单片机 彩灯控制器的设计.doc

本科生课程设计 论文 辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术课程设计 论文 课程设计 论文 题目 题目 彩灯控制器设计彩灯控制器设计 院 系 院 系 电气工程学院电气工程学院 专业班级 专业班级 学学 号 号 学生姓名 学生姓名 指导教师 指导教师 起止时间 起止时间 本科生课程设计 论文 I 本科生课程设计 论文 II 摘 要 近年来 彩灯在美化城市中起着不可忽视的主要作用 因此作为城市 家庭 装饰品的彩灯的需求越来越大 当然对于彩灯的技术和彩灯显示的花样等也越来 越高 但是目前市场上各式各样的 LED 灯多半是采用全硬件电路实现 这样的 设计电路复杂 功能单一和成本高等局限性 所以本设计采用 AT89C51 单片机 作为核心部件 与按键 开关等较少的辅助硬件电路相结合 利用软件实现对 24 个 LED 彩灯进行控制 根据用户需要可以编写若干种亮灯模式 本设计具有体积 小 硬件少 电路结构简单 适用场合广 易操作 成本低 节约资源 关键词 单片机 AT89C51 彩灯控制 关键词 4 本科生课程设计 论文 III 目 录 第 1 章 绪论 1 1 1 彩灯发展来源 1 1 2 国内外发展现状 1 1 3 存在问题和解决方案 2 第 2 章 课程设计方案 2 2 1 概述 2 2 2 系统任务分析 2 2 3 方案确定 2 2 4 主要器件选择 3 2 4 1 单片机的选择 3 2 4 2 数据存储的选择 3 第 3 章 硬件设计 5 3 1 单片机最小系统设计 5 3 2 按键电路 6 3 3 显示电路 7 3 4 数据存储电路 7 3 5 电源转换电路 8 第 4 章 软件设计 10 4 1 系统总体图 10 4 2 彩灯四级闪烁控制程序 11 4 3 彩灯十级递增递减闪烁控制程序 12 4 4 彩灯显示方式 12 第 5 章 系统模拟调试结果及说明 14 第 6 章 误差分析 16 第 7 章 课程设计总结 17 参考文献 18 本科生课程设计 论文 IV 附录 硬件总电路图 19 附录 系统程序 20 本科生课程设计 论文 0 第 1 章 绪论 1 1 彩灯发展来源 彩灯 又名花灯 是中国普遍流行 具有极高艺术价值的汉族传统工艺品 彩灯艺术也就是灯的综合性的装饰艺术 中国彩灯 饮誉古今 自贡灯会 久负 盛名 随着社会生产力的发展 人类开始用动植物和矿物的油蜡来作采光的灯 周礼 司恒氏 载 凡邦之大事 供烛庭燎 烛麻烛也 可见 周朝就有了烛灯 到 了战国 灯的制造工艺蓬勃发展 这在屈原 楚辞 中就有所表述 兰膏明烛 华铜错 汉代是铜灯制作的鼎盛时期 西京杂记 载 汉高祖入咸阳宫 秦有青玉五枝灯 高七尺五寸 下作蟠螭 口衔灯 燃则鳞甲皆动 焕炳若列星 盈盈 到了唐朝 元宵放灯发展成盛况空前的灯市 京城 作灯轮高二十丈 衣以锦绮 饰以金银 燃五万盏灯 簇之如花树 这之后 各地花灯活动尤为 盛行 1 2 国内外发展现状 中国古代彩灯文化就有了很大的发展 新中国成立后 彩灯艺术得到了更大 的发展 特别是随着我国科学技术的发展 彩灯艺术更是花样翻新 奇招频出 传统的制灯工艺和现代科学技术紧密结合 将电子 建筑 机械 遥控 声学 光导纤维等新技术 新工艺用于彩灯的设计制作 把形 色 光 声 动相结合 思想性 知识性 趣味性 艺术性相统一 自贡灯会这门古老的艺术更加绚丽多 彩 中国彩灯在国内外已声名鹊起 先后得到国内外数十个地区和城市的邀请 还将继续赴国内外展出 2005 年 9 月 1 日 德国慕尼黑奥林匹克体育场成了灯的 海洋 中国自贡大型灯展在这里隆重开幕 自贡灯展气势之磅礴 灯组之奇巧 工艺之精湛 地方风情之浓烈 令来宾们叹为观止 观众穿过迎宾门 只见满目 的灯山光海 珠阁琼楼 龙游凤舞 21 组大型彩灯组成了灯彩的大观园 灯光的 交响诗 那些根据中国名胜 古典名著 神话传说等题材制作的大型彩灯如天坛 九龙壁 西游记场景 七仙女与董永 十二生肖 