51单片机呼吸灯实验报告

呼吸灯

1 功能与技术分析

呼吸灯就是让LED灯的闪烁像呼吸一样，时呼时吸，时亮时暗，利用LED的余辉和人眼的暂留效应，看上去和人的呼吸一样。可以展示出各种酷炫的图像。

1.1 呼吸灯的实现效果

使用调制的方法，灯在高速闪烁时人眼是看不出来的，每个循环给闪烁的熄灭时间加1，灯就会慢慢变暗，在设置熄灭时间加到一定程度就开始减一，就会渐渐变亮了。使得LED灯按照顺序逐渐改变亮度。

1.2 功能分析

灯光在微电脑控制之下完成由亮到暗的绝剑变化，感觉就像是在呼吸。广泛应用与数码产品，起到装饰和指示工作效果。目前被广泛用于手机之上，并成为各大品牌新款手机的卖点之一。

1.3 技术分析

用C语言编程实现PWM(脉宽调制)输出驱动LED，逐渐增加PWM的占空比从而实现LED模拟呼吸的过程，即渐亮再渐暗再渐亮再渐暗……如此往复，再利用LED的余辉和人眼的暂留效应，

看上去就和人的呼吸一样。

2 硬件基础与设计

整个系统的搭建，由以下元器件组成：

1、12MHz晶振一个；

2、stc89c51单片机一个；

3、30pf无极性电容2个；

4,、按钮一个；

5、10K电阻一个；

6、10uf有极性电容一个；

7、洞洞板一个；

8、LED灯若干。

2.1 基于51单片机的最小系统的设计

STC89C51RC是采用8051核的ISP（In System Programming）在系统可编程芯片，最高工作时钟频率为80MHz，片内含8K Bytes 的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，具有在系统可编程（ISP）特性，配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部，省去了购买通用编程器，而且速度更快。STC89C51RC系列单片机是单时钟/机器周期(1T)的兼容8051 内核单片机，是高速/ 低功耗的新一代8051 单片机，全新的流水线/精简指令集结构,内部集成MAX810 专用复位电路。

组成部分包括：

1、一个八位中央处理器CPU；

2、一个片内震荡电路，时钟电路产生时钟信号，频率越高，速度越快；

3、128B的RAM。51中共有256BRAM单元，后面128B是寄存器；

4、4KB的ROM；

5、2个16位定时器/计数器；

6、32条可编程的I/O线，4个8位并行I/O端口P0、P1、P2、P3；

7、一个全双工串行口；

8、5个中断源，两个外部中断源、两个定时器/计数器、中断源、一个串行中断源。

2.2 时钟电路

系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。stc89C51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是放大器的输入端和输出端。放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容C3和C4构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此，此系统电路的晶体振荡器的值为12MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为30μF。

2.3 复位电路

复位是由外部的复位电路来实现的。片内复位电路是复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期的S5P2，由复位电路采样一次。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。

2.4 电源电路

STC89c51的工作电压为5v，本任务中采用USB转串口供电，方便。其中有两个引脚是数据通信的。

2.5 呼吸灯

采用普通蓝色雾状LED小灯泡，电压范围2.7V—4V之间。电流约为20mA。为保护LED灯，每个LED灯均串联了一个10K 的电阻。

2.6 程序下载电路

用USB转串口线把电脑的USB口和单片机的串口连接;USB 的rxd接单片机的txd，USB的txd接单片机的rxd。

3 软件基础与设计

3.1 Keil uVision4集成开发环境的认识

2009年2月发布Keil uVision4，Keil uVision4引入灵活的窗口管理系统，使开发人员能够使用多台监视器，并提供了视觉上的表面对窗口位置的完全控制的任何地方。新的用户界面可以更好地利用屏幕空间和更有效地组织多个窗口，提供一个整洁，高效的环境来开发应用程序。新版本支持更多最新的ARM芯片，还添加了一些其他新功能。

