彩灯控制器设计报告

1、重庆理工大学课程设计：彩灯控制器摘要近年来，彩灯对于美化、亮化城市有着不可轻视的重要作用。因此作为城市装饰的彩灯需求量越来越大，对与彩灯的技术和花样也越来越高。目前市场上各种式样的LED彩灯多半是采用全硬件电路实现，存在电路结构复杂、功能单一等局限性，因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。本文介绍了一种简易LED彩灯控制系统的软硬件设计过程，以AT-89C52单片机作为主控核心与辅助硬件电路相结合，利用软件实现对LED彩灯进行控制。本系统具有电路结构简单、操作容易、硬件少、成本低等特点。目录一、概述-3二、课程设计的选题和基本要求-3三、硬件电路设计-3 3.1、方案选择及设计思想-3 3.2

2、、原理框图及各功能模块-3 3.3、工作原理-4 3.4、仿真电路图-5 3.5、元器件清单列表-6四、软件编程设计-6 4.1、系统模块层次结构图- 4.2、程序流程图-五、测试-六、心得体会-参考文献-附录：源程序代码-一、概述 近年来，彩灯对于美化、亮化城市有着不可轻视的重要工作。因此作为城市装饰的彩灯需求量越来越大，对与彩灯的技术和花样也越来越高。但传统的彩灯控制电路一般是由数字电路组成，这种彩灯控制器电路结构复杂、成本较高、功率损耗大，此外从功能效果上看，彩灯模式少而且样式单调，缺乏用户可操作性，影响亮灯效果。因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。而单片机具有体积小、功能强、成本低、

3、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。LED彩灯具有成本低、发光纯度高、发光热量小、耗电量低、超长寿命的特点。所以利用单片机作LED彩灯控制，不仅是使控制花样、路数大大增加,成本也很低，而且对环境能源没有污染，有着很大的发展前景。本方案是一种基于AT-89C51单片机的彩灯控制方案，实现对LED彩灯的控制。主要以AT-89C52单片机作为主控核心与LED、晶振、复位、电源等组成电路，利用软件编辑实现彩灯控制的效果。二、课程设计的选题和基本要求 题目：彩灯控制器 基本要求： 1、按键切换四种彩灯花型变化 2、清零复位 3、符合一般彩灯控制器要求 4、四种花型可以自动变换，循

4、环往复三、硬件电路设计3.1方案选择及设计思想本实验是由单片机AT89C52作为主控电路，晶振电路、复位电路和LED显示电路位辅助电路，利用软件编辑实现彩灯控制的效果。3.2原理框图及各功能模块AT89C52LED显示电路晶振电路复位电路3.2.1 LED显示电路： 使用8个外接LED灯显示：3.2.2 晶振电路：3.2.3 复位电路：3.3工作原理： 按照单片机系统扩展与系统配置状况，单片机应用系统可分为最小系统、最小功耗系统及典型系统等。AT-89C52单片机是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，具有丰富的内部资源：4kB闪存、128BRAM、32根I/O口线、2个

5、16位定时/计数器、5个向量两级中断结构、2个全双工的串行口，具有4.255.50V的电压工作范围和024MHz工作频率，使用AT-89C51单片机时无须外扩存储器。因此，本彩灯控制系统实际上就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。3.4仿真电路图：图1彩灯硬件原理图从图1中可以看出，如果要让接在P1.0口的LED1亮起来，那么只要把P1.0口的电平变为低电平就可以了；相反，如果要让接在P1.0口的LED1熄灭，就要把P1.0口的电平变为高电平；同理，接在P1.1P1.7口的其他7个LED的点亮和熄灭的方法同LED1

6、。因此，要实现彩灯功能，我们只要将发光二极管LED1LED8依次点亮、熄灭，8只LED灯便会一亮一暗的做彩灯了。在此我们还应注意一点，由于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的时间很短，我们在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间，否则我们就看不到“彩灯”效果了。3.5原器件清单：单片机AT89C521个LED灯LED-RED4个LED-GREEN4个电阻4708个2001个1k1个晶振12MHz1个瓷片电容30pf2个电解电容22f1个按键开关BUTTON5个导线若干四、软件编程设计单片机的应用系统由硬件和软件组成，上述硬件原理图搭建完成上电之后，我们还不能看到彩灯循环点亮的现象，我们还需