八仙过海 刘姥姥进大观园 巨大的瓷龙灯 孔雀开屏等等 无不让德国观众惊叹中国彩灯的精美壮观以及自 贡人巧夺天工的构思和技艺 流连在灯廊灯亭中 倘佯在灯树灯花下 使来宾们 宛如步入梦幻般的境界 彩灯在世界各地得到了很大的应用 已经成为人们日常 本科生课程设计 论文 1 生活中的一种装饰用品 它美观大方 尤其在节日期间 倍增节日气氛 它蕴涵 着丰富的文化底蕴 被广泛地应用于各种店面的装饰 变换无穷的彩灯样式 给 城市增添活力 吸引着人们的注意力 深受人民的喜爱 在日常生活中 人们还 将彩灯摆放成各种图案 增添美感 在技术方面 大多数彩灯都是全硬件设计 但是随着电子技术的发展 应用 系统向着小型化 快速化 大容量 重量轻的方向发展 单片机技术的应用引起 电子产品及系统开发的巨大变革 国际灯具行业现代化产品设计的潮流是 减少 产品的尺寸 以减少材料的投入 现代社会对产品的开以制造最重要的着眼点是 经济 和 环境保护 单片机或者 PLC 的应用也是当前的主流 1 3 存在问题和解决方案 虽然彩灯在的发展有利很长的时间 并且得到了很大的发展 到目前的国内 外彩灯的应用已经进入了人们最普通的日常生活中 各式各样的彩灯层出不穷 花样各式各样 为节日等活动增加了气氛 深受人们的喜爱 但是目前市场上各 式各样的 LED 灯多半是采用全硬件电路实现 这样的设计电路复杂 功能单一和 成本高等局限性 在自动化空前发展的新世纪 这样的设计最终会被前进的潮流 所遗忘 所以本设计采用单片机 AT89C51 作为核心元件 在开关 按钮的配合下 通过软件设计控制彩灯的闪烁快慢和点亮的图案 并且自编的灯光显示方式可以 储存 掉电不丢失 本设计具有体积小 硬件少 电路结构简单 适用场合广 易操作 成本低 很好的解决了全硬件电路的缺点 本科生课程设计 论文 0 第 2 章 课程设计方案 2 1 概述 本设计是基于 AT89C51 单片机的彩灯控制系统 实现对 LED 彩灯的控制 本 方案以 AT89C51 单片机作为主控核心 与键盘模块 彩灯开关控制模块和数据存 储模块组成核心主控制模块 在主控模块上设有 6 个按键 4 个开关和 32 个 LED 显示器 彩灯闪烁速度可以改变 24 个彩灯显示方式也可以改变 2 2 系统任务分析 本设计主要设计可对户外装饰用彩灯进行控制的控制器 具有以下功能 灯 光闪烁的快慢可以用四个开关控制 即控制四级快慢 如当 s1 合上时 灯光亮 闪最慢 当 s4 合上时 灯光亮闪最快 灯光闪烁的快慢还可采用两个按键 键和 键 的方式控制灯光快慢亮闪显示 控制十级速度 1 9 每按一下 键 级数加 1 灯光流动速度逐级加快 每按一下 键 级 数减 1 灯光流动速度逐级减慢 可工作于自编的灯光显示方式 按下相应编码 彩灯以对应的显示方式显示 自编的灯光显示方式可存储 掉电不丢失 要求手动选择彩灯闪烁速度 所以 我们采用 4 个开关与单片机的 P1 口连 接来控制彩灯闪烁速度的不同 通过检测按键接口电平的高低来判断开关是否闭 合 从而选择彩灯的闪烁速度 再选择两个按键来控制十级彩灯闪烁速度 通过 一个按键来增加彩灯闪烁速度 另一个按键来降低彩灯的闪烁速度 另外还必须 有 4 个按键来选择彩灯显示方式 按下不同的按键 彩灯的显示方式不同 此外 还必须有 LED 显示电路 我们采用 P1 口作为输出 连接 3 个 74LS573 以及二十 四个小灯进行控制 2 3 方案确定 本设计系统采用 AT89C51 八位机作为核心单元进行控制 采用开关选择灯光 闪烁的快慢 4 个开关接到单片机的 P0 口 还可以通过键盘实现灯光闪烁的快慢 的十级控制 另个按键分别是闪烁加快键和闪烁减慢键 并且自己可以编写 4 种 显示方式 在按下相应的键后会显示不同的图案 并且这些自编的灯光闪烁方式 通过 ROM 存储 系统框图如图 2 1 所示 本科生课程设计 论文 1 图 2 1 系统总体方案图 2 4 主要器件选择 本设计主要用到的器键有单片机 数据存储器 开关 按钮 键盘和灯 对 这些器件的主要选择如下所述 2 4 1 单片机的选择 本设计选择的 AT89C51 单片机是一种带 4K 字节 FLASH 存储器 FPEROM Flash Programmable and Erasable Read Only Memory 的低电压 高性能 CMOS 8 位微处理器 是一种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 和闪速存储器组合在单个芯片中 ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器 AT89C51 提供以下标准功能 4k 字节 Flash 闪速存储器 128 字节内部 RAM 32 个 I O 口线 两个 16 位定时 计数器 一个 5 向量两级中断结构 一个全双工串 行通信口 片内振荡器及时钟电路 同时 AT89C51 可降至 0Hz 的静态逻辑操作 并支持两种软件可选的节电工作模式 空闲方式停止 CPU 的工作 但允许 RAM 定时 计数器 串行通信口及中断系统继续工作 掉电方式保存 RAM 中的内容 但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位 AT89C51 成为 很多微机开发的主干 因为它的功能强大价格低廉 所以得到了广泛的应用 2 4 2 数据存储的选择 24C16B 是一个有 16kbit 2048 字节的 EEPROM 存储器 其内部共分 8 块 每块 16 页 每页 16 字节 其读写时序符合 I2C 规程 器件发送数据到总线上 则定义为发送器 器件从总线上接收数据 则定义为接收器 由主器件 MCU AT89C51 灯开关控制模块 键盘接口模块 24 彩灯显示模块 数据存储模块 本科生课程设计 论文 2 控制总线 并产生串行时钟 SCL 控制总线的传送方向 并产生开始和停止条件 24C16 为从器件 无论主从器件 接受 1 个字节后必须发送一个确认信号 ACK 读写时序主器件发出开始信号后 紧接着发送读写控制字节 格式 1010B2 B1 B0W R 其中最高 4 位 1010 是从器件为 EEPROM 时的代码 由 Philips 公司的 规程决定 B2 B1 B0 是内部存储区 8 个块的选择位 W 0 代表写命令 CI 2 R 1 代表读命令 主器件接收到应答位后再发送读写字节的绝对地址 0 xXXX 其 实就是其所在块的相对地址 即发送 0 x0XX 即可 接收到应答位后 主器件再 发送要写的字节数据或是接收字节数据 24C16B 的主要参数如表 1 所示 表 1 24C16B 主要参数 格式 存储器RAM 存储器类型FRAM Ferroelectric RAM 存储容量 16K 2K x 8 速度 1MHz 接口I2C 2 线串口 电压 电源 4 5 V 5 5 V 工作温度 40 C 85 C 封装 外壳8 SOIC 0 154 3 90mm 宽 本科生课程设计 论文 3 第 3 章 硬件设计 3 1 单片机最小系统设计 AT89C51 是一种最常用的单片机 带 4K 字节 FLASH 存储器的低电压 高性能 CMOS 8 位微处理器 并且带 2K 字节闪存可编程可擦除只读存储器 任何单片机 都必须有最小系统 与单片机最小系统有关的几个引脚功能如下 1 RST 复位输入 当振荡器工作时 RST 引脚出现两个机器周期以上高电平 将使单片机复位 2 EA VPP 外部访问允许 当 EA 信号为低电平时 对 ROM 的读操作限定在 外部程序存储器 而当 EA 信号为高电平时 则对 ROM 的读操作是从内部程序存 储器开始 并可延至外部程序存储器 3 XTAL1 振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端 4 XTAL2 振荡器反相放大器的输出端 复位是任何单片机的初始化操作 单片机要想从起始地址 0000H 运行 必须有 可靠地复位电路 同时复位电路很容易受到外界扰动 