PWM控制LED亮度单片机课程设计.docx

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PWM控制LED亮度单片机课程设计

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）

摘要

目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。

导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。

更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。

因此，单片机的学习、开发与应用尤为重要。

而51单片机是各类单片机中最为典型和最具代表性的一种。

本实验是基于MCS-51系列单片机所设计的，以单片机芯片AT89C52作为核心控制器，通过硬件电路的制作以及软件程序的编制，实现PWM控制LED的亮度。

关键词：

AT89C51、PWM、LED

1项目概述和要求1

1.1单片机基础知识1

1.3项目设计任务与设计思路3

2系统设计5

2.2元件清单5

2.2.1AT89C51芯片5

2.2.2LED7

2.2.3其它元件8

3软件设计9

3.1程序9

4系统的仿真与调试11

4.1硬件调试11

4.2软件调试12

4.3软硬件调试12

5总结14

参考文献15

1项目概述和要求

1.1单片机基础知识

单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。

概括的讲，一块芯片就成了一台计算机。

单片机具有体积小、功能强、应用面广等优点，目前正以前所未见的速度取代着传统电子线路构成的经典系统，蚕食着传统数字电路与模拟电路固有的领地。

它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。

同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。

现在，这种单片机的使用领域已十分广泛。

彩电、冰箱、空调、录像机、VCD、遥控器、游戏机、电饭煲等无处不见单片机的影子，单片机早已深深地融入我们每个人的生活之中。

单片机能大大地提高这些产品的智能性，易用性及节能性等主要性能指标，给我们的生活带来舒适和方便的同时，在工农业生产上也极大地提高了生产效率和产品质量。

单片机按用途大体上可分为两类，一种是通用型单片机，另一种是专用型单片机

增强型的单片机集成了如AD转换器、PMW（脉宽调制电路）、WDT（看门狗）、有些单片机将LCD（液晶）驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。

甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。

此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。

现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD（表面封装）越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。

1.3项目设计任务与设计思路

设计任务：

基于电位器控制LED亮度

设计思路：

LED一般是恒流操作的，如何改变LED的亮度呢？

答案就是PWM控制。

在一定的频率的方波中，调整高电平和低电平的占空比，即可实现。

比如我们用低电平点亮一个LED灯，假设我们把一个频率周期分为10个时间等份，如果方波中的高低电平占空比是9：

1，这是就是一个比较暗的亮度，如果方波中高低电平占空比是0：

10，这时，全部是高电平，灯是灭的。

如果占空比是5：

5，就是一个中间亮度，如果高低比是9：

1，是一个比较亮的亮度，如果高低是10：

0，这时全部是低电平，就是最亮的。

实际上应用中，电视屏幕墙中的几十百万LED象素都是这样控制的，而且每一个象素都有红绿蓝3个LED，每个LED可以变化的亮度是几百到几万或者更多的级别，以实现真彩色的显示。

还有在您的手机中，背光灯的亮度如果是可以变化的，也应该是这种工作方式。

目前的城市彩灯也有很多都使用了LED，需要控制亮度是也是PWM控制。

2系统设计

2.1系统电路原理图

图2-1利用PWM信号控制LED亮度的驱动电路

2.2元件清单

2.2.1AT89C51芯片

AT89C51芯片图如下图2-2-1所示。

图2-2-1AT89C51芯片图

①简介：

AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000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，AT89C2051是它的一种精简版本。

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。

2.2.2LED

◆LED灯显示的原理

原理：

LED是英文lightemittingdiode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。

LED结构图如下图所示发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。

在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。

PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。

这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。

当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。

图2-2-1LED实物图

图2-2-2LED电路图

2.2.3其它元件

其它元件图如下图2-6所示。

图2-2-3其它元件图

3软件设计

3.1程序

#defineucharunsignedchar定义一下方便使用

#defineuintunsignedint

#defineulongunsignedlong

#include

{

uintn;

RCAP2H=0xF3;赋T2的预置值，溢出1次是11200秒钟

RCAP2L=0x98;

