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1、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
2、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 w
3、riting 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
4、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
5、 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
6、，大专，应用电子技术，自动化技术. E-mail: 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
7、 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
8、 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
9、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
10、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
11、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;i1;/ 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
12、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.