因此复位电路必须具有一 定的抗干扰能力 复位电路具有上电复位和手动复位两种功能 本系统选择上电 自动复位与手动复位相结合的复位方法 51 系列单片机为高电平复位 在 RST 复位端接一个电容到 Vcc 和一个电阻到地 形成一个 RC 充放电回路 以此保证 在上电时 RST 有足够时间的高电平进行复位 在实际电路中 考虑到复位的可靠 性 电源和晶振的稳定时间 参数漂移等 复位时间必须要有裕度 单片机晶振电路也是单片机能开始独立工作所需要的最基本的外部电路 单 片机每条指令的运行都是严格按照机器周期来执行的 而机器周期就是由晶振电 路提供的 晶振产生时钟频率 电容帮助晶振起振以及对频率起微调作用 为了 在计算时钟 串口通信波特率等运算中能够得到一个整数 计算方便和结果精确 本设计选择 22 1184MHZ 的晶振及 30pF 的电容 单片机最小系统的电路图如图 3 1 所示 本科生课程设计 论文 4 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0 0 AD0 39 P0 1 AD1 38 P0 2 AD2 37 P0 3 AD3 36 P0 4 AD4 35 P0 5 AD5 34 P0 6 AD6 33 P0 7 AD7 32 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 P3 0 RXD 10 P3 1 TXD 11 P3 2 INT0 12 P3 3 INT1 13 P3 4 T0 14 P3 7 RD 17 P3 6 WR 16 P3 5 T1 15 P2 7 A15 28 P2 0 A8 21 P2 1 A9 22 P2 2 A10 23 P2 3 A11 24 P2 4 A12 25 P2 5 A13 26 P2 6 A14 27 U1 AT89C51 5V C1 22pF C2 22pF X1 12M R1 1kC3 100pF R2 1k 图 3 1 AT89C51 单片机最小系统 3 2 按键电路 当某个按键被动作的时候应该是此按键所对应的引脚接地 也就是电平由高 电平变为低电平 本设计用到十个按键 分别接到 P0 0 P0 7 和 P2 0 P2 1 工 作时候处理器扫描着十个引脚 如果电平变为低电平 则此引脚接通 然后经过 软件去抖动 此按键动作完成 执行相应的程序 电路如图 3 2 所示 图 3 2 按键电路图 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0 0 AD0 39 P0 1 AD1 38 P0 2 AD2 37 P0 3 AD3 36 P0 4 AD4 35 P0 5 AD5 34 P0 6 AD6 33 P0 7 AD7 32 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 P3 0 RXD 10 P3 1 TXD 11 P3 2 INT0 12 P3 3 INT1 13 P3 4 T0 14 P3 7 RD 17 P3 6 WR 16 P3 5 T1 15 P2 7 A15 28 P2 0 A8 21 P2 1 A9 22 P2 2 A10 23 P2 3 A11 24 P2 4 A12 25 P2 5 A13 26 P2 6 A14 27 U1 AT89C51 R1 10k R2 10k R3 10k R4 10k R5 10k R6 10k R7 10k R8 10k R9 10k R10 10k 5V 本科生课程设计 论文 5 3 3 显示电路 本设计中彩灯选择的是 LED 灯 是一种能够将电能转化为可见光的固态的半 导体器件 它可以直接把电转化为光 LED 的心脏是一个半导体的晶片 晶片的 一端附在一个支架上 一端是负极 另一端连接电源的正极 使整个晶片被环氧 树脂封装起来 半导体晶片由两部分组成 一部分是 P 型半导体 在它里面空穴 占主导地位 另一端是 N 型半导体 在这边主要是电子 但这两种半导体连接起 来的时候 它们之间就形成一个 P N 结 当电流通过导线作用于这个晶片的时候 电子就会被推向 P 区 在 P 区里电子跟空穴复合 然后就会以光子的形式发出能 量 这就是 LED 灯发光的原理 而光的波长也就是光的颜色 是由形成 P N 结的 材料决定的 它的基本结构是一块电致发光的半导体材料芯片 用银胶或白胶固 化到支架上 然后用银线或金线连接芯片和电路板 然后四周用环氧树脂密封 起到保护内部芯线的作用 最后安装外壳 所以 LED 灯的抗震性能好 24 个 LED 灯组合在一起 三个一组的组合 所以一共 8 组 每组的三个灯同时动作 在图中每组用一个灯代替 电路连接如图 3 3 所示 图 3 3 LED 彩灯显示电路 3 4 数据存储电路 24C16B 是一个有 16 kbit 2 048 字节的 EEPROM 存储器 其内部共分为 8 块 每块 16 页 每页 16 字节 其读写时序符合 IC 规程 器件发送数据到 总线上 则定义为发送器 器件从总线上接收数据 则定义为接收器 由主器件 MCU 控制总线 并产生串行时钟 SCL 控制总线的传送方向 并产生开始和 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0 0 AD0 39 P0 1 AD1 38 P0 2 AD2 37 P0 3 AD3 36 P0 4 AD4 35 P0 5 AD5 34 P0 6 AD6 33 P0 7 AD7 32 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 P3 0 RXD 10 P3 1 TXD 11 P3 2 INT0 12 P3 3 INT1 13 P3 4 T0 14 P3 7 RD 17 P3 6 WR 16 P3 5 T1 15 P2 7 A15 28 P2 0 A8 21 P2 1 A9 22 P2 2 A10 23 P2 3 A11 24 P2 4 A12 25 P2 5 A13 26 P2 6 A14 27 U1 AT89C51 R11 220 R12 220 R13 220 R14 220 R15 220 R16 220 R17 220 R18 220 5V D1 LED RED D1 LED RED D1 LED RED D1 LED RED D1 LED RED D1 LED RED D1 LED RED D1 LED RED 本科生课程设计 论文 6 停止条件 24C16 为从器件 无论主从器件 接受 1 个字节后必须发送一个确 认信号 ACK 电路连接图如图 3 4 所示 图 3 4 程序存储器连接图 3 5 电源转换电路 每个元件都应该工作在自己的额定电压下 不然会无法工作或者烧坏元件 单片机工作在 5V 的直流电压下 本设计把 220v 交流电源送入三端稳压器 LM7805 稳压 输出 5V 稳恒直流电 作为各元件的工作电压 电路图如图 3 5 所示 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0 0 AD0 39 P0 1 AD1 38 P0 2 AD2 37 P0 3 AD3 36 P0 4 AD4 35 P0 5 AD5 34 P0 6 AD6 33 P0 7 AD7 32 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 P3 0 RXD 10 P3 1 TXD 11 P3 2 INT0 12 P3 3 INT1 13 P3 4 T0 14 P3 7 RD 17 P3 6 WR 16 P3 5 T1 15 P2 7 A15 28 P2 0 A8 21 P2 1 A9 22 P2 2 A10 23 P2 3 A11 24 P2 4 A12 25 P2 5 A13 26 P2 6 A14 27 U1 AT89C51 SCK 6 SDA 5 WP 7 U2 24C16B I2C SDA SCL TRIG 本科生课程设计 论文 7 图 3 5 电源电路图 TR1 TRAN 2P2S BR1 2W005G C1 120uF C2 120uF C3 100nF VI 1 VO 3 GND 2 U1 7805 C4 50uF 本科生课程设计 论文 8 Y 灯光显示方式按键动作 图 4 1 系统总体流程图 第 4 章 软件设计 4 1 系统总体图 开始 系统初始化 方式 1方式2 方式 3 方式 4 储存 Y N 闪烁速度按键动作 S1 S2 S3S4速度 速度 闪烁 最快 闪烁 最慢 S3 闪烁 s1 S4 闪烁 s2 闪烁速 度增加 闪烁速 度最慢 N 本科生课程设计 论文 9 本设计软件编程采用 C 语言进行编程 C 语言是一门通用计算机编程语言 应用广泛 C 语言的设计目标是提供一种能以简易的方式编译 处理低级存储器 产生少量的机器码以及不需要任何运行环境支持便能运行的编程语言 现在对单 片机的开发主要都用的是 C 语言 所以这儿也采用 C 对软件部分进行编程 本设计软件部分包括四级灯光闪烁部分 逐级增减灯光闪烁素的 四种灯光 显示方式 总体系统流程图如图 4 1 所示 4 2 彩灯四级闪烁控制程序 控制彩灯的闪烁速度 主要的是用定时实现的 S1 按下时速度最慢 灯点亮 时中间的定时时间长 S2 S3 按下时定时时间依次变短 当 S4 按下时定时最短 闪烁最快 要实现这些流程图如图 4 2 所示 x 和 y 为任意数 图 4 2 彩灯四级闪烁流程图 开始 按键动作 引脚输出低电平 定时 xs 引脚输出高电平 定时 ys 本科生课程设计 论文 10 4 3 彩灯十级递增递减闪烁控制程序 通过一个 按键和一个 按键控制灯光闪烁速度 当按 按键时 闪烁速度闪烁变快 按 按键时闪烁速度变慢 一共有十级速度可调控 彩 灯十级递增递减框图如图 4 3 所示 x y 图 4 3 彩灯十级递增递减闪烁控制程序 4 4 彩灯显示方式 方式一为 1 2 3 4 组灯亮 5 6 7 8 组灯灭 延时 xs 后 1 2 3 4 组灯灭 5 6 7 8 组灯亮 延时 ys 后返回 流程图如图 4 4 所示 开始 按键 动作 引脚输出低电平 定时 xs 引脚输出高电平 定时 ys 按键 动作 引脚输出低电平 定时 xs 引脚输出高电平 定时 zs 本科生课程设计 论文 11 方式二为 1 3 5 7 组灯亮 2 4 6 8 组灯灭 延时 xs 后 1 3 5 7 组灯灭 2 4 6 8 组灯亮 延时 ys 后返回 流程图如图 4 5 所示 方式 3 为流水灯 第一组亮 1 秒后灭 第二组接着亮 1 秒后灭 一直到第八 组亮 1 秒后灭 然后循环显示 方式 4 为边沿所有灯亮 1 秒后中间的灯亮 1 秒 然后循环显示 返回 开始 1 2 3 4 组灯亮 5 6 7 8 组灯灭 定时 x 秒 定时 y 秒 开始 返回 图 4 4 模式一流程图 图 4 5 模式二流程图 1 2 3 4 组灯灭 5 6 7 8 组灯亮 1 3 5 7 组灯亮 2 4 6 8 组灯灭 定时 x 秒 1 3 5 7 组灯灭 2 4 6 8 组灯亮 定时 y 秒 本科生课程设计 论文 12 第 5 章 系统模拟调试结果及说明 每一个设计都应该进行仿真调试来证明设计是否正确 本设计在硬件电路制 作完成后 在软件中编写程序 编译通过后 生成文件 利用 Proteus 软件 将 生成的文件下载到单片机中 LED 灯显示出效果 根据显示的情况可以判断设计 的可行性 从仿真结果来看 实际效果达到了自己所期望的效果 此仿真侧重于对前三种彩灯显示方式的仿真 因为闪烁的仿真没法用图片来 描述 所以此处不多做仿真介绍 彩灯显示方式 1 的仿真结果如图 5 1 所示 从图中可以看出此时是第 1 2 3 4 组灯亮 5 6 7 8 组灯灭的状态 达到了我们设计的要求 图 5 1 彩灯显示方式 1 仿真图 彩灯显示方式 2 的仿真图如图 5 2 所示 从图中可以看出此时是第 1 3 5 7 组灯亮 