TR2=1;启动定时器

ET2=1;打开定时器2中断

EA=1;打开总中断

while

（1）程序循环

{;主程序在这里就不断自循环，实际应用中，这里是做主要工作

for（n=0;n<50000;n++）;每过一会儿就自动加一个档次的亮度

scale++;

if（scale==10）scale=0;

}

}

11200秒定时器2中断

timer2（）interrupt5

{

staticuchartt;tt用来保存当前时间在一秒中的比例位置

TF2=0;

tt++;

if（tt==10）每1120秒整开始输出低电平

{

tt=0;

if（scale!

=0）这里加这一句是为了消除灭灯状态产生的鬼影

P1=0x00;

}

if（scale==tt）按照当前占空比切换输出高电平

P1=0xff;

}

4系统的仿真与调试

4.1硬件调试

单片机软件仿真系统Proteus介绍：

图4-1ISIS启动界面

图4-2  单片机属性的设定

硬件调试分为静态调试和动态调试，对于硬件调试而言，只要认真焊接，硬件一般不会出现什么问题的。

静态调试一般采用的工具是万用表，它是在用户系统未工作时的一种硬件检测。

动态调试是在用户系统工作的情况下发现和排查错误的一种硬件检测。

调试步骤是：

首先把电路分为若干模块，调试过程中与该模块无关的元件可以不加考虑，这样可把故障限定在一定的范围内；故障清除后，把各个模块合在一起进行联调，即可完成整个硬件调试工作。

4.2软件调试

KeilμVision2开发环境介绍：

Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件。

Keil提供包括C编译器,宏汇编，连接器，库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案。

通过一个集成开发环境μVision2将这些部分组合在一起。

软件调试是通过对程序的汇编、连接、执行来发现程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以排除纠正的过程。

4.3软硬件调试

软硬件联调是指把调试无误的软件程序烧制进单片机芯片内部，通上电源后，检查硬件工作是否有预期的效果，如果没有则需要检测软件是否在实现功能上有欠缺。

若有错误，通过改写软件来调试，直至达到预期效果，则设计圆满成功。

本课程设计调试结果如下图4-3所示。

图4-3调试结果图

5总结

经过将近一个星期的课程设计，PWM控制LED的亮度设计基本完成，系统功能基本实现，测试运行也基本正常。

该系统基本上完成了模拟PWM控制LED的亮度。

当然这个系统还存在许多有待完善的地方：

功能相对较少，有待于添加，比方说时钟与闹钟功能；界面设计得不够精致完美；

这次课程设计的时间虽然不算很长，但使我对很多东西有了更深刻的认识。

总结如下：

1．单片机基础知识要熟练掌握。

2．查阅资料和阅读相关文献的重要性，充分利用网络这个大的资料库。

.3..向同学请教的重要性以及团队协作的重要性。

4.勤动手的重要性，自己动手，丰衣足食！

在一次次调试代码的过程中，我才明白“代码不是写出来的，是调试出来的”的道理。

5.对待任何事情都要有耐心和恒心，遇到问题要冷静地思考，积极找出症结所在，逐个解决。

通过本次课程设计，我更深刻的认识到了教学实践在大学课程中的重要性，同时也发觉到了自己在学习方面存在的许多不足之处，在以后的学习中我会努力改进这些不足，不断提高自己的动手实践能力。

基于电位器控制LED亮度

要求：

1利用单片机控制AD采集电位器电压

2根据电位器电压值大小控制LED灯亮度

3led的亮度控制采用PWM

参考文献

[1]康华光，陈大钦.电子技术基础—模拟部分（第五版）[M].北京：

高等教育出版社，2005

[2]李朝青.单片机原理及接口技术（第3版）[M].北京航空航天大学出版社，2005

[3]兰吉昌.51单片机应用设计百例.[M].北京：

化学工业出版社，2009

[4]view.?

fr=ala0_1_1

[5]

[6]丁元杰单片微机原理与应用（第3版）机械工业出版社，2009

[7]

