电子设计报告 彩灯控制.doc

彩灯控制系统的设计基于AT89S52单片机的彩灯控制系统的设计1. 系统设计1.1设计要求一、任务：设计并制作一个彩灯控制系统二、要求：1、基本要求：（1）彩灯变化至少要有5种形式；（2）彩灯变化的速度要求可调；（3）彩灯变化时要配上相应的音乐。2、发挥部分 在完成基本要求的基础上，增加彩灯遥控功能。遥控功能包括：（1）遥控彩灯变化形式；（2）遥控彩灯变化速度；（3）遥控彩灯变化时的音乐。1.2总体设计方案1.2.1设计思路题目要求设计设计一个彩灯控制系统，要求彩灯变化要有5种形式，并且速度可调、配上音乐。于是我们采用单片机设计一个小型控制系统，以引脚输出来控制彩灯的亮灭，并由程序控制不同形式。音乐部分我们采用不同的音频芯片来配合不同形式的彩灯形式。遥控部分我们采用PT2262和PT2272这一组芯片来完成编码控制。1.2.2方案论证与比较1电源的设计方案的选择系统采用的单片机需输入5V的稳压直流电源。方案一：采用升压型稳压电路。用一片MC34063芯片将3V的电池电压进行直流斩波调压，得到5V的电压输出。只需用两节电池，节省了电池，减少了系统的体积和重量，但是该电路供电电流小，供电时间短，无法满足相对大一点的系统稳定工作。方案二：采用三端稳压集成芯片7805。输入口提供9V电压，输出口可得5V稳压源。利用该方法方便，电路简单，工作稳定可靠。综上所述，选择方案二，采用三端稳压芯片7805。2遥控方案的选择遥控方案采用一组相对应的芯片。PT2262负责编码、发送，PT2272负责接受、解码。PT2272解码芯片有不同的后缀，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6之分，其中L表示锁存输出，数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下次遥控数据发生 变化时改变。M表示非锁存输出，数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应，可以用于类似点动的控制。后缀的6和4表示有几路并行的控制通道，当采用4路并行数据时（PT2272-M4)，对应的地址编码应该是8位，如果采用6路的并行数据时(PT2272-M6)，对应的地址编码应该是6位。设计中我们拟用下降沿触发单片机的中断，因此，我们选用M系列的点动触发，针对四个中断入口，采用4路并行的控制通道。综上所述，我们选用PT2272-M4芯片和与之相对应的PT2262编码芯片。3控制方案（单片机）的选择随着技术的发展，单片机以其独特的优越性、稳定性、可控制性渐渐融入现代社会。单片机是智能化的基础。我们选用AT89S52单片机来控制不同形式的变化。At89s52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非 易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完 全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统 可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻 辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。1.2.3系统各模块最终方案 1.控制模块：采用AT89S52单片机控制 2.电源模块：采用9V输入，三端稳压芯片LM7805稳压成5V电压源 3.遥控模块：采用PT2262和PT2272-M4 4.彩灯模块：采用发光二极管2. 单元电路设计2.1稳压源电路采用三端稳压芯片LM7805设计电路，输入为9V电源，可直接选用9V电池。芯片的输入输出端与地之间连接大电容的滤波电容，靠近芯片的引脚加小电容高频电容以抑制芯片自激，输出引脚连接高频电容以减少高频噪声。电路图如下：2.2二极管发光（彩灯）电路采用红黄发光二极管各4个，各二极管高电平端连接100的电阻接到单片机P1口。低电平端口接地。以单片机本身输出电压控制二极管亮灭。电路简单，示意图如下：AT89S522.3开关控制模块本设计方案中，开关连接单片机P0.0P0.4接口。通过控制这五个端口的输入电平来控制彩灯的变换。单片机这五个接口首先通过电阻连接高电平。电路图如下：AT89S522.4遥控模块采用模块化的电路，PT2272-M4输出A、B、C、D分别接到单片机四个中断口INT0、INT1、T0、T1。单片机所有中断均设为下降沿触发。另：电路板上外加两个控制彩灯变化速度的弹出式开关。电路图如下：AT89S522.5单片机最小系统 总电路图：D9-D10部分代表相应的音乐 可用音乐芯片代替3.软件设计 软件设计的关键是针对AT89S52单片机的控制。软件实现的功能是：打开相应开关，彩灯能相应的变换形式，并能配有相应的背景音乐。按下相应的弹出式开关，能调整彩灯变换的速率。在遥控器上按下相应的按钮，能是彩灯做出相应的变换和速率改变。本设计所有程序均以C51语言写成，采用keil系统编译。故而包含头文件reg52.h3.1延时程序由于系统中彩灯变换有相应的停留时间，故而要有延时程序使其停留时间。延时程序，既是让系统循环执行空语句，以延长执行时间。程序如下：void delay_light(void) extern t; /调用全局变量 int t1,t2=1; t1=t; while(-t1) while(-t2); ;3.2彩灯变换程序按照题意，须有5种彩灯变换形式，可分别写五个不同的变换函数，通过调用不同函数实现不同变换形式3.2.1变换形式a 彩灯被依次点亮，后盏点亮的同时，前盏保持不灭。