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工 学院 机械 系 机械设计制造及其自动化 专业 09 级 1 班
学号 姓名 朱施泽 指导教师 郭晓君
题目: 彩灯控制器的设计
课程: 单片机课程设计
课程设计时间 2023年 12月21 日 至2023年1 月3日 共 2 周
课程设计工作内容与基本规定(设计规定、设计任务、工作计划、所需相关资料)（纸张不够可加页）
1．设计规定
运用AT89C51单片机作为微控制器，用16盏以上的LED小灯，实现至少4种彩灯灯光效果（不含所有点亮，所有熄灭）；可以用输入按钮在几种灯光效果间切换；可以通过按钮暂停彩灯效果，使小灯全亮，再次按下相同按钮后继续之前的效果。
2. 设计任务与规定
根据该系统设计的功能规定选择所用元器件，设计硬件电路。规定用Proteus绘制整个系统电路原理图。
根据该系统规定的功能进行软件设计，绘制整个系统的软件流程图；根据流程图编写程序并汇编调试通过；列出软件清单，软件清单规定逐条加以注释。
Proteus仿真
用Proteus对系统进行仿真并进行软硬件调试。
编写设计说明书
内容涉及任务书、设计方案分析、硬件部分设计、软件部分设计、调试结果整理分析、设计调试的心得体会等，字数不少于4000字；硬件部分设计要绘制整个系统电路原理图，对各部分电路设计原理做出说明；软件设计部分要绘制整个系统及各部分的软件流程图，列出程序清单，逐条加以注释，并在各功能块前加程序功能注释。
3．工作计划
序号
设计内容
所用时间
1
布置任务及调研
４天
3
制作与调试
８天
4
撰写设计报告书
2天
合 计
14天
4．重要参考资料
单片机课程设计指导书 皮大能 北京理工大学出版社
8051单片机实践与应用 吴金戎 清华大学出版社
单片机技术基础教程与实践 夏路易 电子工业出版社
MCS-51单片机原理接口及应用 王质朴
基于Proteus的单片机系统设计与仿真实例 蒋辉平 机械工业出版社
指导老师签字:
日 期:
目 录
1 系统硬件设计 4
电路设计 4
重要元器件介绍 5
AT89c51单片机芯片介绍 5
重要特性 5
2 系统软件设计 7
综述 7
主程序及流程图 7
主程序 7
子程序的编程思绪 8
9
3 系统调试与仿真分析 11
软件调试 11
单片机C语言 11
Keil uVision2 11
Proteus 12
软件仿真结果及分析 13
：单灯向里移动 13
：流水左移 14
：3灯走马右移 15
：红色流水内外移动 16
4 致谢 17
5 参考文献 18
附录 程序代码 18
1 系统硬件设计
整个系统以AT-89C51单片机作为主控核心，与发光二极管LED等较少的辅助硬件电路相结合，运用软件实现对LED彩灯进行控制。本系统具有体积小、硬件少、电路结构简朴及容易操作等优点。
电路设计
彩虹灯控制器电路见【图1】。其重要设计器件有AT89C51，复位电路，时钟电路，5个按钮（其中一个为检测按钮）。通过软件设计，使单片机P0和P1作为LED驱动信号输出口，4个外部按钮作为按钮输入口。
图1 彩虹灯控制器电路图
重要元器件介绍
AT89c51单片机芯片介绍
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微解决器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
重要特性
·与MCS-51 兼容
·4K字节可编程闪烁存储器
寿命：1000写/擦循环
数据保存时间：2023
·全静态工作：0Hz-24Hz
·三级程序存储器锁定
·128*8位内部RAM
·32可编程I/O线
·两个16位定期器/计数器
·5个中断源
·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式
·片内振荡器和时钟电路；
【图2】。
图2 AT89C51引脚图
（1） 输入输出引脚（P0、P1和P2端口引脚）
P0～P3是89C51与外界联系的4个8位双向并行I/O口。
本设计中P0和P1口作为LED驱动信号输出口，P2口与4个按钮连接作为按钮输入口，控制4中彩虹灯效果。
（2） AT89C51单片机的基本结构见【图3】
图3 AT89C51基本结构
2 系统软件设计
综述
本次的任务是设计一个基于单片机的LED彩灯控制器，需要循环运营四种以上预设的彩灯闪烁方案，这里的各种的方案尚有显示方式都是由单片机内部的程序控制。在这里我将16个发光二极管分别接在P0和P1口，通过程序控制这两个端口的电平高低，将16个发光二极管的负极接P0和P1口，正极接外部高电平，即P0和P1口的相应端口为低电平时LED就能被点亮。再通过程序循环的让各个端口以不同的方式点亮来达成各种把戏的效果，并且当中要有一定的延时，延时时间小于人眼视觉暂留时间，否则人眼看上去每个灯都是亮的也就没有实际效果。
设计的LED彩灯系统分为两部分，即AT89C51主控模块和发光二极管LED受控模块。整个系统工作由软件程序控制运营，同时根据不同的需要，用户可以在LED彩灯工作时通过主控模块上的按钮来实现4种彩灯灯光效果（不含所有点亮，所有熄灭）。
模块功能：该部分重要涉及功能的实现方式，即程序编写。程序要实现的功能涉及读按键，通过对读入按键的值控制LED点亮方式。键盘有5个按键，其中K1、K2、K3、K4控制LED点亮模式。
主程序及流程图
主程序
AT89C51通过编写程序应完毕以下功能：
通过P0口和P1控制发光二极管LED的亮与灭，从而实现多种闪烁方案；
用16 盏以上的LED小灯，实现至少4种彩灯灯光效果（不含所有点亮，所有熄灭）。用输入按钮在几种灯光效果间转换。
按照上述规定即可写出主程序代码并绘制出主程序流程图。
主程序流程图
开始
扫描按键
按钮一
否
按钮二