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1、 江西渝州科技職業(yè)學院電子技術專業(yè)?？飘厴I(yè)論文論文題目：流水燈 學生姓名： 學 號： 班 級： 指導老師： 專 業(yè)： 二0一一年十一月 江西渝州科技職業(yè)技術學院電子專業(yè)（?？疲┊厴I(yè)論文 摘 要當今時代是一個新技術層出不窮的時代，在電子領域尤其是自動化智能控制領域，傳統(tǒng)的分立元件或數(shù)字邏輯電路構成的控制系統(tǒng)，正以前所未見的速度被單片機智能控制系統(tǒng)所取代。單片機具有體積小、功能強、成本低、應用面廣等優(yōu)點，可以說，智能控制與自動控制的核心就是單片機。目前，一個學習與應用單片機的高潮正在工廠、學校及企事業(yè)單位大規(guī)模地興起。隨著時代的進步和發(fā)展，單片機技術已經(jīng)普及到我們生活，工作，科研，各個領域，已經(jīng)成
2、為一種比較成熟的技術,本文將介紹一種基于單片機控制的流水燈，主要介紹了利用AT89C51制作一簡易流水燈的軟硬件設計過程，可實現(xiàn)花樣流水燈的效果，重點給出了其軟件編程的思想方法，以期給單片機學習者以啟發(fā)。關鍵詞：單片機， LED彩燈；AT89C52 江西渝州科技職業(yè)技術學院電子專業(yè)（?？疲┊厴I(yè)論文 ABSTRACTThe present era is an era of endless new technologies in the electronics field, especially in the field of automated intelligent control, the
3、traditional discrete components or digital logic circuits of the control system is at an unprecedented pace has been replaced by MCU intelligent control system. SCM has a small volume, strong function, low cost, wide application scope, etc., can be said that the core of intelligent control and autom
4、ation is the microcontroller. At present, a learning and application of SCM is the climax of factories, schools and the rise of large-scale enterprises. As the times progress and development, and SCM technology has spread to the way we live, work, research in various fields has become a relatively m
5、ature technology, this article introduces a microcomputer-based flow control, lights, introduces AT89C51 produced using a simple hardware and software design process flow lights can be synchronized to achieve the effect of light flowing water, with emphasis given way of thinking of its software prog
6、ramming, with a view to the microcontroller to inspire learners. Keywords: MCU, LED Lantern; AT89C51 江西渝州科技職業(yè)技術學院電子專業(yè)（?？疲┊厴I(yè)論文 目錄引言 5一 元件介紹 61.1 AT80C51的基本特征及引腳 61.2 電阻71.3電容81.4發(fā)光二極管的結構及發(fā)光原理 91.5三端穩(wěn)壓集成電路7805 10二設計任務 112.1設計的要求 11三 總體設計方案 113.1系統(tǒng)硬件電路設計11 3.1.1電源電路設計 113.1.2程序流程圖113.1.3主體電路的設計123.2系統(tǒng)程
