七彩循环装饰灯

- 14 -摘要：毕业设计是高职高专人才培养过程中最为重要的综合性教学环节，是实现教学与实践相结合的重要结合点.通过毕业设计的训练,我们综合运用本学科的基本理论、专业知识和基本技能，充分发挥主观能动性,积极地思考问题、解决问题。本论文共分为四章，以单片机为中心制作七彩循环灯电路，介绍了组成该电路的各个部分，各个部分都做了详细的叙述，还介绍了在制作过程中遇到的问题及解决问题的方法。在介绍该电路各个部分时，注重概念的叙述，避免使用专业术语，力求重点突出，通俗易懂。第一章介绍了本电路设计的要求和设计思路，目的是为读者提供一些有关知识的了解。第二章和第三章详细介绍了组成该电路的各个部分，该电路主要由振荡电路、复位电路、显示电路组成，在介绍各个部分时，详细介绍了芯片的内部结构，引脚的使用及工作原理。第四章主要介绍了本次毕业设计的总结和得到的一些体会。本论文在编写的过程中，吸取了许多同组同学的建议，得到了老师的知道和帮助，在此一并表示衷心的感谢。关键词：AT89S52 振荡电路 复位电路 显示部分目 录引言- 1 -一 设计任务与设计要求- 1 -1.1 设计任务- 1 -1.1.1 设计部分- 1 -1.1.2 课题验收标准- 1 -1.2 设计要求- 2 -二 设计方案- 2 -2.1设计方案- 2 -2.1.1 方案一- 2 -2.1.2 方案二- 2 -2.1.3 方案选择- 2 -2.2 设计目的- 3 -2.3硬件思路- 3 -三、设计原理及实现- 3 -3.1系统结构- 3 -3.2 振荡电路- 4 -3.2.1 晶振与时钟- 4 -3.2.2 复位及复位电路- 5 -3.3 显示电路- 6 -四、电路制作与调试- 7 -4.1 原理图（SCH图）- 7 -4.2 PCB图- 8 -4.3 工作原理- 9 -4.3.1原理- 9 -4.3.2 主程序：- 10 -五、设计结论及体会- 12 -致 谢- 13 -参考文献- 14 -引言现代生活中，彩灯越来越成为人们的装饰品，它不仅能美化环境，渲染气氛，还可用于娱乐场所和电子玩具中。彩灯常见于舞厅、俱乐部等处，而家庭则很少见，一是耗电较大，另是耗资较多，又占地方。现介绍的“七彩循环灯”，元件少、安装简易、成本低、耗电量小，彩灯面积可大可小，很适于家庭安装使用。电子装饰也是一种彩灯，在由于彩灯布置成“多边形”状，流水溢彩、交相辉映，给人们生活带来了美的享受。一 设计任务与设计要求1.1 设计任务设计并制作一款七彩循环装饰灯。用硬件电路实现七彩循环的功效1.1.1 设计部分（1）将发光二极管摆成一个四边形，以多种闪烁形式依次使它们循环发光。（2）本电路振荡电路、复位电路、上拉电压电路和发光二极管组成。（3）其中电源部分多了一个钮扣电池部分1.1.2 课题验收标准（1）按照设计要求，画出系统硬件电路图。（2）完成硬件电路的电路板设计、器件采购、焊接和调试工作。（3）完成电路调试，实现预定功能。（4）完成验收，提交论文。1.2 设计要求（1）自制一款简易的装饰灯。（2）以红、绿、蓝、黄、白、红、灰，对外循环显示七种颜色，以不同的循环方式显示出不同的颜色效果。（3）颜色显示的顺序自定。二 设计方案2.1设计方案2.1.1 方案一：计数/译码电路由一只计数器CD4017组成，在脉冲不断输入的情况下，由它的十个输出端依次输出高电平，并连续不断地循环。振荡电路由一只NE555电路组成。2.1.2 方案二：用单片机结合程序的方式直接驱动发光二极管。 2.1.3 方案选择: 选择方案二 方案二选择原因:第一、从所学知识结构上来看，到单片机和程序，可以提高我们对AT89S52的进上步了解，对程序的进一步加深；第二方案二可选择的输出端口有P0-P3，选择面广，而且在延时方面由程序控制更容易调解和修改。第三、从经济方面来说，已有AT89S52芯片。 