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1、名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -燕山高校课程设计说明书题目：节日彩灯掌握器设计学院（系） :_ 年级专业: _ 第 1 页,共 16 页 - - - - - - - - - 学号 :_ 同学姓名:_ 指导老师:_ 答辩日期:_ 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -燕山高校课程设计（论文）任务书院（系）：基层教学单位：自动化系学 号 同学姓名 专业（班级）设计题目 节日彩灯掌握器设计设计 1 开头,按此键就灯
2、开头流淌（由上而下）技 2 停止,按此键就停止流淌,全部灯为暗；术 3 上,按此键就灯由上向下流淌；参 4 下,按此键就灯由下向上流淌；数设 计 要 求1、说明书一份,不少于6000 字 如打印用B5 纸,小四号字,汉字采纳宋体,英文及数字采纳Times New Roman ,单倍行距, 上边距 2.6 厘米,下边距 2.2厘米,左右边距各2.3 厘米,标出页码；2、说明书次序：封面、任务书、摘要、目录、正文、结论、参考文献、评审意 见表3、说明书封面与内容需一样打印或本人手抄,图表清楚,字迹工整；4、完成 A2 图纸一张；工 作量1、说明书一份不少于6000 字,可手写也可打印；2、A2 图
3、纸一张,手工绘图；3、参考文献不少于3 篇；第一周：工1、确定系统总体设计方案（包括方案的挑选说明）；修正、2、对所需元件进行选型；作其次周：计4、完成运算机、 外设及被控设备的连接、调试、 检验和运算机软件编程；划改进系统的硬、软件设计；5、编写说明书一份,绘制A2 图纸一张；6、完成课程设计考核,评分；反馈掌握理论 、单片机原理与应用 、半导体变流技术 、电力拖动及自参动化、电子技术 、运算机掌握 、制图、运算机原理 、微机掌握原理考及应用、电力电子技术 、运算机操作系统 、运算机掌握系统等课程教资课书及相关专业报纸、杂志和论文；料指导老师签字 胡硕、赵广磊 基层教学单位主任签字 刘福才细
4、心整理归纳 精选学习资料 第 2 页,共 16 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -摘要节日彩灯是生活中经常的装饰物品,是我国普遍流行的传统的民间的综合工艺品；彩灯艺术也是灯的综合性的装饰艺术；在当今社会里,彩灯已经成为我们生活当中的一部分,能给我们带来视觉上的享受,仍能美化我们的生活；彩灯掌握器主要是通过产生有规律变化的脉冲信号来实现彩灯的各种变化,他集中的应用了单片机、LED、自动掌握等技术,是典型的基于单片机的电子产品；本文以 stm32
5、单片机为掌握核心,采纳模块化的设计方案,运用 LED彩灯、按键等组成电路,实现才在开启时满意不一样的闪亮方法及方式；按 K1开头,按此键就灯开头流淌（由上而下）；K2停止,按此键就停止流淌,全部灯为暗；K3上,按此键就灯由上向下流淌； K4下,按此键就灯由下向上流淌；通过按键能便利使用者挑选不 一样的亮法；并用仿真软件进行仿真按不同的方式点亮 LED；仍有就是这 节日彩灯的制作成本低、精确度高、装调简单,为节日增加气氛,具肯定 的市场价值,因此制作了此节日彩灯；关键词：节日彩灯；单片机；LED；设计；仿真细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第
6、 3 页,共 16 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -目 录1 概述 12任务要求 1 2 2 4 5 7 7 8 10 10 11 第 4 页,共 16 页 - - - - - - - - - 3硬件电路分析 3.1 产品介绍 3.2 特点 3.3 系统作用 4设计与论证 4.1 总体流程图设计 4.2 按键模块设计 5 心得体会 6 参考文献 7 程序设计代码 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - -
7、 - - - - - - - -一、概述 20 世纪兴起的单片机以其先天的便利、稳固的优点在现代电子技术电 路中占有越来越重要的位置；又有数字电路与模拟电路相比有显而易见的 稳固性；近年来,数字电路又有了庞大的进展； 可编程规律器件 （PAL、GAL等）的进展和普及最终使IC 的设计面对了用户（这是模拟电路无法做到的）,而这毫无疑问会给用户带来庞大的便利,从而奠定它在电子电路中的 对位；随着集成技术的进一步提高,各种新技术的显现和应用,人类历史横 跨数码时代向更进一步进展已显现在各大型相关企业的雄伟蓝图中；新世 纪里谁把握了新技术谁就得到了获胜的资本,也仅仅是资本而矣；新世纪 里电子行业的进展