7、序設計14結束語 16展望 17 參考文獻 18 江西渝州科技職業(yè)技術學院電子專業(yè)（專科）畢業(yè)論文 引言 隨著人們生活水平的提高，環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場合可以看到彩色的流水燈。LED流水燈由于其豐富的燈光彩色，低廉的造價以及控制簡單等特點而得到了廣泛的應用，在城市的沿街、沿道、沿河、沿線等地用流水燈造景，實施“亮化工程”，以美化環(huán)境、樹立城市形象。用流水等來裝飾街道和城市建筑物已經(jīng)成為一種時尚，特別是經(jīng)濟發(fā)達的大城市不見白天一派繁榮景象，其夜景更是五彩繽紛，到處霓虹閃爍，燈光沐浴下的都市亮如白晝，引起人們注意的是來回閃爍的流水燈，這些流水燈五顏六色，亮暗有序、圖案花樣繁多。往往引起人們
8、駐足觀看，使人留戀往返，人置身其中，有種陶醉的感覺，每當夜幕降臨時，按千百年來人們的生活習慣，應該萬物倶寂了，然而此時眼中所看到的情景卻是另一翻天地，而這種美景的形成正是歸功于各種各樣的流水燈。本論文是基于51單片機流水燈。 江西渝州科技職業(yè)技術學院電子專業(yè)（?？疲┊厴I(yè)論文 一元件介紹 1.1 80C51的基本特征80C51是一個8位單片機，片內有128B RAM及4KB ROM。中央處理器單元完成運算和控制功能。內部數(shù)據(jù)存儲器共256個單元，訪問它們的地址是00HFFH，其中用戶使用前128個單元，后128個單元被專用寄存器占用。內部的2個16位定時器/計數(shù)器用作定時或計數(shù)，并可用定時或計數(shù)
9、的結果損實現(xiàn)控制功能。圖一1. 80C51基本特征 8位CPU 片內時鐘震蕩器 4KB程序存儲器ROM。 片內有128B數(shù)據(jù)存儲器ROM。 可尋址外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器空間各64KB。 21個特殊功能寄存器SFR。 4個8位并行I/O口，共32根線。 1個全雙工串行口。 2個16位定時器/計數(shù)器。 5個中斷源，有2個優(yōu)先級。 具有位尋址功能，適用于位處理。2. 80C51引腳功能 江西渝州科技職業(yè)技術學院電子專業(yè)（專科）畢業(yè)論文 (1) 主電源引腳Vcc和Vss Vcc：電源端。工作電壓和編程校驗（5V）.Vss: 接地端。（2）時鐘震蕩電路引腳XTAL1和XTAL2 XTAL1和XTAL
10、2分別作用晶體振蕩電路的反相器輸入和輸出端。在使用內部震蕩電路時，這兩個端子用來外接石英晶體，震蕩頻率是晶振頻率，震蕩信號送至內部時鐘電路，產(chǎn)生時鐘脈沖信號；若采用外部震蕩電路，則XTAL2用于輸出外部震蕩脈沖，該信號直接送至內部時鐘電路，XTAL1必須接地。 （3）控制信號引腳RST/Vpd .ALE/.和EA/Vpp RST/Vpd：RST為復位信號輸入端。當RST端保持兩個機器周期以上的高電平時，使單片機完成復位操作。第二的功能Vpd為內部ROM的備用電源輸入端。當電源Vcc一旦發(fā)生斷電，降到一定電壓值時，可通過Vpd為單片機的內部RAM提供電源，以保護片內RAM,中的信息不丟失，是上電
11、后能繼續(xù)運行。 ALE/：ALE為地址鎖存允許信號。在訪問外部存儲器時，ALE用來鎖存P0擴展地址8位的地址信號。第二功能是對內部ROM時編程時的編程脈沖輸入端。：外部程序存儲器ROM的讀選通信號。當訪問外部ROM時，產(chǎn)生負脈沖作為外部ROM的選通信號。而在訪問外部數(shù)據(jù)RAM或片內ROM時，不會產(chǎn)生有效的信號。可以驅動8個LSTTL門。EA/Vpp：訪問外部程序存儲器控制信號。對于80C51來說，它們片內有4KB的程序存儲器，當EA為高電平時，CPU訪問程序存儲器有兩種情況：第一種情況是，訪問的地址空間范圍04K，CUP訪問片內程序存儲器；第二種情況是，訪問超出4KB時，CPU將自動執(zhí)行外部程
12、序存儲器的程序，即訪問外部ROM。當EA接地時，只能訪問外部ROM。第二功能Vpp為編程電源輸入。（4）4個8位I/O端口P0P1P2和P3 P0口是一個8位漏極開路型的雙向I/O口。第二功能是在訪問外部存儲器時，分別提供低8位地址和8位雙向數(shù)據(jù)總線。P1口是一個內部帶提升電阻的準雙向I/O口。在對片內ROM編程和校驗時，P1口用于接受低8位地址。P2口是一個內部帶提升電阻的8位準雙向I/O口。第二功能是在訪問外部存儲器時，輸出高8位地址。對片內ROM進行編程和校驗時，P2口作用接受高8位地址和控制信號。P3口是一個內部帶提升電阻的8位準雙向I/O口。1.2電阻導體對電流的阻礙作用稱為電阻。他
13、是導體的一種基本性質，與導體的尺寸、材料、溫度有關。電阻的基本單位是歐姆，用希臘字母“”示，常用的單位還有千歐（K）、兆歐（M）等。在電子線路中，具有電阻性能的實體元件稱為電阻器。電阻器在電路中的主要作用為分流、分壓、限流、偏置等。阻分為四色環(huán)和五色環(huán)，先說四色環(huán)。顧名思義，就是用四條有顏色的環(huán)代表阻值大小。每種顏色代表不同的數(shù)字。如下表： 江西渝州科技職業(yè)技術學院電子專業(yè)（?？疲┊厴I(yè)論文 色環(huán)顏色第1色環(huán)第2色環(huán)第三色環(huán)第4色環(huán)黑00100棕11 101紅22102橙33103黃44104綠55105藍66106紫77107灰88108白99109金5銀10本色201.3電容電容器是一種能儲