毕业论文通用格式分类号：

无锡职业技术学院

毕业设计（论文）

题目（团队课题要注明“团队”二字）

英文并列题目

所在团队

答辩委员会主任主答辩人

二零15年3月

毕业设计（论文）开题报告

毕业设计（论文）任务书

年月日

设计类建议格式一：

封面

开题报告

任务书

摘要、关键词（含中英文）

第一章序言

1.1XXX

1.2XXX

……

第二章XXX工艺设计

2.1XXX

2.2XXX

……

第三章XXX参数确定及计算

3.1XXX

3.2XXX

……

第四章XXX夹具设计

4.1XXX

4.2XXX

……

第N-1章XXX

N-1.1XXX

N-1.2XXX

……

第N章结论

小结与致谢

参考文献

毕业设计附录目录：

1.机械加工工艺流程图

2.机械加工工艺过程卡

3.机械加工工艺工艺卡

4.机械加工工艺工序卡

5.被加工零件图

6.夹具装配图

7.夹具零件图

8.其他系统图

9.其他原理图

10.零件三维造型图

11.夹具三维造型图

12.设计（作品）实物图

13.设计（作品）实物

14.开题报告

15.专业翻译材料

16.企业证明

17.与企业合作开发的技术服务合同

18.四技服务项目验收表

19.毕业设计（论文）指导记录表

20.毕业答辩评审表

表2毕业设计（论文）评阅教师评价表

表3毕业设计（论文）答辩记录表

表4毕业设计（论文）答辩评价表

表4毕业设计（论文）综合评价表

设计类建议格式二：

封面

开题报告

任务书

摘要、关键词（含中英文）

第一章绪论

1.1XXX课题的背景及意义

1.2XXX国内外研究现状

1.3XXX技术特点

1.4XXX课题研究的内容

……

第二章XXX系统的总体设计

2.1XXX系统整体方案设计思路

2.2XXX

……

第三章XXX系统的硬件设计

3.1XXX系统硬件设计思路

3.2XXX

……

第四章XXX系统的电路设计

4.1XXX系统电路设计思路

4.2XXX

……

第五章XXX系统的软件设计

5.1XXX系统软件设计思路

5.2XXX

……

第六章XXX系统的监控中心设计

6.1XXX系统监控中心设计思路

6.2XXX

……

第N-1章XXX

N-1.1XXX

N-1.2XXX

……

第N章总结与展望

小结并致谢

参考文献

毕业设计附录目录：

1.XXX系统的总体设计图

2.XXX系统的硬件设计图

3.XXX系统的电路设计图

4.XXX系统的软件设计方框图

5.软件光盘

6.其他系统图

7.其他原理图

8.设计（作品）实物图

9.设计（作品）实物

10.开题报告

11.专业翻译材料

12.企业证明

13.与企业合作开发的技术服务合同

14.四技服务项目验收表

15.毕业设计（论文）指导记录表

16.毕业答辩评审表

表2毕业设计（论文）评阅教师评价表

表3毕业设计（论文）答辩记录表

表4毕业设计（论文）答辩评价表

表4毕业设计（论文）综合评价表

论文版面格式：

无锡市机电五金行业市场调查

（三号、宋体、加粗、居中、1.5倍行距）

摘要：

（小五号，黑体）无锡位于长三角地区，近年来机电五金行业发展迅猛。

通过对无锡机电五金市场的调查，从调查目的、调查对象、调查范围、调查方式、调查内容等方面，大致了解了无锡机电五金行业的市场经营的现状、从业人员的现状以及电子商务应用的情况。

（小五号、楷体、单倍行距）

关键词：

（小五号，黑体）机电五金行业；市场调查；无锡市（小五号、楷体、单倍行距、分号相隔）

MarketresearchonWuxielectromechanical”体）

Abstract:

（加粗）Havenotintolocatetogrowtriangleregion,themachinegivesorgetsanelectricshockadevelopmentinrecentyearsfastfierce.Passtheinquisitionthattherightnessmachineelectricitymachineelectricityofthemarketconductofpresentconditionandtheappliedcircumstanceoftheelectroniccommerceofpresentcondition,employee.（小五号、TimesNewRoman、单倍行距）