2.2 设计目的（1）进一步掌握Protel99的使用，培养自己的电子线路的设计、分析、制作能力。（2）进一步掌握AT89S52的内部结构、工作原理。培养自己对简单电路的设计、分析和制作能力。（3）加深自己对电路中信号的流向的理解和掌握。培养自己的动手能力和电路调试能力。2.3硬件思路用单片机AT98S52结合程序通过P0端口的间隙输出高低电平来实现发光二极管的驱动，P0.0至P0.7端口的电平输出通过调用延时程序达到延时的作用，通过调用循环控制转移指令来实现循环。三、设计原理及实现3.1系统结构AT89S52主程序部分起振电路显示电路上拉电路（提高显示部分的电压）此电路主要由三部分组成，其整体框图如图2.1所示。3.2 振荡电路3.2.1 晶振与时钟(1)振荡电路如图2.2所示：图2.2 振荡电路图单片机必须在时钟的驱动下才能进徒工作。AT89S52系列单片机内部有一个时钟振荡电路，只需外接振荡源，就能产生一定频率的时钟信号送到单片机内部的各个单元，决定单片机的工作速度。图2.2就是内部钟的电路图，这是一种常用的方式。这种方式是外接振荡源，一般选石英晶体振荡器。此电路在加电后果延迟大约10ms振荡器起振，在AT89S52的19号管脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号，其振荡频率主要由石英晶振的频率确定。电路中两个电容C1、C2的作用有两个：一是帮助振荡器起振（C1、C2值小，起振速度快）；二是对振荡器的频率起微调作用（C1、C2值大，频率略有降低，C1、C2值小，频率略有提高）。C1、C2的典型值为30PF。 3.2.2 复位及复位电路在AT89S52单片机的RST引脚上输入一个高电平信号该高电平信号到少要维持两个机器周期（或者是24个时钟周期）以上的时间，单片机被复位。为了可靠地复位。复位时间一般在10ms以上。当RST引脚变为低电平时，单牒同退出复位，CPU从初始状态开始工作。复位电路如V图2.4所示图2.4 复位电路与其他计算机一样，单片机系统的复位方法有上电自动复位、手动复位以及“看门狗”复位等。（1）上电自动复位电路。对于AT89S52单片机在RST复位引脚步端接一个电容至+5V和一个电阻至地端，就能实现上电自动复位，如图2.4在加电瞬间，电容通过电阻充电，就在RST引脚步上出现一定时间的高电平信号，只要高电平信号时间足够长，就可以使AT89S52有效地复位。RST引脚在加电时应保持的高电平时间+5V的上升时间和振荡器起振的时间，所以为了可靠地实现复位，R1C时间常数尖取得大一些，当振荡频率为12MHz时典型值为C=10uF,R1=8.2k。（2）手动复位电路。在系统运行过程中，有时可能对系统需要进行复位，为避免对硬件经常另电和断电造成的损害，我们哥以采用手动复位如图2.5所示,这种方法是将一个开关串联一只电阻R2后,再并联于上电自动复位的电容两端,在加电时自动复位,而在系统运行过程中需要复位时只要使开关闭合,在RST引脚上就会出现一定时间的高电平信号,从而使单片机实现复位.（3）“看门狗”复位电路。在单片机应用系统中，单片机由于受到各种干扰而不能政党工作，在程序运行过程中出现死机是普遍存在的总是为了忙恢复单片机系统的功能，就要求将单片机复位而重新开始工作。目前单片机广泛应用于家用电器、汽车电控、工业自动化控制等系统中，单片机能否可靠上电复位和如何有效对程序运行进行监控，关系到单片机系统设计的成败从而出现了有电压检测和看门狗不定定时器功能的单片机，但在我们实际使用过程中，发现这些内置的并不理想。尤其在电源电压波动比较大和电源开头比较频繁的场合，往往不能可靠上电复位，甚至出现死机。因此，如何设计一上电路，保证单片机可靠上电复位，以及对程序运行进行监控，特别是对AT89S52内部没有看门狗定时器的单片机显得成为重要。