7、要告诉单片机怎么来进行工作，即编写程序控制单片机管脚电平的高低变化，来实现发光二极管的一亮一灭。软件编程是单片机应用系统中的一个重要的组成部分，是单片机学习的重点和难点。下面以最简单的彩灯控制功能即实现8个LED灯的循环点亮，来实现彩灯控制的几种软件编程方法。我们用二进制流水花样实现四种花型的变换。第一种花型：全亮然后依次灭灯 0000000000000001 000000110000011100001111000111110011111101111111第二种花型：依次为第一个第三个亮、第二个第四个亮以此类推 11111010111101011110101111010111101011110

8、1011111第三种花型：第一、三、五、七个灯亮，第二、四、六、八个灯灭，然后再反过来 10101010 01010101第四种花型：依次为第一个第八个亮然后第二个第七个亮以此类推，再按照此形式灭灯 01111110 00111100 00011000 00000000 00011000 00111100 01111110 11111111花型选好以后，利用Keil uVision4软件进行程序的编写，将程序调试完成后生成.hex文件下载到AT89C52单片机中，在Proteus软件中进行电路的仿真，就可以看到LED1LED8的花型变换效果了。开始系统初始化开始循环变换是否按下开关K1.K2.

9、K3.K4s一种花型循环继续循环系统模块层次结构图： 五、调试1、调试所用工具：万用表、外加电源（5V） 万用表：对整个硬件电路的状况进行测试。将万用表达到二极管档，检测电路板上是否有不应该链接，或由于焊接不好或其他原因造成连接了短路的线路。将万用表打到20V直流电压档，检测各个模拟元件和数字芯片是否处于正常工作状况。 外加电源（5V）：用来为硬件电路提供稳定、可靠的直流电压。2、调试过程中所遇到的问题 (1)晶振电路不工作。由于晶振距离芯片较远导致晶振电路无法正常工作，将晶振电路焊接在距离芯片较近的地方，晶振电路就可以正常工作。 (2)在仿真图上复位电路可以正常工作但是在实际电路板上却不可以

10、。在仿真图上用500的电阻、22f的电解电容可以正常工作，但是电路板上要用1k的电阻才可以。在换成1k以后复位电路仍然不能正常运行，用万用表检测出由于焊接的问题没有吧两个该接到一起点焊接在一起，焊接在一起后整个电路板可以正常工作。六、心得体会通过本次的课程设计实验使我们对单片机有了更深一步的认识。计算机控制技术综合应用设计是学生必修的实践环节之一，使学生较系统的完成电子系统设计，从选题、方案论证、软硬件设计、软硬件实现、系统测试、总结报告等基本过程，加深对模拟电路、数字电路、微机原理、单片机等相关课程理论知识的分析理解。通过实践引导学生把原理分析与工程设计结合，掌握软硬件系统设计的基本方法和一

11、般规则，提高综合应用能力，培养学生的创新思维和实践能力，为今后的各种设计实验和毕业设计打下坚固的基础。经过这次的实验培养了我们独立完成一个课题或实际问题的能力，培养了我们查阅资料文献手册的能力，使我们更加熟悉元器件类型，掌握合理选取元件的规则，同时锻炼了我们撰写小论文和设计报告的能力，更加培养了我们科学的工作作风和严谨务实的态度。参考文献：1计算机控制技术,于海生，北京：机械工业出版社，2007.52单片机员立即迎哟个，万文略，重庆：重庆大学出版社，2004.33电子工艺实习教程，罗辑，重庆：重庆大学出版社，2007. 44电子技术基础-数字部分（第五版），康华光主编，华中科技大学电子技术课程

