毕业设计(论文)-基于AT89C51单片机的节日彩灯控制电路的设计与实现

第1章 绪论

随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但目前市场上各式样的彩灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一旦制作成品只能按照固定的模式闪亮，不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。这种彩灯控制器结构往往有芯片过多、电路复杂、功率损耗大等缺点。此外从功能效果上看，亮灯模式少而且样式单调，缺乏用户可操作性，影响亮灯效果。因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。本文提出了一种基于AT89C51单片机的彩灯控制方案，实现对彩灯的控制。本方案以AT89C51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,可以显示不同的花样。

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第2章 总体方案与论证

第2章 芯片及元件原理

2.1 AT89C51单片机

2.1.1 单片机的发展

Intel公司单片机是目前应用最广、品种最多的单片机。Intel公司于1976年推出MCS-48系列单片机，该系列最典型的产品为8048，它是在一个40只引脚的大规模集成电路内，包含有8位CPU，1K字节ROM的程序存储器，64个字节RAM的数据存储器，一个8位定时器，27根输入/输出线

Intel公司在MCS-48的基础上，在80年代初又推出了MCS-51系列的高性能的8位单片机。它与MCS-48系列相比，在片内存储器容量、I/O口的功能以及指令系统功能等方面，都大大地得到加强，MCS-51系列单片机特别适于实时控制、智能仪表、主从结构的多机系统等领域，是工业检测、控制领域中最理想的8位单片机。

从应用的角度看，MCS-51单片机具有如下的一些特点：集成度高、系统结构简单、系统扩展方便、可靠性高、处理功能强、速度高、容易产品化等特点。MCS-51系列单片机的三个基本产品为8031、8751、8051。他们的引脚与指令完全兼容，但在应用结构及应用特性方面存在一些差异。

8031内部包括一个8位的CPU、128个字节的RAM，21个特殊功能寄存器、4个8位并行I/O口、1个全双工的串行口，2个16位的定时器/计数器，但程序存储器需外扩EPROM芯片。

8051是在8031的基础上，片内又集成有4KROM，作为程序存储器，是一个程序不超过4K字节的小系统。ROM内的程序是公司制作芯片时，代为用户烧制的，出厂的8051都是含有特殊用途的单片机。所以8051应用程序已定，批量大的单片机产品中，由于以上限制，目前在国内很少采用。

8751是在8031的基础上，增加了4K字节的EPROM，它构成了一个程序小于4K的小系统。用户可以将程序固化在EPROM中，可以反复修改程序。但其价格相对于8031较贵。

8031外扩一片4K EPROM的就相当于8751，它的最大优点是价格低，目前在我国得到了广泛的应用。随着大规模集成技术的不断发展，能装入片内的外围接口电路也可是大规模的。Intel公司在MCS-51系列三种基本

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型产品(8031，8051，8751)的基础上又推出各类增强型系列产品，即所谓的高档单片机，其主要的增强型产品如下：

(1)8032/8052/8752 将原来的8031/8051/8751进行扩展，内部RAM增到256字节，8752/8052片内的程序存储器容量增到8K字节，定时器/计数器增至3个16位计数器，有6个中断源。

(2)低功耗的CHMOS工艺芯片80C31BH/87C51/80C51BH 这种芯片允许电流波动范围较大,并有两种掉点工作方式：

一种工作方式是CPU停止工作，其它部分仍继续工作；另一种掉电工作方式是，除片内RAM继续保持数据外，其它部分都停止工作。此类单片机的功耗低，非常适用于电池供电或其它要求低功耗的场合。

(3)具有高级语言编程的芯片8052H-BASIC 芯片内固化有

MCSBASIC52解释程序，软件开发比较方便。此外还有实现BCD码的浮点运算以及十六进制数和十进制数的转换。BASIC52语言能和MCS-51汇编语言混合使用，

(4)高性能的8XCX52系列 在8052的基础上，采用CHMOS工艺，并将MCS-96系列中的一些I/O部件如：高速输入/输出(HIS/HSO)。A/D转换器、脉冲宽度调制、看门狗定时器等移植进来构成新一代MCS-51产品，80C252/87C252/83C252是MCS-51目前系列中的最新产品。PHILIPS公司生产的8XC552系列即为此类产品。目前此类单片机在我国已得到了较为广泛的应用。

(5)低功耗高性能的89C51 北京集成电路设计中心推出的BI/Atu89C51单片机，是一个低功耗、高性能含有4K字节快擦写可编程/擦除只读存储器的8位CMOS单片机，时钟频率高达20MHz，与8031的引脚和指令系统完全兼容。芯片上的EPROM允许在线(+5V)电擦除、电写入或采用通用的非易失存储编程器对程序存储器重复编程。此外，BI/Atu89C51还支持由软件选择的两种掉电工作方式，非常适用于电池供电或其他要求功耗低的场合。由于芯片内的4K程序存储器可在线或用编程器重复编程，受到设计者的欢迎，并得到较为广泛的应用。

2.1.2 AT89C51的结构

ATMEL公司的89系列单片机是ATMEL公司的8位Flash单片机[1]。这个系列单片机最吸引人的特点就是在片内含有Flash存储器，因此，它有

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