目前市面上已有专门的微机电源监控集成电路。综上我选择上电/手动复位电路，如图2.6所示。图2.6 上电/手动复位电路 3.3 显示电路显示电路主要由发光二极管组成，如下图2.9所示：图2.9 发光二极管与限流电阻组成的电路图在显示电路中发光二极管总共有8个，分别有红、黄、绿三种颜色。红色发光二极管有3个，黄色发光二极管有2个，绿色发光二极管有3个。在画PCB图的时候把每个输出端的发光二极管排成一个四边形的形状。此显示电路中，发光二极管后面的电阻在电路中起到限流作用。四、电路制作与调试4.1 原理图（SCH图）原理图（SCH图），如图3.1所示： 图3.1 七彩循环灯电路原理图4.2 PCB图 PCB图，如图3.2所示： 图3.2七彩循环灯电路PCB图4.3 工作原理4.3.1原理从原理图中可以看出，如果要让接在P0.0口的LED1亮起来，那么只要把P0.0口的电平变为高电平就可以了;相反，如果要接在P1.0口的LED1熄灭，就要把P0.0口的电平变为低电平;同理，接在P0.1P0.7口的其他7个LED的点亮和熄灭的方法同LED1。因此，要实现七彩灯功能，我们只要将发光二极管LED1LED8依次点亮、熄灭，在此我们还应注意一点，由于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的时间很短，我们在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间，这样才能达到七彩循环的效果。4.3.2 主程序：org 0000hxvkkhn:mov r4,#08h ; 设置移动次数 mov p0,#00000001b lcall abcd xvkkhnx:mov a,p0 rr a mov p0,a lcall abcd djnz r4,xvkkhnx mov r3,#06h lcall abcdxvkkhnxm1:mov a,p0 rl a mov p0,a lcall abcd djnz r3,xvkkhnxm1 mov p0,#0ffh lcall abcd ;左移和右移xvxm:mov r0,#02h mov r3,#02h mov r4,#02hxvkkh1:mov p0,#00010001b lcall abcd mov p0,#01010101b lcall abcd mov p0,#10101010b lcall abcd mov p0,#11111111b lcall abcd djnz r0,xvkkh1 ;花式移动1 xvkk:mov p0,#01000100b lcall abcd mov p0,#11001100b lcall abcd mov p0,#11011101b lcall abcd mov p0,#11111111b lcall abcd mov p0,#0ffh lcall abcd djnz r3,xvkk ;花式移动后2mm:mov p0,#00010001b lcall abcd mov p0,#10001000b lcall abcd mov p0,#01000100b lcall abcd mov p0,#00100010b lcall abcd mov p0,#00110011b lcall abcd mov p0,#10011001b lcall abcd mov p0,#11001100b lcall abcd mov p0,#01100110b lcall abcd mov p0,#0ffh lcall abcd mov p0,#00110011b djnz r4, mm mov p0,#00h ajmp xvkkhn abcd:mov r1,#0ffh ;延时部分 loop2:mov r2,#0ffh loop1:nop nop djnz r2,loop1 djnz r1,loop2 nop Ret end 五、设计结论及体会在七彩循环灯电路的制作过程中，刚开始是一点头绪都没有，再加上听说这个电路比较简单，那时心里想：别人的电路那么复杂都能设计出来，而自己的电路那么简单都没有思路，心里越想越慌，不知道从哪里入手开始制作。