2 4 6 8 组灯灭的状态 达到了我们设计的要求 图 5 2 彩灯显示方式 2 仿真图 本科生课程设计 论文 13 彩灯显示方式 3 的仿真图如图 5 3 和图 5 4 所示 从图中可以看出此时是第 3 组灯亮 其他组灯灭的状态 接下来就是第四组灯亮 其他组灯灭的状态 达 到了我们设计的要求 图 5 3 第三组灯亮 其他组灯灭 图 5 4 第四组灯亮 其他组灭 本科生课程设计 论文 14 第 6 章 误差分析 本设计中的主要误差来自于电源的设计 一个系统的误差分析是恒量性能指 标的必要前提条件 只有充分考虑系统各部分的误差才能使系统更好地满足设计 性能要求 电源在 220V 的输入电压后 经过整流灯输出 5V 直流电压 我们可以 采用 Multisim 进行仿真 可以客观的观察到输出的电压为 5 002V 则绝对误差 为 在误差允许的范围内是可行的 所以本设计基本达到了002 0 5 002 5 设计要求 电源电路电压输出值如图 6 1 所示 图 6 1 电源电路电压输出图 本科生课程设计 论文 15 第 7 章 课程设计总结 本设计是对户外装饰用彩灯进行控制 采用 AT89C52 作为控制核心 利用其 体积小 功能强 可靠性高 并具有较大的灵活性和可扩展性的特点 连接独立 按键输入动作指令 来达到控制彩灯闪烁快慢和显示方式的目的 并且通过扩展 存储器保存彩灯显示方式 掉电不丢失 通过 LED 灯显示设计效果 采用了 8 组 24 个 LED 彩灯进行显示 连接方式为共阳极 最终用 proteus 进行了仿真 客观 的观察到了本设计的可行性 软件编程采用 C 语言编程 编译方式简易 C 也是 目前微机软件开发主流的编程方式 本设计设计过程中出现的最大的问题就是程序编写问题 因为程序编写的错 误导致最后仿真时候 LED 灯不按预想的要求动作 最后经过多次的修改才达到了 我们所要求的结果 本设计利用微处理器 AT89C51 单片机实现对彩灯的闪烁速度控制和显示方式 控制 改变了市场上大多数彩灯显示为全硬件连接的方式 本设计具有体积小 硬件少 电路结构简单 适用场合广 易操作 成本低灯优点 并且自编的灯光 显示方式可以储存 掉电不丢失 但是本设计还有很大的提升空间 比如可以增 加灯的数量 增加到成千上万个灯 就可以显示更广的图案 还可以多增加彩灯 显示方式 本设计中的显示方式都是最基本的显示方式 所以在以后可以增加更 多花样的显示 总而言之 本设计在一定程度上起到了作用 值得推广 但是还 有很大的修改空间 本科生课程设计 论文 16 参考文献 1 周国运 单片机原理及应用 第二版 北京 中国水利水电出版社 2009 2 陈梓城 模拟电子技术基础 第五版 北京 高等教育出版社 2009 3 陈正义 单片机控制实习 第二版 北京 人民邮电出版社 2006 4 姚富安等 实用电子实际基础 第四版 北京 理工大出版社 2008 5 梅丽凤等 单片原理及接口技术 第三版 北京 北京交通大学出版社 2009 6 郭天祥 新概念 51 单片机 C 语言教程 M 北京 电子工业出版社 2009 6 宋戈 黄鹤松 员玉良等 51 单片机应用开发范例大全 M 人民邮电出版社 2012 本科生课程设计 论文 17 附录 硬件总电路图 附录 系统程序 include R1 10k R2 10k R3 10k R4 10k R5 10k R6 10k R7 10k R8 10k R9 10k R10 10k 5V XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0 0 AD0 39 P0 1 AD1 38 P0 2 AD2 37 P0 3 AD3 36 P0 4 AD4 35 P0 5 AD5 34 P0 6 AD6 33 P0 7 AD7 32 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 P3 0 RXD 10 P3 1 TXD 11 P3 2 INT0 12 P3 3 INT1 13 P3 4 T0 14 P3 7 RD 17 P3 6 WR 16 P3 5 T1 15 P2 7 A15 28 P2 0 A8 21 P2 1 A9 22 P2 2 A10 23 P2 3 A11 24 P2 4 A12 25 P2 5 A13 26 P2 6 A14 27 U1 AT89C51 R11 220 R12 220 R13 220 R14 220 R15 220 R16 220 R17 220 R18 220 5V SCK 6 SDA 5 WP 7 U2 24C16B I2C SDA SCL TRIG D1 LED RED D1 LED RED D1 LED RED D1 LED RED D1 LED RED D1 LED RED D1 LED RED D1 LED RED TR1 TRAN 2P2S BR1 2W005G C1 120uF C2 120uF C3 100nF VI 1 VO 3 GND 2 U1 7805 C4 50uF 5V C1 22pF C2 22pF X1 12M R1 1kC3 100pF R2 1k 本科生课程设计 论文 18 include 变量定义 define DELAY TIME 550 unsigned char change change1 change2 unsigned char i j sbit P00 P0 0 sbit P01 P0 1 sbit P02 P0 2 sbit P03 P0 3 sbit P04 P0 4 sbit P05 P0 5 sbit P06 P0 6 sbit P07 P0 7 sbit P17 P1 7 sbit P27 P2 7 sbit P32 P3 2 sbit P33 P3 3 sbit P34 P3 4 sbit P35 P3 5 sbit P36 P3 6 sbit P37 P3 7 函数声明 void de lay void void lig rotate1 void void lig rotate0 void void lig circle void void lig jump void void lig circle light void void lig all put out void void Delay us int time void Delay ms int time 主函数 void main void 本科生课程设计 论文 19 while 1 if p00 0 如果按键 S1 按下 P0 moshi1 模式 1 工作 if p01 0 如果按键 S2 按下 P0 moshi2 模式 2 工作 if p21 0 如果按键 S3 按下 P0 moshi3 模式 3 工作 if p03 0 如果按键 S4 按下 P0 moshi4 模式 4 工作 if p04 0 如果按键 S5 按下 P0 kuai1 闪烁最快 if p05 0 如果按键 S6 按下 P0 kuai2 闪烁稍慢 if p06 0 如果按键 S7 按下 P0 kuai3 闪烁稍慢 if p07 0 如果按键 S8 按下 P0 kuai4 闪烁最慢 shanshuo 模式 1 void moshi1 void change 0 xff for i 0 i 7 i change 1 SBUF change TI 0 while TI P10 1 本科生课程设计 论文 20 P10 0 Delay ms DELAY TIME lig put out 模式 2 void moshi2 uchar n change 0 x55 change1 0 xaa for i 0 i n i SBUF change TI 0 while TI P10 1 P10 0 Delay ms DELAY TIME SBUF change1 TI 0 while TI P10 1 P10 0 Delay ms DELAY TIME lig put out 模式 3 void