Keywords:

（加粗）Themachineelectricity,Marketresearch,WuxiCity（小五号、TimesNewRoman、单倍行距、英文分号相隔）

一、绪论

（标题1：

无缩进、三号、黑体、1.5倍行距；日语为“明朝体”，英语等外语用“TimesNewRoman”体）

（一）调查目的

（标题2：

首行缩进2字符、小四号、黑体、1.5倍行距；日语为“明朝体”，英语等外语用“TimesNewRoman”体）

受无锡市机电五金行业协会委托，无锡职业技术学院经济管理系于2007年对五金市场经营环境进行了调查。

通过这次调查主要是为了更好的了解该地区的机电五金的市场格局，主要销售的产品，市场的经营状况及产品的需求状况。

目的则是为了能够建立相互关联、相互影响、相互景气的一个机电市场大市场，能够形成一个采购生产、销售配送、物流服务一条龙的一个全国区域性的大市场。

（正文：

首行缩进2字符、小四号、宋体、1.5倍行距；日语为“明朝体”，英语等外语用“TimesNewRoman”体）

（二）调查范围

调查的是嘉泰地区及周边、锡沪西路以北、康桥丽景花园以及东绛地区。

一共我们调查了240户商铺，有效问卷是200份。

（见表1）

表1：

调查范围及问卷情况

（表标题：

居于表格上方、居中、小五号、楷体）

地区

走访的数量

被调查者数量

有效问卷

嘉泰市场及周边地区

200户

95户

85份

（表格居中；表内文字：

五号、宋体、居中、1.5倍行距）

二、机电五金市场现状的描述

（一）市场经营现状

在调查的400家企业当中，愿意接受调查的企业共有200家，包括53家制造企业和147家流通企业。

（见图1

图1：

企业的属性划分表

（图标题：

居于图下方、居中、小五号、楷体）

以下是制造企业和流通企业的基本情况。

（正文：

首行缩进2字符、小四号、宋体、1.5倍行距；日语为“明朝体”，英语等外语用“TimesNewRoman”体）

1、流通业企业（标题3：

首行缩进2字符、小四号、楷体、加粗、1.5倍行距；日语为“明朝体”，英语等外语用“TimesNewRoman”体）

（1）民营企业居多（标题4：

首行缩进2字符、小四号、楷体、1.5倍行距；日语为“明朝体”，英语等外语用“TimesNewRoman”体）

三、结论

四、参考文献

页面设置及装订要求：

1、页边距：

上2.5cm，下2.5cm，左3cm，右2cm；

2、装订要求：

左侧装订

参考文献格式

参考文献

（四号、黑体、无缩进）

参考文献部分字体采用宋体小5号，其著录格式下面分别示例说明：

（专著标注示例）[1]陈浩元.科技书刊标准化18讲[M].北京：

北京师范大学出版社，2000.

（期刊文献标注示例）[2]许强，强力，吴宏亮，等.砂田水热及减尘效应研究[J].宁夏大学学报：

自然科学版，2009，30

（2）：

.

（学位论文标注示例）[3]张永虎.Bα空间上算子逼近[D].银川：

宁夏大学，1997.

（英文期刊标注示例）[4]BANGS.Activeearthpressurebehindretainingwalls[J].JournalofGeotechnicalEngineering,1985,111（3）:

.

（会议论文标注示例）[5]HELDM，KLOSOWSKIJTJT，MITCHELLJSB.Evaluationofcollisiondetectionmethodsforvirtualrealityflythroughs[C]ProceedingsoftheSenenthCanadianConferenceonComputationalGeometry,Quebec:

Spring,1995:

.

（专利标注示例）[6]于广云，李宏波.塌陷区抗变形公路路面结构：

中国，ZL.3[P]..

