基于PIC单片机的流水灯控制设计研究 精灵论文.doc

基于 PIC 单片机的流水灯控制设计研究黄莎（孝感学院新技术学院信息工程系，湖北 孝感 432100）5摘要：流水灯实际上是一个带有八个发光二级管的单片机最小应用系统。通过编写程序控制 单片机 I/O 口的电平高低变化，来实现发光二极管的亮和灭。本文以 PIC 单片机为控制核心 来控制流水灯，介绍了单片机控制流水灯的软硬件设计过程，给出了硬件电路的设计思路。 关键词：智能控制；流水灯；单片机中图分类号：TP7910The design of the control in the water light based on PICHuang Sha(Information Engineering department of New Technology school , Xiaogan college, HuBei XiaoGan 432100)15Abstract: The watered light is a light emitting diode with a single chip eight smallestapplications.For achieve the light-emitting diode light and out,the microcontroller control I / O ports high and low level changes by writing process.In this paper, the water light was controled by the core of PIC microcontroller. the computer control software and hardware design process light water given hardware design ideas.20Keywords:Intelligent Control; Light water; SCM0引言随着自动化技术以及应用电子技术的飞速发展，单片机以其控制功能强、体积小、可靠 性高、价格低廉等优点，被广泛应用到各个领域，对各行各业的产品更换和技术改造都起到25重要的推动作用。流水灯控制，作为自动化技术最基本的控制，对于单片机爱好者入门以及 进阶都起了不可替代的作用。文中从实际应用出发，从硬件和软件两个方面，研究了采用 PIC 单片机控制流水灯的设计方法1。1流水灯硬件电路设计本设计是基于自动化课程实验要求，采用 PIC18F458 为控制核心单元，通过对单片机30最小系统进行 I/O 口外扩，实现对 8 个发光二极管（LED）循环点亮的功能。1.1 最小系统设计1.1.1PIC18F458 单片机简介PIC18F458 是由美国微芯公司推出的 PIC 单片机系列产品，首先采用了 RISC 结构的嵌 入式微处理器，其高速度、低电压、低功耗、大电流 LCD 驱动能力和低价位等都体现出单35片机产业的新趋势。现在其产量已经越居世界第二位，仅次于摩托罗拉公司。现今的 PIC 单片机已经是世界上最具有影响力的嵌入式微控制器之一。PIC 系列单片机与其他系列单片 机相比，有它独特的优势：哈佛总线结构；指令单字节化；精简指令集技术；寻址方式简单； 功耗低；外接电路简单等特点。PIC18F458 具有 Flash Program 程序记忆功能，可以重复烧写程序，适合于教学、开发40新产品等用途；该芯片具有高达 2MB 的程序存储器、4KB 的数据存储器、是微芯公司推出作者简介：黄莎，（1989-），女，大专，应用电子技术，自动化技术. E-mail: 372067993qq.com的机遇 8 位的高性能 RISC 指令系统、哈佛总线的单片机2。 图 1 是 PIC18F458 的封装形式。45图 1 PIC18F458 引脚图Fig. 1 pin diagram of PIC18F4581.1.2PIC18F458 最小系统设计 所谓最小系统，即能使单片机正常工作的电路设计，通常需要根据单片机资料进行合理50的配置，实现单片机的正常运行。最小系统不能实现单片机各个模块的工作，但是能够通过外扩达到数据通信，AD 转换等功能的完成。 图 2 为 PIC18F458 最小系统电路图。该系统采用 4M 石英晶振，电源采用 5V 直流电对单片机供电，实现单片机正常运行。 如图所示，单片机扩展接口有 CAN 模块和 SCI 模块，是为以后外扩提供接口，本文只对 I/O55口做出设计，通讯接口暂不作论述。