12、组编，北京：高等教育出版社，2006.15电子技术基础-模拟部分（第五版），康华光主编，华中科技大学电子技术课程组编，北京：高等教育出版社，2006.1附录：源程序代码：#includesbit P2_0=P20;/设置开关端口sbit P2_1=P21;sbit P2_2=P22;sbit P2_3=P23;unsigned char tab_19=0x00,0x01,0x03,0x07,0x0f,0x1f,0x3f,0x7f,0xff; /定义数组，设置花型unsigned char tab_26=0xfa,0xf5,0xeb,0xd7,0xaf,0x5f;unsigned char ta

13、b_38=0x55,0xaa,0x55,0xaa,0x55,0xaa,0x55,0xaa;unsigned char tab_48=0x7e,0x3c,0x18,0x00,0x18,0x3c,0x7e,0xff;unsigned char COUNTER,i,count;void K1CHECK();void K2CHECK();void K3CHECK();void K4CHECK();void K1();void K2();void K3();void K4();void timer0() interrupt 1 COUNTER+; TL0 =(65536-5000)%256; /定时5m

14、s TH0=(65536-5000)/256;void main() TMOD=0x01; /设置定时器1采用16位定时方式，定时器通过TR1置位启动 TL0=(65536-5000)%256; TH0=(65536-5000)/256; ET0=1; /中断允许 EA=1; TR0=1; while(1) K1CHECK(); K2CHECK(); K3CHECK(); K4CHECK(); void K1CHECK() while(P2_0=0); COUNTER=0; i=0; P1=tab_10; while(1) if(P2_0=0) K1(); if(P2_1=0) K2(); i

15、f(P2_2=0) K3(); if(P2_3=0) K4(); if(COUNTER=200) COUNTER=0; i+; if(i=9) i=0; count+; P1=tab_1i; if(count=1) count=0; break; void K2CHECK() while(P2_1=0); COUNTER=0; i=0; P1=tab_20; while(1) if(P2_0=0) K1(); if(P2_1=0) K2(); if(P2_2=0) K3(); if(P2_3=0) K4(); if(COUNTER=200) COUNTER=0; i+; if(i=6) i=0

16、; count+ ; P1=tab_2i; if(count=1) count=0; break; void K3CHECK() while(P2_2=0); COUNTER=0; i=0; P1=tab_30; while(1) if(P2_0=0) K1(); if(P2_1=0) K2(); if(P2_2=0) K3(); if(P2_3=0) K4(); if(COUNTER=200) COUNTER=0; i+; if(i=8) i=0; count+; P1=tab_3i; if(count=1) count=0; break; void K4CHECK() while(P2_3

17、=0); COUNTER=0; i=0; P1=tab_40; while(1) if(P2_0=0) K1(); if(P2_1=0) K2(); if(P2_2=0) K3(); if(P2_3=0) K4(); if(COUNTER=200) COUNTER=0; i+; if(i=8) i=0; count+ ; P1=tab_4i; if(count=1) count=0; break; void K1() while(P2_0=0); COUNTER=0; i=0; P1=tab_10; while(1) if(P2_0=0) K1(); if(P2_1=0) K2(); if(P

18、2_2=0) K3(); if(P2_3=0) K4(); if(COUNTER=200) COUNTER=0; i+; if(i=9) i=0; count+; P1=tab_1i; if(count=1) count=0; continue; void K2() while(P2_1=0); COUNTER=0; i=0; P1=tab_20; while(1) if(P2_0=0) K1(); if(P2_1=0) K2(); if(P2_2=0) K3(); if(P2_3=0) K4(); if(COUNTER=200) COUNTER=0; i+; if(i=6) i=0; count+ ; P1=tab_2i; if(count=1) count=0; continue; void K3() while(P2_2=0); COUNTER=0; i=0; P1=tab_30; while(1) if(P2_0=0) K1(); if(P2_1=0) K2(); if(P2_2=0) K3(); if(P2_3=0) K4(); if(COUNTER=200) COUNTER=0;