程序如下：void change_a(void) P1=0x01;delay_light(); P1=0x03;delay_light(); P1=0x07;delay_light(); P1=0x0F;delay_light(); P1=0x1F;delay_light(); P1=0x3F;delay_light(); P1=0x7F;delay_light(); P1=0xFF;delay_light(); P1=0x00;delay_light();3.2.2变换形式b 彩灯被依次点亮，后盏点亮的同时，前盏熄灭。程序如下：void change_b(void) P1=0x00; P10=1;delay_light(); P10=0;P11=1;delay_light(); P11=0;P12=1;delay_light(); P12=0;P13=1;delay_light(); P13=0;P14=1;delay_light(); P14=0;P15=1;delay_light(); P15=0;P16=1;delay_light(); P16=0;P17=1;delay_light();3.2.3变换形式c 彩灯被分为三组，1、4、7为A组，2、5、8为B组，3、6为C组先A组亮，然后A组灭、B组亮，再然后B组灭、C组亮，如此循环程序如下：void change_c(void) P1=0x92;delay_light(); P1=0x49;delay_light(); P1=0x24;delay_light();3.2.4变换形式d 所有彩灯同时亮，然后同时灭，如此循环。程序如下：void change_d(void) P1=0x00;delay_light(); P1=0xFF;delay_light();3.2.5变换形式e彩灯从中间开始依次向两边点亮程序如下：void change_e(void) P1=0x00;delay_light(); P1=0x18;delay_light(); P1=0x3C;delay_light(); P1=0x7E;delay_light(); P1=0xFF;delay_light(); P1=0x7E;delay_light(); P1=0x3C;delay_light(); P1=0x18;delay_light();3.3开关控制程序该段程序用于控制开关与彩灯变换的对应关系。一个开关对应一盏彩灯。以循环程序写成，保证彩灯在无认为控制下能循环执行。程序如下：void cycle_lm(void) while(1) if(P00=0&P01=1&P02=1&P03=1&P04=1)P06=1;P07=0;P20=0;P21=0;P22=0; else if(P00=1&P01=0&P02=1&P03=1&P04=1) P06=0;P07=1;P20=0;P21=0;P22=0; else if(P00=1&P01=1&P02=0&P03=1&P04=1) P06=0;P07=0;P20=1;P21=0;P22=0; else if(P00=1&P01=1&P02=1&P03=0&P04=1) P06=0;P07=0;P20=0;P21=1;P22=0; else if(P00=1&P01=1&P02=1&P03=1&P04=0) P06=0;P07=0;P20=0;P21=0;P22=1; else P1=0x00; P06=0;P07=0;P20=0;P21=0;P22=0; if(P06=1) change_a(); if(P07=1) change_b(); if(P20=1) change_c(); if(P21=1) change_d(); if(P22=1) change_e(); 3.4中断函数用于遥控部分的控制程序如下：void break_a(void) interrupt 0 extern t; t-=1; if(t=0) t=1; /加速void break_b(void) interrupt 2 extern t; t+=1; /减速void break_c(void) interrupt 1 P04=P03;P03=P02;P02=P01;P01=P00;P00=1; if(P00=1&P01=1&P02=1&P03=1&P04=1) P00=0; /向下循环void break_d(void) interrupt 3 P00=P01;P01=P02;P02=P03;P03=P04;P04=1; if(P00=1&P01=1&P02=1&P03=1&P04=1) P04=0; /向上循环3.5主函数主函数用于设定基本的参数，负责调用函数，控制系统程序如下：void main(void) TMOD=0x66; TCON=0x55; EA=1; EX1=1; EX0=1; ET1=1; ET0=1; TH0=0xFF;TL0=0xFF; TH1=0xFF;TL1=0xFF; /设置中断允许 P00=1; P01=1; P02=1; P03=1; P04=1; P06=0; P07=0; P1=0x00; P20=0; P21=0; P22=0; P23=0; P24=0; P25=0; P26=0; P27=0; P32=0; /初始化 cycle_lm();4.系统测试为了确定系统与题意的符合程度，我们对系统的关键部分做了实际的测试。4.1测试仪器序号名称型号数量1直流稳压源EM1719A12数字万用表VC9804A14.2指标测试4.2.1二极管端口电压序号二极管亮/灭电压（V）1LED1（RED）亮1.82LED2（YELLOW）亮1.73LED3（RED）亮1.94LED4（YELLOW）亮1.75LED5（RED）亮1.86LED6（YELLOW）亮1.77LED7（RED）亮1.78LED8（YELLOW）亮1.84.