8、速度令人窒息, 著名的摩尔定律更把很多人威吓在门外；可以展望,一个由数字构成的新世界即将显现；那将是人类文明的又一飞 跃,不仅可以获得良好的观看成效,而且可以省电（与全部彩灯始终全亮 相比）；近年来,随着人们生活水平的较大提高,人们对于物质生活的要求 也在逐步提高,不光是对各种各样的生活电器的需要,也开头在环境的幽 雅方面有了更高的要求；比如日光灯已经不能满意于我们的需要,彩灯的运用已经遍布于人们的生活中,从歌舞厅到卡拉 OK包房,从节日的庆贺到日常生活中的点缀；这些不紧说明白我们对生活的要求有了质的飞跃,也 说明科技在现实运用中有了较大的进展；彩灯是我国普遍流行的传统的民间的综合性的工艺品；
9、彩灯艺术也就 是灯的综合性的装饰艺术；新中国成立后,彩灯艺术得到了更大的进展,特殊是随着我国科学技术的进展,彩灯艺术更是花样翻新,奇招频出,传 统的制灯工艺；二、任务要求 1PD0: 开头 , 按此键就灯开头流淌（由上而下） ；2PD1: 停止 , 按此键就停止流淌 , 全部灯为暗；3PD2: 上, 按此键就灯由上向下流淌；4PD3: 下, 按此键就灯由下向上流淌；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页,共 16 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - -
10、 -三、硬件电路分析1.stm32 单片机（1）产品介绍在 STM32F105 和 STM32F107 互连型系列微掌握器之前,意法半导体已经推出 STM32 基本型系列、增强型系列、USB 基本型系列、互补型系列；新系列产品沿用增强型系列的 72MHz 处理频率；内存包括 64KB到 256KB 闪存和 20KB 到 64KB 嵌入式 SRAM ；新系列采纳 LQFP64 、LQFP100 和 LFBGA100 三种封装,不同的封装保持引脚排列一样性,结合 STM32 平台的设计理念,开发人员通过挑选产品可重新优化功能、存储器、性能和引脚 数量,以最小的硬件变化来满意个性化的应用需求；截至
11、2022 年 7 月 1 日,市面流通的型号有：STM32F103 “增强型 ”系列STM32F101“基本型 ”系列STM32F105 、STM3 2F107“ 互联型 ”系列增强型系列时钟频率达到 72MHz ,是同类产品中性能最高的产品；基本型时钟频率为 36MHz ,以 16 位产品的价格得到比 16 位产品大幅提升的性能,是 32 位产品用户的正确挑选；两个系列都内置 32K 到 128 K 的闪存,不同的是 SRAM 的最大容量和外设接口的组合；时钟频率 72MHz时,从闪存执行代码, STM32 功耗 36mA ,是 32 位市场上功耗最低的产品,相当于 0.5mA/MHz ；细
12、心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页,共 16 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页,共 16 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -（2）特点 内核： ARM32 位 Cortex-M3 CPU ,最高工作频率 72MHz ,1.25DMIPS/MHz ；单周期
13、乘法和硬件除法；储备 器：片上集成 32-512KB 的 Flash 储备器； 6-64KB 的 SRAM 存储器；时钟、复位和电源治理： 2.0-3.6V 的电源供电和 I/O 接口的驱动电压；上电复位（ POR ）、掉电复位（ PDR ）和可编程的电压探测器（PVD ）；4-16MHz 的晶振；内嵌出厂前调校的8MHz RC 振荡电路；内部 40 kHz的 RC 振荡电路； 用于 CPU 时钟的 PLL；带校准用于 RTC 的 32kHz 的晶 振；低功耗： 3 种低功耗模式：休眠,停止,待机模式；为 RTC 和备份寄 存器供电的 VBAT ；调试模式：串行调试（ SWD ）和 JTAG
14、接口；DMA ：12 通道 DMA 掌握器；支持的外设：定时器,ADC ,DAC ,SPI,IIC 和 UART ；3 个 12 位的 us 级的 A/D 转换器（16 通道）：A/D 测量范畴： 0-3.6V ；双采样和保持才能；片上集成一个温度传感器；2 通道 12 位 D/A 转换器：STM32F103xC,STM32F103xD,STM32F103xE 独有；最多高达 112 个的快速 I/O 端口：依据型号的不同,有 26,37,51,80,和 112 的 I/O 端口,全部的端口都可以映射到 除了模拟输入,全部的都可以接受 5V 以内的输入；16 个外部中断向量；最多多达 11 个