14、存電能的元件，兩塊金屬板相對平行地放置不相接觸就構成一個最簡單的電容器，如果把金屬板的兩端分別接到電池正、負極，那么接正極的金屬板子上的電子就會被電池的正極吸引過去，而接負極的金屬板，就會從電池負極得到電子。這種現(xiàn)象就叫做電容的“充電”。充電的時候，電路里就有電流流動。兩塊金屬板有電荷后就產(chǎn)生電壓，當這個電壓與電池的電壓相等時，充電停止，電路中就不在有電流流動，相當于開路，這就是電容能隔直通交的原理。如果將接在電容器上的電池拿開，而用導線把電容器的兩極金屬板接通，則在剛接通的一瞬間。電路中便有電流流通，這個電流的方向與原充電時的電流方向相反，隨著電流的流動，兩金屬板之間的電壓也，慢慢的降低，直
15、到兩金屬板上的正、負電荷消失，這種現(xiàn)象叫做“放電”。 江西渝州科技職業(yè)技術學院電子專業(yè)（?？疲┊厴I(yè)論文 電容使用中應注意的問題：（1）電解電容如果長期儲存未使用，則在使用是應逐步增大電壓至額定值，以免造成擊穿或因漏電電流過大而損壞。（2）電容器串聯(lián)在直流電路中時，應同時串聯(lián)一個電阻器，以防止電容器在充、放電瞬間產(chǎn)生過大的電流而損壞電容器，當幾個電容器串聯(lián)時，最好在幾個電容器上分別并聯(lián)適當?shù)碾娮柚?，以均衡電壓，防止擊穿。各并?lián)電阻器的阻值之比應等于各相應電容器耐壓之比。阻值的大小，為相應電容器絕緣電阻值的131/5.1.4光二極管的結構及發(fā)光原理 發(fā)光二極管簡稱為LED。由鎵（Ga）與砷（AS）
16、、磷（P）的化合物制成的二極管，當電子與空穴復合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。50年前人們已經(jīng)了解半導體材料可產(chǎn)生光線的基本知識，第一個商用二極管產(chǎn)生于1960年。LED是英文light emitting diode（發(fā)光二極管）的縮寫，它的基本結構是一塊電致發(fā)光的半導體材料，置于一個有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護內部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。 發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導體和N型半導體組成的晶片，在P型半導體和N型半導體之間有一個過渡
17、層，稱為PN結。在某些半導體材料的PN結中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。PN結加反向電壓，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。 當它處于正向工作狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽極流向陰極時，半導體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關。LED的外形如圖所示 江西渝州科技職業(yè)技術學院電子專業(yè)（?？疲┊厴I(yè)論文 1.5穩(wěn)壓集成電路7805電子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78 系列和負電壓輸出的79系列。顧名思義，三端IC是指這種穩(wěn)壓
18、用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管，TO- 220 的標準封裝，也有9013樣子的TO-92封裝。用78/79系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內部還有過流、過熱及調整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號中的78或79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如7806表示輸出電壓為正6V，7909表示輸出電壓為負9V。因為三端固定集成穩(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。在實際應用中，應在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器（當然小功率的條件下不用）。當穩(wěn)壓管溫度過高時，穩(wěn)壓性能將變
