3U674HC59Q0151Q2233Q4455Q6677Q' 9SH_CP1ST_CP12D4MR10OE3U774HC59Q0151Q2233Q4455Q6677Q' 9SH_CP1ST_CP12D4R10O3U874HC59Q0151Q2233Q4455Q6677Q' 9SH_CP1ST_CP12D4MR10OE3U174HC59Q0151Q2233Q4455Q6677Q' 9SH_CP1ST_CP12D4MR10OE3U574HC5913LED-RED132LED-RED16LED-RED162LED-RED163LED-RED164LED-RED在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，C 語(yǔ)言程序?qū)φ麄€(gè)電路的實(shí)現(xiàn)起到了至關(guān)重要的作用。也是軟件調(diào)試過(guò)程中的最重要部分。14FILE NAME:BY: DATE:PAGE:led.DSN 2014//25C:\User\Adminstrator\Desktop\新 建 文 件 夾 (2)\武 雪 劍 -尹 1.\led.DSNPATH: 1of1REV:TIME:3:42:50DESIGN TILE::\r\itratr\Desktp\新 建 文 件 夾 (2)\武 雪 劍 -尹 1.\led.DSN141516171819202122324 252627282930464748495051525354 55657585960SHST SHST SHSTSHST SHST SHSTSHDTSHSTSHSTD6162636412345678 91012314516 178192012324 25627829301323132343563783940 41243456478 5785960162364495015235456XTAL218XTAL119ALE301PSN29RST9P0./AD039.1/180.2/237P.3/AD360.4/435.5/54P0.6/AD63.7/72P1.0/T21./EX21.23P.341.45.56P1.67.78 P3.0/RXD10.1/T3.2/IN012P./IT133.4/014P3.7/RD17.6/W6.5/T152.7/A1528P2.0/A821.1/92./023P.3/A142.4/225.5/136P.6/47UMCAT89C52C130pfC230pfX12MR1kC310ufL16ED-RL17ED-RL18ED-R19LED-R120LED-R12LED-R12LED-R123LED-R124LED-R125LED-R16LED-R127LED-R128LED-R129LED-R130LED-R146LED-R147LED-R148LED-R149LED-R150LED-R15LED-R152LED-R153LED-R154LED-R15LED-R156LED-R157LED-R158LED-R159LED-R160LED-RQ0512Q345Q6677'9SH_CP1ST_CP12D4MR10OE3U274HC59Q0512Q334455Q6677'9SH_CP1ST_CP12D4MR10OE3U374HC59Q015122Q334455Q6677'9SH_CP1ST_CP12D4MR10OE3U74HC59Q015122Q334455Q6677'9SH_CP1ST_CP12D4MR10OE3U674HC59Q015122Q334455Q6677'9SH_CP1ST_CP12D4MR10OE3U774HC59Q015122Q334455Q6677'9SH_CP1ST_CP12D4R10O3U874HC59Q015122Q334455Q6677'9SH_CP1ST_CP12D4MR10OE3U174HC59Q015122Q334455Q6677'9SH_CP1ST_CP12D4MR10OE3U574HC5913LED-R132LED-R16LED-R162LED-R163LED-R164LED-R如上圖所示，出現(xiàn)這種現(xiàn)象即為程序正確，沒(méi)有錯(cuò)誤，此時(shí)可以講程序?qū)朐韴D中讓電路運(yùn)行，如果可以實(shí)現(xiàn)需要的效果即可，如果現(xiàn)象不正確還需要改正程序。在這次的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們的硬件包括很多 LED 燈和寄存器，并且需要實(shí)現(xiàn)多樣的流水燈變換效果，因此軟件程序的設(shè)計(jì)也就相對(duì)要復(fù)雜很多。在平時(shí)的程序設(shè)計(jì)中我們一直進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的變化，此次改進(jìn)程序也是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，對(duì)出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行認(rèn)真的分析，不會(huì)的找老師和網(wǎng)上資料的查找，經(jīng)過(guò)多次的調(diào)試成功后，終于能夠很好的滿足我們的需要，很好的達(dá)到我們所需要的設(shè)計(jì)效果。155.1 硬件調(diào)試硬件實(shí)物的制作過(guò)程中出現(xiàn)了很多錯(cuò)誤，通過(guò)上網(wǎng)查找資料和在老師的指導(dǎo)下在一步步的實(shí)驗(yàn)中把這些錯(cuò)誤找了出來(lái)并一一改正從而做出了這個(gè)我們所需要的愛(ài)心流水燈。在制作實(shí)物的過(guò)程中，最大的問(wèn)題就是虛焊，由于平時(shí)接觸這些東西比較少，也沒(méi)有經(jīng)常去焊接電路，技術(shù)不很很熟練，經(jīng)常會(huì)造成虛焊的出現(xiàn)。虛焊很不容易被我們發(fā)現(xiàn)，尤其在這種 LED 燈較多的情況下，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)管腳沒(méi)有穿透過(guò)去的現(xiàn)象，這樣就很容易出現(xiàn)虛焊。在制作過(guò)程中出現(xiàn)的此類問(wèn)題也是在老師的指導(dǎo)下重新焊接才得以實(shí)現(xiàn)電路的功能。另外，斷線也是出現(xiàn)的問(wèn)題之一，我們需要用萬(wàn)用電表對(duì)照原理圖對(duì)線路進(jìn)行一一測(cè)量檢查，如果出現(xiàn)斷線情況就要重新焊接，并且在之后的制作過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)原本良好的電路出現(xiàn)斷線情況，因此在電路不能進(jìn)行正常工作的情況下我們要及時(shí)進(jìn)行電路檢查。在電路的制作過(guò)程中最怕出現(xiàn)的就是短路現(xiàn)象，短路會(huì)很容易讓我們的元器件直接燒毀，那樣就是功虧一簣。同時(shí)，我們也需要保護(hù)芯片的引腳，輕拿輕放，如果一不小心斷了一個(gè)引腳的話整個(gè)芯片也就報(bào)廢了。16結(jié)論與展望經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的努力，我們順利的完成了這次單片機(jī)課設(shè)。這是一個(gè)磨練意志的過(guò)程。從課題的選擇開(kāi)始，原理圖的設(shè)計(jì)、硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、到最后的 Proteus 軟件仿真完成，這其中經(jīng)歷了很多困難，但是更重要的是在這個(gè)過(guò)程中我得到了很大的鍛煉。一方面通過(guò) C52 單片機(jī)等一些器件的設(shè)計(jì)讓我學(xué)習(xí)和掌握了單片機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)和技術(shù)要點(diǎn)，也使以前學(xué)的很多知識(shí)都得到了運(yùn)用；另一方面在用 Proteus 軟件畫(huà)電路圖時(shí)，然后再轉(zhuǎn)換成一維的 WORD 中進(jìn)行編輯，這個(gè)過(guò)程中讓我掌握了計(jì)算機(jī)輔助的設(shè)計(jì)技術(shù)。當(dāng)然，這是一個(gè)需要不斷的嘗試，不斷的校核，不斷的修改，最后完成一個(gè)合理的設(shè)計(jì)的過(guò)程。需要的是細(xì)心和耐心。在很大程度上培養(yǎng)了我拼搏的工作精神。使我受益匪淺，更加明確了自己專業(yè)的方向。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我們主要了解了單片機(jī)控制流水燈的工作原理，發(fā)光二極管以及AT89C51 的應(yīng)用，使我認(rèn)識(shí)到了單片機(jī)的重要性。在設(shè)計(jì)中，我們可以寫(xiě)出各種各樣的程序，使流水燈亮滅看起來(lái)更新穎漂亮。在這次設(shè)計(jì)中，不但使我學(xué)到了許多理論上的知識(shí)，而且還提高了我的動(dòng)手實(shí)踐能力。首先通過(guò) Protel99SE 的強(qiáng)化訓(xùn)練，使我學(xué)會(huì)了如何繪制原理圖、封裝圖以及 PCB 板圖紙；其次是電路板的制作，這個(gè)環(huán)節(jié)注重的是我們的動(dòng)手實(shí)踐能力。通過(guò) PCB 板的制作，使我了解到了電路板的制作過(guò)程，也對(duì)電子信息工程技術(shù)有了更深刻的了解；最后一個(gè)環(huán)節(jié)就是仿真調(diào)試和論文的撰寫(xiě)，仿真調(diào)試主要就是對(duì)程序的編譯和寫(xiě)入。撰寫(xiě)論文時(shí)首先要做的就是對(duì)資料的收集，它們主要來(lái)自于一些參考文獻(xiàn)、集成芯片和元器件功能的介紹。下一步就是把資料組織成一篇具有邏輯的文章，從整個(gè)論文的撰寫(xiě)中，使我學(xué)會(huì)了對(duì)資料的組織能力。終于在三個(gè)月的時(shí)間里完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)，通過(guò)三個(gè)月的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，從 Protel99SE 原理圖的繪制到最后論文的撰寫(xiě)的整個(gè)過(guò)程中使我學(xué)到了關(guān)于電子技術(shù)工程上的許多東西。特別是在制板的整個(gè)過(guò)程中，在這個(gè)過(guò)程中使我體會(huì)到動(dòng)手實(shí)踐在工程技術(shù)上的重要性。也使我知道了理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合的重要性。除此之外我還學(xué)會(huì)了焊接電路板，掌握了許多書(shū)本以外的電子技術(shù)知識(shí)，培養(yǎng)了專心工作學(xué)習(xí)的習(xí)慣，懂得了相互之間的幫助與理解，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我受益匪淺。本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)空間大，使用靈活，便于用戶擴(kuò)展功能。通過(guò)本次課設(shè)，我不僅學(xué)到了關(guān)于單片機(jī)技術(shù)方面的許多專業(yè)知識(shí)，同時(shí)也讓我感覺(jué)到團(tuán)隊(duì)合作的重要性。其實(shí)如何有效和快速的找到資料也是課設(shè)給我的啟發(fā)，利用好圖書(shū)館和網(wǎng)絡(luò)，是資源的到最好的利用。學(xué)會(huì)更好的從知網(wǎng)和萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)中查找和下載我們所需要的文獻(xiàn)資料，拓展了自己的視野與思維，看到了很多偉大的科學(xué)家對(duì)我們的技術(shù)發(fā)展做出了重大的貢獻(xiàn)。