15、定时器： 4 个 16 位定时器,每个定时器有 4 个 IC/OC/PWM 或者脉冲计数器； 2 个 16 位的 6 通道高级掌握定时器：最多 6 个通道可用于 PWM 输出；2 个看门狗定时器（独立看门狗和窗口看门狗） ；Systick 定时器： 24 位倒计数器； 2 个 16 位基本定时器用于驱动 DAC ；最多多达 13 个通信接口：2 个 IIC 接口（SMBus/PMBus ）；5 个 USART 接口（ISO7816 接口,LIN,IrDA 兼容,调试掌握）；3 个 SPI 接口（18 Mbit/s ）,两个和 IIS 复用； CAN 接口（ 2.0B）； USB 2.0 全速接
16、口； SDIO 接口；ECOPACK 封装：STM32F103xx 系列微掌握器采纳 ECOPACK 封装 形式；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页,共 16 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -（3）系统作用1、集成嵌入式 Flash 和 SRAM 储备器的 ARM Cortex-M3 内核；和8/16 位设备相比, ARM Cortex-M3 32位 RISC 处理器供应了更高的代码效率；STM32F103xx 微掌握器带有一个嵌入式的
17、ARM 核,所以可以兼容全部的 ARM 工具和软件；2、嵌入式 Flash 储备器和 RAM 储备器：内置多达 512KB 的嵌入式Flash ,可用于储备程序和数据；多达64KB 的嵌入式 SRAM 可以以 CPU的时钟速度进行读写（不待等待状态）；3、可变静态储备器（ FSMC ）： FSMC 嵌入在STM32F103xC,STM32F103xD,STM32F103xE中,带有 4 个片选,支持四种模式： Flash,RAM,PSRAM,NOR 和 NAND ；3 个 FSMC 中断线经过OR 后连接到 NVIC ；没有读 /写 FIFO ,除 PCCARD 之外,代码都是从外部储备器执行
18、,不支持Boot ,目标频率等于 SYSCLK/2 ,所以当系统时钟是 72MHz 时,外部拜访依据 36MHz 进行；4、嵌套矢量中断掌握器 （NVIC ）：可以处理 43 个可屏蔽中断通道 （不包括 Cortex-M3 的 16 根中断线）,供应16 个中断优先级；紧密耦合的NVIC 实现了更低的中断处理推迟,直接向内核传递中断入口向量表地址,紧密耦合的 NVIC 内核接口,答应中断提前处理,对后到的更高优先级的中断进行处理,支持尾链,自动储存处理器状态,中断入口在中断退出时自动复原,不需要指令干预；5、外部中断 /大事掌握器（ EXTI ）：外部中断 /大事掌握器由用于 19条产生中断
19、/大事恳求的边沿探测器线组成；每条线可以被单独配置用于选择触发大事（上升沿,下降沿,或者两者都可以）,也可以被单独屏蔽；有一个挂起寄存器来保护中断恳求的状态；当外部线上显现长度超过内部APB2 时钟周期的脉冲时, EXTI 能够探测到；多达 16 个外部中断线；112 个 GPIO 连接到6、时钟和启动： 在启动的时候仍是要进行系统时钟挑选,但复位的时候内部 8MHz 的晶振被选用作 CPU 时钟；可以挑选一个外部的 4-16MHz的时钟,并且会被监视来判定是否胜利；在这期间,掌握器被禁止并且软件中断治理也随后被禁止；同时,假如有需要（例如遇到一个间接使用的晶振失败）, PLL 时钟的中断治理
20、完全可用；多个预比较器可以用于配置细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页,共 16 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -AHB 频率,包括高速 APBPB2 和低速 APB（APB1 ）,高速 APB 最高的 频率为 72MHz ,低速 APB 最高的频率为 36MHz ；7、电源供电方案： VDD ,电压范畴为 2.0V-3.6V ,外部电源通过 VDD 引脚供应,用于 I/O 和内部调压器；VSSA 和 VDDA ,电压范畴为 2.0-3.6