19、差，甚至損壞。當制作中需要一個能輸出1.5A以上電流的穩(wěn)壓電源，通常采用幾塊三端穩(wěn)壓電路并聯(lián)起來，使其最大輸出電流為N個1.5A，但應用時需注意：并聯(lián)使用的集成穩(wěn)壓電路應采用同一廠家、同一批號的產(chǎn)品，以保證參數(shù)的一致。另外在輸出電流上留有一定的余量，以避免個別集成穩(wěn)壓電路失效時導致其他電路的連鎖燒毀。在78 * 、79 * 系列三端穩(wěn)壓器中最常應用的是TO-220 和TO-202 兩種封裝。這兩種封裝的圖形以及引腳序號、引腳功能如附圖所示。圖中的引腳號標注方法是按照引腳電位從高到底的順序標注的。這樣標注便于記憶。引腳為最高電位，腳為最低電位，腳居中。從圖中可以看出，不論正壓還是負壓，腳均為輸出
20、端。對于78*正壓系列，輸入是最高電位，自然是腳，地端為最低電位，即腳，如附圖所示。對與79*負壓系列，輸入為最低電位，自然是腳，而地端為最高電位，即腳，如附圖所示。 圖三 江西渝州科技職業(yè)技術學院電子專業(yè)（?？疲┊厴I(yè)論文 此外，還應注意，散熱片總是和最低電位的第腳相連。這樣在78*系列中，散熱片和地相連接，而在79*系列中，散熱片卻和輸入端相連接。二設計任務2.1設計的主要要求： 利用單片機的P1口控制LED的發(fā)光閃爍，在利用編程實現(xiàn)模擬廣告和霓紅燈的電路，其工作原理是用軟件來實現(xiàn)對外部所接的LED的控制來模擬廣告和霓虹燈。 控制P1端口的8個LED發(fā)光管可實現(xiàn)先左移，在右移，然后全亮，在全
21、滅，連續(xù)閃爍三次；再從右開始，依次1個LED、2個LED最后全部點亮，再全亮全滅閃爍一次，用此來模擬廣告燈和霓虹燈。三總體方案設計3.1系統(tǒng)硬件電路的設計3.1.1電源電路設計圖四為LM7805穩(wěn)壓電源電路圖，220V市電經(jīng)過T降壓D1D4整流C1濾波為LM7805提供工作電壓 圖四3.1.2程序流程圖 流水廣告燈設計利用取表的方法，使端口P1控制：左移一次，右移一次，閃爍3次，在依次右移，在閃爍一次，延時0.2秒。流水燈程序流程圖如下： 江西渝州科技職業(yè)技術學院電子專業(yè)（?？疲┊厴I(yè)論文 程序流程圖 3.2.3主體電路的設計如電路圖五所示,利用P1口對外部LED的顯示控制，每個LED接一個限流
22、電阻，來控制流入LED發(fā)光管的電流。LED發(fā)光強度在額定電壓（1.52.0V）作用下，電流越大，發(fā)光強度越大，但其電流不可以超過最大電流，且電流越大，其壽命越短。普通發(fā)光管的電流的大小控制在1020MA為最佳，電流小將影響發(fā)光強度，電流過大，將影響其壽命或損壞LED發(fā)光管。電路中C1R2組成復位電路，它的作用是將單片機內部特殊的功能寄存器和端口寄存器恢復到原始狀態(tài)，和計算機按下重啟鍵的作用是同等的，目的是將所有的程序結束，使其恢復到初始狀態(tài)。在此，C1R2組成的是上電復位電路，在上電的瞬間是單片機恢復到初始狀態(tài)，從內部FLASH存儲器的初始狀態(tài)開始執(zhí)行，也就是從程序的0000H位置開始執(zhí)行。E
23、A接Vcc電源，目的是使程序從內部FLASH的程序開始執(zhí)行，如果EA引腳接Vss（電源地），則不能先執(zhí)行內部FLASH的程序，而先執(zhí)行外外部存儲器的程序，由程序調用才能訪問內部FLASH。Y1C1C2組成震蕩電路，和內部的震蕩電路共同構成單片機工作基準時鐘電路。它含有單片機的數(shù)字電路系統(tǒng)的工作基準，為數(shù)字電路系統(tǒng)穩(wěn)定的時鐘信號。Y1為晶振，它的標稱頻率越高，數(shù)字電路系統(tǒng)的工作頻率也就越高。 IC1為80C51，是整個電路的核心器件，IC1是CMOS集成電路。在使用時注意，應當防止靜電擊穿，在焊接時不能直接用烙鐵焊接，應將IC座焊在電路板上，然后將IC1插入IC座上，這樣即可以防止靜電燒壞，也方
24、便改程序，在使用CMOS芯片時 江西渝州科技職業(yè)技術學院電子專業(yè)（?？疲┊厴I(yè)論文 一定要防止靜電擊穿。圖五電路中C1R2組成復位電路，它的作用是將單片機內部特殊的功能寄存器和端口寄存器恢復到原始狀態(tài)，和計算機按下重啟鍵的作用是同等的，目的是將所有的程序結束，使其恢復到初始狀態(tài)。在此，C1R2組成的是上電復位電路，在上電的瞬間是單片機恢復到初始狀態(tài)，從內部FLASH存儲器的初始狀態(tài)開始執(zhí)行，也就是從程序的0000H位置開始執(zhí)行。EA接Vcc電源，目的是使程序從內部FLASH的程序開始執(zhí)行，如果EA引腳接Vss（電源地），則不能先執(zhí)行內部FLASH的程序，而先執(zhí)行外外部存儲器的程序，由程序調用才能