（电子文献标注示例）[7]中国科学院水利部水不保持研究所.黄河流域水文泥沙数据库[DBOL].[].hyduserindex.jsp.

参考文献必须是学生本人真正阅读过，以近期发表的杂志类文献为主，且要与论文工作直接有关，未公开发表的资料请勿引用，参考文献写作格式为：

[序号]作者.题名或书（刊）名[文献类型].出版地：

出版单位，出版年份（月份或期数）

注：

1、文献类型有：

M-专著，C-论文集，N-报纸文章，J-期刊文章，D-学位论文，R-报告，S-标准，P-专利。

对于专著、论文集中的析出文献用单字母“A”标识，对于其他未说明的文献类型，采用单字母“Z”标识。

2、参考文献若为引用网络资源，则写作格式为：

页眉、页脚：

页眉显示：

无锡职业技术学院

毕业设计（论文）说明书

页脚显示：

第9页共24页

毕业设计（论文）装订规范

毕业设计（论文）文本按下列次序装订成册：

封面；

毕业设计（论文）开题报告；

毕业设计（论文）任务书；

毕业设计摘要（含中英文、关键词）（毕业论文在其文中已有，不须单独列出）

毕业设计（论文）目录；

正文；

参考文献；

附录；

一、     编写要求

毕业设计（论文）文稿必须用A4（210mm*297mm）白纸打印。

打印时，要求纸的四周留足空白边缘，以便装订、复印。

每一页上方（天头）和左侧（订口）分别留25mm，下方（地脚）和右侧（切口）分别留20mm。

毕业设计（论文）一律左侧装订。

（一）前置部分

1.封面：

封面包括设计（论文）题目、学院名称、专业班级、学生姓名、指导教师姓名及职称等几项内容。

（1）题目:

设计（论文）题目应该用简短、明确的文字写成，通过标题把毕业设计（论文）的内容、专业特点概括出来。

题目字数要适当，一般不超过30个字。

如果有些细节必须放进标题，为避免冗长，可以设副标题，把细节放在副标题里。

（2）学院名称、专业班级、学生姓名、指导教师姓名及职称等几项内容如实填写。

2.目录:

目录是毕业设计（论文）的篇章名目，要按顺序写清楚设计（论文）构成部分和章、节的名称。

要求列至二级目录。

3.摘要：

摘要是论文的内容不加注释和评论的简短陈述。

摘要应具有独立性和自含性，即不阅读论文的全文，就能获得必要的信息。

摘要中有数据、有结论，是一篇完整的短文，可以独立使用。

摘要应说明研究工作目的、实验方法、结果和最终结论等，重点是结果和结论。

中文摘要一般不少于400字；外文摘要不少于350个实词。

如遇特殊需要，字数可略多。

摘要中一般不用图、表、化学结构式，非公知公用的符号和术语。

4.关键词：

关键词是为了文献标引工作从论文中选取出来的以表示全文主题内容信息款目的单词或术语。

每篇论文选取3-8个词作为关键词，以显著的字符另起一行，排在摘要的左下方。

尽量用《汉语主题词表》等词表提供的规范词。

关键词之间空二格。

（二）主体部分

1．引言：

简要说明研究工作的目的、范围、相关领域的前人工作和知识空白、理论基础和分析、研究设想、研究方法和实验设计、预期结果和意义等。

2．正文：

正文是作者对研究工作的详细表述。

其内容包括：

问题的提出，基本观点，解决问题的基本方法，必要的数据和图表，以及通过研究得出的结果与对结果的讨论等。

正文字数一般为1万—1.5万左右，但对具有独特见解的论文不限字数。

（1）文中所用的符号、缩略词、制图规范和计量单位，必须遵照国家规定的标准或本学科通用标准。

作者自己拟订的符号、记号缩略词，均应在第一次出现时加以说明。

（2）图：

毕业设计（论文）中的图包括曲线图、构造图、示意图、图解、框图、流程图、记录图、布置图、地图、照片、图版等。

所有的图应编排序号，序号一律用阿拉伯数字分别依序连续编排。