后来经过老师和同学的指导，通过自己努力查找资料，了解电路中芯片的功能，按照老师给的提示和要求，花了一个多星期的时间，终于把大致的电路工作原理图画了出来。然后把电路图拿给老师看，一步一步跟老师分析自己的设计思路及电路各部分的功能。电路确认后，接下来的工作就是用Protel99画原理图，即SCH图和PCB图。画SCH图的时候倒没遇到什么问题，关键是画PCB图。而画PCB图最关键的是元器件的摆放位置和布线的难易程度。所以重中之重就是把发光二极管的位置摆放好。抓住了关键之后，我很快就把PCB图画好了。画好PCB图后，就开始打印做板了。做板有四个环节：一是腐蚀电路板；二是钻孔；三是安装元件；四是焊接电路。在印刷电路板的过程中，虽然遇到一些新的设备，但在同学的帮助下，我学会了使用这些设备，从中也学到了一些新的知识。焊接电路的前提是把元件安装好，为了把发光二极管摆得好看，必须让它们的高度摆放得一样，才显示得出四边形。焊接好电路后，接下来就开始调试电路。前面的工作都很顺利，在调试电路的过程中遇到了不少波折，第一次调试：当接通电源后，没有看到一个发光二极管发光，通过仔细地对电路进行检查发现电路的线路有些地方断线，使得线路不导通，然后用焊锡把断线的地方连接上，再用万用表打到发光二极管挡检测线路是否完全导通，经检测确认线路完全导通后，进行第二次调试。接通电源，初步看到排成扇形的发光二极管以放射状循环发光实现七彩循环的效果，并闪烁出多种不同的花色。不过还有倒数部分的发光二极管发光。再经过仔细地检查发现发光二极管P0端口的引脚地方虚焊了，焊接好后，进行第三次调试，这时候看到完整的七彩效果。当看到自己的作品调试成功了，那时的心情既激动也很高兴，有一种成就感！这次毕业设计的体会是：有了明确的设计思路，按照思路去做设计感觉简单多了。在设计过程中，必须先找到关键点，也要专心、耐心，遇到问题要及时的找资料寻找解决问题的方法，不断的发现问题及时的解决问题。坚持到最后就会有成果！通过这次毕业设计培养了电子线路的设计、分析和制作能力，加深是对单片机电路的理解与应用。进一步掌握51芯片的内部结构、工作原理以及接口定义，同时也进一步掌握了Protel99的使用。致 谢本毕业设计课题是计算机与电子信息工程系的电子信息工程专业专用，由专业老师特别设置。特致殷切谢意！在做毕业设计期间忠心感谢老师的精心指导，经过她的指导让我学到很多东西。她的言传身教将使我终生受益。一个月的毕业设计除了指导老师的热心指导和帮助之外，还得到了其他老师和同学热情帮助和支持，在此我忠心的感谢你们！感谢所有帮过我的老师、同学、朋友！把电路中的灯的颜色改成七种.这个办法可行吗？哈哈，你能改得也行啊。具体怎么改要和你论文阐述一致啊，到时候是拿着电路板来答辩的呀，能说的过去就得呀。参考文献1MCS-51单片机原理及接口技术 电子工业出版社20072电子线路设计实验测试 谢自美 华中理工大学出版社 19963徐仁贵，廖哲智.单片策型计算机应用技术.北京:机械工业出版社,20014.张毅刚,彭喜源等.MCS-51单片机应用设计.哈尔滨工业大学出版社,1997朱宇光.单片机应用新技术教程.北就:电子工业出版社,20005.李朝青.单片机原理及接口技术.北京:北京航空航天大学出版社,19996.丁元杰.单片机原理及应用.北京:机械工业出版社,19977.曹琳梨,曹巧媛.单片机原理及接口技术.长沙:国防科技大学出版社,2000