2011年3月ARM公司发布最新集成开发环境RealView MDK 开发工具中集成了最新版本的Keil uVision4，其编译器、调试工具实现与ARM器件的最完美匹配。

Keil uVision4 的主要特点如下：

最新的Keil uVision4 IDE，旨在提高开发人员的生产力，实现更快，更有效的程序开发。

uVision4引入了灵活的窗口管理系统，能够拖放到视图内的任何地方，包括支持多显示器窗口。

uVision4在μVision3 IDE的基础上，增加了更多大众化的功能。

·多显示器和灵活的窗口管理系统

·系统浏览器窗口的显示设备外设寄存器信息

·调试还原视图创建并保存多个调试窗口布局

·多项目工作区简化与众多的项

3.2 Keil uVision4项目的创建

与其他软件开发类似，在呼吸灯项目开发中，首先在Keil uVision4集成开发环境中创建一个项目。

新建一个项目，选择对应的cup型号，本例程中选择AT89C51。然后在新建一个文件，保存格式为.c格式。如图所示：

项目新建好以后可以编写相应的代码程序。

3.3 程序的编写

3.3.1 延时函数

呼吸灯的形成原理是呼吸灯开的时候，以非常快的速度开-关-开-关，并逐渐加大开的时间比率，减小关的时间比率。呼吸灯关的时候，以非常快的速度开-关-开-关，并逐渐加大关的时间比率，减小开的时间比率。涉及到开关的时间，就需要一个延时函数。

void Delay(unsigned int t)

{

while(--t);

}

主函数中传递一个值给延时函数，然后通过while循环，参数一直自减。cup 一直在处理这个参数的值，从而形成一段延时。延时的长短取决于参数值的大小。每执行一次9us。

3.3.2 逐渐变暗

通过for循环控制LOW和CYCLE的值，逐渐增大低电平的延时时长，直到500，总耗时4.5*10^3us。

for(PWM_LOW=1;PWM_LOW

{

P0=0x00;

P1=0X00;

P2=0X00;

Delay(PWM_LOW);

P0=0XFF;

P1=0xff;

P2=0XFF;

Delay(CYCLE-PWM_LOW);

}

3.3.3 逐渐变亮

同逐渐变暗原理相同，逐渐减小变暗的时间即可实现。

for(PWM_LOW=CYCLE-1;PWM_LOW>0;PWM_LOW--)

{

P0=0x00;

P1=0x00;

P2=0x00; //点亮LED

Delay(PWM_LOW);

P0=0XFF;

P1=0xff;

P2=0XFF; //熄灭LED

Delay(CYCLE-PWM_LOW); //主循环中添加其他需要一直工作的程序，延时长度，600次循环中从599减至1

4 代码

#include

void Delay(unsigned int t); //函数声明

unsigned int z,y;

void main (void)//主函数

{

unsigned int CYCLE=500,PWM_LOW=0;//定义周期并赋值

while (1) //主循环

{

/*--------整排LED灯呼吸---------*/

P0=0x00;

P1=0x00;

P2=0x00;

Delay(200);//加延时，可以看到熄灭的过程（下面程序同理）

for(PWM_LOW=1;PWM_LOW

P0=0x00;

P1=0x00;

P2=0x00;

Delay(PWM_LOW);

P0=0xff;

P1=0xff;

P2=0xff;

Delay(CYCLE-PWM_LOW);

}

P0=0xff;

P1=0xff;

P2=0xff;

for(PWM_LOW=CYCLE-1;PWM_LOW>0;PWM_LOW--) //与逐渐变亮相反的过程

{

P0=0x00;

P1=0x00;

P2=0x00; //点亮LED

Delay(PWM_LOW);

P0=0xff;

P1=0xff;

P2=0 xff; //熄灭LED

Delay(CYCLE-PWM_LOW); //主循环中添加其他需要一直工作的程序，延时长度，600次循环中从599减至1

}

}

}

void Delay(unsigned int t) {

while(--t);

}