图 2 最小系统电路Fig.2 Minimum system circuit601.2 电源模块设计单片机需要+5V 供电，本设计采用 LM2576 电源模块，对外接+24V 供电单元进行转换， 为单片机提供电源。LM2576 是一款供电十分稳定，输入范围大，输出范围小的电源模块， 在自动化控制中应用的十分广泛3。图 3 为电源模块电路图。65图 3 电源模块电路Fig.3 Power module circuit1.3 I/O 扩展电路设计流水灯实验设计的核心功能即为 I/O 扩展设计，通过对 I/O 引脚的高低电平的设置，实70现外围 LED 电路的亮和灭。图 4 为 LED 电路图。一共有 8 个 LED 循环点亮，本文涉及到 篇幅，图示部分显示为 4 个 LED。图 4 LED 电路图75Fig.4 LED circuit2流水灯控制软件设计单片机的工作实现由硬件和软件部分共同构成，在第一节中，硬件电路构建完成，这一 节将通过软件编程实现流水灯的设计。上述电路接上电源后，我们还不能看到 8 个 LED 循 环点亮，在此，我们需要对 PIC 单片机的 I/O 端口进行配置，编写软件程序，来实现需要得80到的现象4。2.1 I/O 端口介绍PIC18F458 有 5 个通用 I/O 端口，其中有些 I/O 引脚可以为外围模块复用。一般来说， 当外围模块使能时，它就不能作为一般的通用 I/O 引脚使用。I/O 端口电路的协调工作和数据的有效传输主要通过 2 个特殊的功能寄存器来管理，每85个端口都有三个寄存器：TRIS 寄存器（数据方向寄存器），PORT 寄存器（数据寄存器）， LAT 寄存器（输出数据锁存器）。任何 I/O 端口的基本功能和特殊功能都必须通过相应的设 置和初始化。90951001051102.2 开发工具介绍对于 PIC 单片机，我们采用的事 MPLAB C18 编译器，它是适用于 PIC18 单片机的独立 而优化的 ANSIC 编译器。此编译器是一个 32 位 Windows 平台应用程序，与 Microchip 的 MPLAB IDE 完全兼容。它允许使用在线仿真器，MPLAB ICD2 在线调试器或 MPLAB SIM 软件模拟器进行源代码调试5。2.3 流水灯程序设计MPLAB C18 支持 C 语言编程，作为一个单片机设计者，C 语言以其易学，易懂等优点 在编程技术中得到了广泛使用6。本文以 C 语言实现流水灯的程序设计。程序设计如下：3/*功能* 本程序实现 C 口控制发光二极管循环右移，实现追灯功能：先 Q8 点亮，其次是 Q7 点 亮，只到 Q1 点亮，然后 Q8，周而复始循环进行*/#include “pic18.h”/PIC18 系列头文件int i=0;/定义延时所用循环变量int LED;/定义 C 口输出数据寄存器main()CMCON=0X07;/关比较器TRISC=0X00;/设置 C 口所有引脚为输出PORTC=0XFF;/ C 口所有引脚为高电平，8 个发光二极管全灭LED=0X80;/控制 Q8 点亮的数据While(1)115120125PORTC=LED;/ 数据取反，C 口引脚输出低电平点亮二极管For(i=0;i<0x3FFF;i+)i=i;/延时程序，使发光二极管有足够的点亮时间 LED=LED>>1;/ 将显示数据右移一位，为下一次显示做准备 if(LED=0X00)LED=0X80;/ 控制 Q8 点亮的数据经烧写入单片机后在线仿真得知，硬件电路和软件程序的设计能够实现流水灯的功能， 实验表明，本设计硬件电路和软件程序都取得了成功，实现了预定的功能。3结论本文给出了流水灯控制的设计过程，以自动化实验为研究背景，对流水灯的原理做出了 研究，应用单片机为控制核心，从硬件和软件两方面对流水灯的设计做出了论述，实验结果 表明，单片机运行稳定，流水灯控制效果良好，具有一定的理论价值和实验价值。参考文献 (References)1301351 康华光. 电子技术基础模拟部分M. 北京：高等教育出版社，1999. 2 胡寿松. 自动控制原理M. 北京：科学出版社，2000.3 刘和平. PIC18FXXX 单片机程序设计及应用M. 北京航空航天大学出版社，2005. 4 韩燕. 单片机原理及接口技术M. 北京：电子工业出版社，2005.5 郑黎明. 新型单片机课程实验系统开发及应用M. 南京：东南大学出版社，2005. 6 李红丽. 传感与检测技术M. 北京：高等教育出版社，2000.