25、訪問內部FLASH。Y1C1C2組成震蕩電路，和內部的震蕩電路共同構成單片機工作基準時鐘電路。它含有單片機的數(shù)字電路系統(tǒng)的工作基準，為數(shù)字電路系統(tǒng)穩(wěn)定的時鐘信號。Y1為晶振，它的標稱頻率越高，數(shù)字電路系統(tǒng)的工作頻率也就越高。 IC1為80C51，是整個電路的核心器件，IC1是CMOS集成電路。在使用時注意，應當防止靜電擊穿，在焊接時不能直接用烙鐵焊接，應將IC座焊在電路板上，然后將IC1插入IC座上，這樣即可以防止靜電燒壞，也方便改程序，在使用CMOS芯片時一定要防止靜電擊穿。 江西渝州科技職業(yè)技術學院電子專業(yè)（?？疲┊厴I(yè)論文 3.2系統(tǒng)程序設計#include #define uchar u
26、nsigned char#define uint unsigned intuchar code LED1=0 x7f,0 xbf,0 xdf,0 xef,0 xf7,0 xfb,0 xfd,0 xfe;uchar code LED2=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7,0 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7f;uchar code LED3=0 xfe,0 xfc,0 xf8,0 xf0,0 xe0,0 xc0,0 x80,0 x00;uchar code LED4=0 x00,0 xff,0 x00,0 xff,0 x00,0 xff,0 x00,0 xff;uchar c
27、ode LED5=0 xff,0 x00;void delay(uint k)uint i,j;for(i=0;ik;i+)for(j=0;j121;j+);void main(void)uchar cnt;while(1) for(cnt=0;cnt8;cnt+)P1=LED1cnt; delay(300);for(cnt=0;cnt8;cnt+)P1=LED2cnt; delay(300);for(cnt=0;cnt8;cnt+)P1=LED3cnt; delay(300); 江西渝州科技職業(yè)技術學院電子專業(yè)（?？疲┊厴I(yè)論文 for(cnt=0;cnt8;cnt+)P1=LED4cnt;
28、delay(300);for(cnt=0;cnt2;cnt+)P1=LED5cnt; delay(300); 江西渝州科技職業(yè)技術學院電子專業(yè)（?？疲┊厴I(yè)論文 結束語 經(jīng)過我這段時間的努力現(xiàn)在終于完成任務，在這段時間里我們遇到了很多難題，盡管很艱苦，我們還是堅持了下來。每遇到一個問題就絞盡腦汁的想，一起討論，上網(wǎng)查資料，直到把問題解決，一次一次品嘗到了解決問題帶來的喜悅，最終完成了全部的課題任務，從這次課題中我學到了好多知識，也發(fā)現(xiàn)了自己的知識遠遠不足，最重要的是我體會到了那種永不放棄的精神。我要把這種精神保持下去，用到我的學習和生活中去，讓自己變的的更強。 江西渝州科技職業(yè)技術學院電子專業(yè)（
29、專科）畢業(yè)論文 展望當今時代是一個新技術層出不窮的時代，在電子領域尤其是自動化智能控制領域，傳統(tǒng)的分立元件或數(shù)字邏輯電路構成的控制系統(tǒng)，正以前所未見的速度被單片機智能控制系統(tǒng)所取代。單片機具有體積孝功能強、成本低、應用面廣等優(yōu)點，可以說，智能控制與自動控制的核心就是單片機。目前，一個學習與應用單片機的高潮正在工廠、學校及企事業(yè)單位大規(guī)模地興起。 江西渝州科技職業(yè)技術學院電子專業(yè)（?？疲┊厴I(yè)論文 參考文獻【1】周興華編著手把手教你學單片機C序設計北京航空航天大學出版社出版。2007年10月第一版【2】曲俊華 林碧英 編著單片機C語言基礎中國電力出版社2000年9月第二版【3】張長友 江小文 編著
30、電工電子實踐指導江西科學技術出版社出版。2009年3月第一次印刷【4】張常友 劉蜀陽 編著電子元器件電子工業(yè)出版社。2009年8月第十次印刷 江西渝州科技職業(yè)技術學院電子專業(yè)（?？疲┊厴I(yè)論文 致謝 本課題在選題及研究過程中得到晏外雅老師的悉心指導。晏外雅老師多次詢問研究進程，并為我們指點迷津，幫助我們開拓研究思路，精心點拔、熱忱鼓勵。晏外雅老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時三載，卻給以終生受益無窮之道。對晏外雅老師的感激之情是無法用言語表達的。 在此論文完成之際，謹向晏外雅老師、金院長和胡向斌班主任老師致以深深的謝意和崇高的敬意！ 感謝渝工學院給我們提供了學習和實踐的環(huán)境，特別要感謝金黎明院長和胡向斌班主任老師的關心和幫助，在我整個畢業(yè)設計過程中，得到了晏外雅老師的精心指導，重中得到了啟發(fā)和幫助，使我受益匪淺。- 19 -
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