與他人交流思想是取得成功的關(guān)鍵，在交流中，不僅強(qiáng)化了自己原有的知識(shí)體系，也擴(kuò)展了自己的思維。課設(shè)是一個(gè)通過(guò)思考、發(fā)問(wèn)、自己解惑并動(dòng)手、提高的過(guò)程。我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)中不斷學(xué)習(xí)，積累經(jīng)驗(yàn)，完善自己。17致謝四年的大學(xué)生涯即將結(jié)束，回顧四年的學(xué)習(xí)生活，感受頗深，收獲頗豐。本課題及學(xué)位論文是在我的導(dǎo)師尹靜的悉心關(guān)懷和精心指導(dǎo)下完成的。在論文的寫(xiě)作過(guò)程中，有很多困難，無(wú)論是在理論學(xué)習(xí)階段，還是在論文的選題，資料查詢、開(kāi)題、研究和撰寫(xiě)的沒(méi)一個(gè)環(huán)節(jié)，無(wú)不得到導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)和幫助。借此機(jī)會(huì)我向?qū)煴硎局孕牡母兄x! 同時(shí)，我要感謝各位老師，正是由于他們的傳道、授業(yè)、解惑，讓我學(xué)到了專業(yè)知識(shí)，并從他們身上學(xué)到了如何求知治學(xué)、如何為人處事。作為展示四年成果的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在這次設(shè)計(jì)中我們將所學(xué)的專業(yè)知識(shí)結(jié)合自己的動(dòng)手能力完成了論文及實(shí)物的制成，解決了以前的疑難點(diǎn)，提高了自己的自學(xué)能力和實(shí)際動(dòng)手能力。并且，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)更好的將理論與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，完善了我們的知識(shí)體系。在即將逝去大學(xué)生活中，所收獲的不僅僅是豐富的知識(shí)，更是重要的閱讀，在實(shí)踐中所培養(yǎng)的思維方式、表達(dá)能力和廣闊視野。很榮幸這些年來(lái)我所遇到的許多恩師益友，感謝他們?cè)谠趯W(xué)習(xí)上、生活上還是工作上所給我我無(wú)私的幫助和熱心的照顧，讓我在諸多方面都有所成長(zhǎng)、所獲。感恩之情難以用語(yǔ)言量度，謹(jǐn)以最樸實(shí)的話語(yǔ)致以最崇高的敬意。同時(shí)我也要感謝我的同學(xué)給予我的幫助，他們?yōu)槲易珜?xiě)論文提供了不少建議和幫助。在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中與我并肩作戰(zhàn)，通過(guò)相互交流，相互合作，相互溝通，相互學(xué)習(xí)，相互幫助，使我鍛煉了很強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)合作精神。作者：武雪劍年 月 日18參考文獻(xiàn)[1] 邱燁 基于 AT89C51 的交通燈設(shè)計(jì)研究 [期刊論文]《科技傳播》，2009 年[2] 閻石．?dāng)?shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)．北京：高等教育出版社，1997 年[3] 張曉麗等．?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002 年[4] 馬忠梅等． ARM//頭文件#include “74hc595.h“uchar xiaoguo0[]={0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff};uchar code xiaoguo1[]={0x00,0xff,0xff,0x00,0x00,0xff,0xff,0x00};uchar code xiaoguo2[]={0xff,0x00,0x00,0xff,0xff,0x00,0x00,0xff};uchar code xiaoguo3[]={0xff,0xff,0xff,0xff,0x00,0x00,0x00,0x00};uchar code xiaoguo4[]={0x00,0x00,0x00,0x00,0xff,0xff,0xff,0xff};//燈處理void led_cl(uchar *p){input_595((uchar )*p);input_595((uchar )*(p+1));input_595((uchar )*(p+2));input_595((uchar )*(p+3));input_595((uchar )*(p+4));input_595((uchar )*(p+5));input_595((uchar )*(p+6));input_595((uchar )*(p+7));output_595();}uint t=1000;int n=0;//-----------------------void main() {_delay_us(10);_delay_ms(10);while(1){for(n=0;n=0) n=n-1) { led_cl(xiaoguo0); _delay_ms(600);if((n=24)xiaoguo0[3]=~(1(n));xiaoguo0[6]=0xff;xiaoguo0[2]=0xff;}}xiaoguo0[7]=0xff;xiaoguo0[3]=0xff;led_cl(xiaoguo1); _delay_ms(2000);led_cl(xiaoguo2); _delay_ms(2000);led_cl(xiaoguo1); _delay_ms(2000);led_cl(xiaoguo2); _delay_ms(2000);led_cl(xiaoguo1); _delay_ms(2000);led_cl(xiaoguo2); 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