21、V ,外部模拟电压输入,用于ADC ,复位模块, RC 和 PLL,在 VDD 范畴之内（ADC 被限制在 2.4V ）,VSSA 和 VDDA 必需相应连接到 VSS 和 VDD ；VBAT ,电压范畴为 1.8-3.6V ,当 VDD 无效时为 RTC ,外部 32KHz 晶振和备份寄存器供电（通过电源切换实现）；8、电源治理：设备有一个完整的上电复位 （POR ）和掉电复位（PDR ）电路；这条电路始终有效, 用于确保从 2V 启动或者掉到 2V 的时候进行一些必要的操作；当 VDD 低于一个特定的下限VPOR/PDR 时,不需要外部复位电路,设备也可以保持在复位模式；设备特有一个嵌入的
22、可编程电压 探测器（ PVD）,PVD 用于检测 VDD,并且和 VPVD 限值比较,当 VDD 低于 VPVD 或者 VDD 大于 VPVD 时会产生一个中断；中断服务程序可以产生一个警告信息或者将MCU 置为一个安全状态； PVD 由软件使能；9、电压调剂：调压器有 3 种运行模式：主（ MR）,低功耗（ LPR ）和掉电； MR 用在传统意义上的调剂模式（运行模式）,LPR 用在停止模式,掉电用在待机模式：调压器输出为高阻,核心电路掉电,包括零消耗（寄存器和 SRAM 的内容不会丢失）；10、低功耗模式： STM32F103xx 支持 3 种低功耗模式,从而在低功耗,短启动时间和可用唤醒
23、源之间达到一个最好的平稳点；休眠模式：只有 CPU 停止工作,全部外设连续运行,在中断/大事发生时唤醒 CPU ；停止模式：答应以最小的功耗来保持 SRAM 和寄存器的内容； 1.8V 区域的 时钟都停止, PLL ,HSI 和 HSE RC 振荡器被禁能,调压器也被置为正常 或者低功耗模式；设备可以通过外部中断线从停止模式唤醒；外部中断源 可以使 16 个外部中断线之一, PVD 输出或者 TRC 警告；待机模式：追求 最少的功耗,内部调压器被关闭,这样 1.8V 区域断电；PLL,HSI 和 HSE RC 振荡器也被关闭；在进入待机模式之后,除了备份寄存器和待机电路,SRAM 和寄存器的内
24、容也会丢失；当外部复位（NRST 引脚）, IWDG 复位,WKUP 引脚显现上升沿或者 TRC 警告发生时,设备退出待机模式；进入停止模式或者待机模式时,TRC,IWDG 和相关的时钟源不会停止；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 10 页,共 16 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -四、设计与论证本方案主要是通过对基于单片机的多掌握、多闪耀方式的 LED 彩灯系统的设计 , 来达到本设计的要求；其硬件以单片机为核心掌握 , 由单片机最小系统、时
25、钟电路、发光二极管和独立按键组成；此设计方案中单片机的P1口接 4路按键掌握电路 , 实现彩灯花型的切换功能 , 单片机上的 P0口接 8 路 LED发光二极管组成彩灯电路 , 显示彩灯循环情形；1、总体流程图设计开头否 开头键按下？是正向循环停止键按下？是灯全灭否是正向键按下？否反向键按下？是反向循环是否停止键按下？否细心整理归纳 精选学习资料 正向键按下？否 第 11 页,共 16 页 是 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -2、按键模块设计 由
26、于在单片机按键操作中,存在按键抖动的问题,会造成取值不稳固 的情形,如下图即为按键操作波形 : 键按下按键操作波形所以必需考虑去抖动的问题,解决方法有如下两种：排除按键的抖动既可采纳硬件方法,也可采纳软件的方法；使用硬 件消抖的方式,需要在按键连接的硬件设计上增加硬件消抖电路,如采纳 R-S 触发器或 RC积分电路等；采纳硬件消抖方式增加了系 统的成本,而利用软件方式消抖就是比较经济的做法,但增加了软 件设计的复杂性；软件方式消抖的基本原理是在软件中对按键进行两次测试确认,即在第一次检测到按键按下后,间隔10ms左右再次检测该按键是否按下,只有在 两次都测到按键按下时才最终确认有键按下,从而排
27、除了抖动的影响；由于用软件方式消抖比较便利,比较经济,而硬件消抖即复杂又不经济,所以本次设计我们采纳的是软件消抖；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 12 页,共 16 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -功能说明： S1-开头,按此键,灯开头流淌（从上到下） S2-停止,按此键,灯停止流淌（灭灯） S3-上,按此键,灯从上而下流淌 S4-下,按此键,灯从下而上流淌细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -
28、 第 13 页,共 16 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -五、心得体会本次课程设计既要求我们对学问把握的坚固,又要求我们对学问能够 敏捷运用；从所涉及的学问面来说,它不仅要求我们运用所学过的学问仍 要求我们去查找,学习,借鉴其他科目或门类的学问；从时间上来说,这 次设计的时间是最长的,因此我们有足够的时间去重新温习学过的学问,更有充分的时间去搜集学习一些我们没有涉猎过的学问；这样不仅锤炼了 我们学习新学问的才能,同时也拓宽了我们的学问面；我们经过将近两周 的努力,最终完成本次创新课程设计,过程虽是辛苦
29、的,但从中我们却学 C 语言的系 到了很多东西；第一巩固了课上学习的理论学问,对于运算机 统化整体化有了更深的熟悉；整个设计过程最大的收成就是意识到理论知 识扎实的重要性,实践是建立在理论之上的,平常的基础学问很重要；另 外就是合作的重要性,每个人都有他的特长一个人难免有疏漏,只有大家 共同努力才能顺当的完成任务；通过本次课程设计, 提高了我的自学才能,提高了理论联系实际的能 力,把自己所学应用到试验中,对所用到的硬件有了更加深刻的懂得；同 时提高了我克服困难的信心和士气,为我今后的职业生涯打下了坚实的基 础；六、参考文献1、倪云峰著单片机原理与应用西安电子科技高校出版社出版 第 14 页,共
30、 16 页 2、莫正康著半导体变流技术机械工业出版社 出版3、边召海著运算机原理北京理工高校出版社出版细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -七、程序设计代码#include” stm32f10x.h”#include” delay.h”#include Uint8_t table =0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xfb,0xfd Void GPIO_Configurationvoid GPIO_InitTypeD
31、ef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmdRCC_APB2Periph_GPIOA| RCC_APB2Periph_GPIOD,ENABLE; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0; GPIO_Pin=GPIO_Pin_1; GPIO_Pin=GPIO_Pin_2; GPIO_Pin=GPIO_Pin_3; GPIO_InitStructure.GPIO_speed=GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_I
32、nitGPIOA,&GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0; GPIO_Pin=GPIO_Pin_1; GPIO_Pin=GPIO_Pin_2; GPIO_Pin=GPIO_Pin_3; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU; GPIO_InitGPIOD,&GPIO_InitStructure; Int mainvoid Uint8_t i; GPIO_Configuration; Delay_init72; 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - -
33、 - - - - - - - 第 15 页,共 16 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -While1 IfGPIO_ReadInputDataBitGPIOD,GPIO_Pin_0=0 delay_ms10; fori=0;i4;i+ GPIO_writeGPIOA,tablei; delay_ms500; IfGPIO_ReadInputDataBitGPIOD,GPIO_Pin_2=0 delay_ms10; fori=0;i=0;i- GPIO_writeGPIOA,tablei; delay_ms500; IfGPIO_ReadInputDataBitGPIOD,GPIO_Pin_1=0 delay_ms10 GPIO_SetBitsGPIOA,GPIO_Pin_0| GPIO_Pin_1| GPIO_Pin_2| GPIO_Pin_3; 细心整理归纳 精选学习资料 第 16 页,共 16 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -