基于单片机的彩灯控制器毕业论文

1、目录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc340774531 毕业论文（设计）作业本PAGEREF _Toc340774531 h- 1 - HYPERLINK l _Toc340774532 提案报告PAGEREF _Toc340774532 h- 2 - HYPERLINK l _Toc340774533 总结PAGEREF _Toc340774533 h- 5 - HYPERLINK l _Toc340774534 关键字PAGEREF _Toc340774534 h- 6 - HYPERLINK l _Toc340774535 第一章 方案论证与选择PAGER

2、EF _Toc340774535 h1 HYPERLINK l _Toc340774536 1.1 主控电路方案演示与选型PAGEREF _Toc340774536 h1 HYPERLINK l _Toc340774537 1.2 电源电路方案演示与选型PAGEREF _Toc340774537 h1 HYPERLINK l _Toc340774538 1.3 显示电路方案的演示与选型PAGEREF _Toc340774538 h2 HYPERLINK l _Toc340774539 第 2 章 硬件设计PAGEREF _Toc340774539 h3 HYPERLINK l _Toc3407

3、74540 2.1 电源电路PAGEREF _Toc340774540 h3 HYPERLINK l _Toc340774541 2.2 主控电路PAGEREF _Toc340774541 h3 HYPERLINK l _Toc340774542 2.3 显示电路PAGEREF _Toc340774542 h4 HYPERLINK l _Toc340774543 2.3.1 LED彩灯显示电路PAGEREF _Toc340774543 h4 HYPERLINK l _Toc340774544 2.3.2 数码管显示电路PAGEREF _Toc340774544 h4 HYPERLINK l _

4、Toc340774545 2.4 按键电路PAGEREF _Toc340774545 h5 HYPERLINK l _Toc340774546 第 3 章 软件设计PAGEREF _Toc340774546 h6 HYPERLINK l _Toc340774547 3.1 主要功能流程图PAGEREF _Toc340774547 h7 HYPERLINK l _Toc340774548 3.2 中断函数流程图PAGEREF _Toc340774548 h8 HYPERLINK l _Toc340774549 3.3 模式功能流程图PAGEREF _Toc340774549 h9 HYPERLI

5、NK l _Toc340774550 第四章 芯片介绍PAGEREF _Toc340774550 h10 HYPERLINK l _Toc340774551 4.1 AT89S51 单片机PAGEREF _Toc340774551 h10 HYPERLINK l _Toc340774552 4.2 三端集成稳压器PAGEREF _Toc340774552 h12 HYPERLINK l _Toc340774553 第 5 章小结PAGEREF _Toc340774553 h13 HYPERLINK l _Toc340774554 参考文献PAGEREF _Toc340774554 h14 HY

6、PERLINK l _Toc340774555 附录PAGEREF _Toc340774555 h15 HYPERLINK l _Toc340774556 到PAGEREF _Toc340774556 h16毕业论文（设计）作业本学生专业班导师论文题目灯笼控制器研究目标、内容和方法任务：设计并制作一个灯笼控制器。要求：一、基本要求(1)可选灯笼、发光二极管、白炽灯、灯串一应俱全。(2)用电子线路或单片机制作灯笼控制器。(3)彩灯闪烁效果可自行选择。使用电子电路时，至少有两种闪烁效果；使用单片机时，至少有三种闪烁效果。2.发挥作用(1)制作所需的电源。(2)其他。分阶段完成的工作1 20122

7、20123、完成2012年4 20124 20125. 2012年11月设计答辩。部门）导向器观点开题报告一、题目来源由导师提供。二、设计目的及意义(1) 研究目的建立基于单片机的提灯控制器，控制16个发光二极管发光，实现亮点的循环运动。 通过软件编程实现各种亮点的圆周运动。灯笼控制器可实现五种闪烁模式。可通过按键选择闪烁模式，数码管显示第一种模式。（二）研究意义随着人们生活环境的不断改善和美化，在很多场合都可以看到五颜六色的霓虹灯。 LED彩灯因其发光颜色丰富、成本低廉、控制简单等优点而得到广泛应用。用灯笼装饰街道和城市建筑已成为一种时尚。通过灯笼控制器的设计，提高了单片机的应用能力，基本掌

8、握了单片机控制系统的设计流程。三、国外现状及发展趋势目前国内一些大城市的单循环花灯控制器比较传统，由于功能单一、浪费高、不方便实用等原因逐渐被淘汰，取而代之的是新一代的单片机。选型功能相当多，有的已经开始研究基于单片机和芯片处理技术的平面循环提灯控制器，有的电路已经投入运行。利用。并且我们还使用单片机通过编程实现对平板灯的各种控制。这种开发的产品也适合市场发展的趋势。LED彩灯在2008年奥运会上的应用远远超出了开幕式。据不完全统计，36个奥运场馆（不含奥运村、奥林匹克公园等公共照明设施市场）使用的LED灯笼产品总值接近5亿元。使用的LED产品包括：景观照明、数字交通信息显示、导向标志、太阳能

9、LED、户外全彩显示、应急照明等，开创了LED照明技术在历史上大规模应用的先河。奥运会。都是由单片机控制的大型灯组。鸟巢、水立方等著名体育场馆都充分利用了LED照明技术。4、设计内容、方法和技术路线（一）研究内容： 设计单片机主控电路、电源电路及配套的平板灯驱动显示电路，用DXP画出硬件电路图。使用Keil uVision2软件，用C语言编程，实现灯控制器控制LED灯的闪烁。了解灯笼应用电路的流程及相关技术要求。 将调试好的程序下载到单片机进行全面调试，直到设计完成。（二）研究方式：收集相关资料和文献，系统学习单片机原理、数码管显示、按键识别与检测等基础知识。设计主控电路、电源电路、按键电路、

10、显示电路，制作硬件电路，编写程序，调试程序，直至设计完成。(iii) 技术路线：1、主控电路：采用AT89S51单片机设计主控电路，包括单片机、晶振电路、复位电路等。2、供电电路：采用三端集成稳压器7805提供+5V电源。3、显示电路：采用共阳极式数码管显示闪烁方式，LED灯的闪烁方式。4、按键电路：使用独立按键切换闪烁模式。五、设计工作主要阶段、进度及指标阶段开始日期结束日期进度规范第一阶段 2012.06 2012.07 完成选题，收集丰富全面的数据第二阶段 2012.07 2012.08 提灯控制器的设计满足控制要求第三阶段 2012.08 2012.09 完成硬件设计和软件编程设计合理

11、第四阶段 2012.09 2012.10 调试直到设计完成并实现控制要求第五阶段 2012.10 2012.10.31 撰写论文，详细全面地准备答辩6.最终目标和完成时间设计的彩灯控制器实现五种模式，通过按键切换闪烁模式，数码管显示闪烁模式。增强了我对单片机原理、电子技术和设计流程的理解，掌握了分析处理方法、调试等基本技能的训练，提高了我的实践能力。2012年11月前完成论文七彩灯控制器。七、现有条件及拟采取的措施单片机实验室、电子电路实验室、图书馆等必要措施：在现有条件下，查阅相关文献，在老师指导下开发基于单片灯控制器的硬件制作和软件编程。八、合作单位及主要解决问题合作单位：高校单片机实验室

12、。本课题要解决的主要问题有：元器件的选择、硬件电路的制作、按键的识别、各闪烁模式的实现。9. 导师点评意见导师签名年月日10.系毕业设计（论文）领导小组意见领队签名年月日摘要本设计引入了单片机编程控制的智能灯控制器，可实现五种灯控制模式，通过按键切换闪烁模式，数码管显示闪烁模式，实现多样化和美观。灯笼控制。 .围绕提灯控制器的设计目标，主要介绍了硬件电路的设计与制作以及相应软件的流程图。硬件电路主要包括主控电路模块、电源电路模块、显示电路模块和按键电路模块等。主要功能及其他所需功能均采用C语言编写，对系统进行全面调试，满足设计要求。在设计上，硬件和软件均采用模块化结构，系统具有体积小、硬件少、

13、电路结构简单、操作方便等特点。基本完成设计要求。关键词灯笼控制器； AT89S52微控制器；引领;独立按钮；数码管；编程第一章 方案论证与选择1.1主控电路方案论证与选型选项 1：使用 AT89C51 MCU 最高工作频率为24KHz 128*8 位 RAM 32 条可编程 I/O 线 两个 16 位定时器/计数器 5 个中断源 可编程串行通道 片上振荡器和时钟电路选项 2：使用 AT89S51 MCU 最高工作频率高达 12MHz 零件程序存储器 (ROM) 为 4KB 外部数据存储器 (RAM) 为 128B 32条双向输入输出线，每条可独立控制I/O 外部程序存储器可扩展至 64KB 外

14、部数据存储器可扩展至 64KB 2 个独立的 16 位定时器 5 个中断源 芯片具有数据功能 单片机提供位逻辑运算指令综上所述，本设计采用第二种方案。1.2 电源电路方案的演示与选型方案一：使用三节1.5V干电池组成供电电路为主控电路和显示电路供电。单片机工作电压偏差10%，即4.9v5.1v，三节干电池最高电压4.5v，达不到单片机工作所需电压-单片机；并且干电池的不稳定运行对单片机的工作有影响。方案二：使用三端集成稳压器7805组成电源电路为主控电路和显示电路供电。输出电压为5v，在单片机正常工作范围内；工作稳定可靠。综上所述，本设计采用第二种方案。1.3 显示电路方案演示与选型方案一：使

15、用液晶显示器LCD1602组成显示电路LCD1602共有16个引脚，供电电压为5V，带背光，两行显示，每行16个字符，用于显示比较复杂的字符或字符串。但其性价比高、结构复杂、视角小、响应时间慢。方案二：用七段数码管组成显示电路一共有10个管脚，7段ag，加上一个小数点dp，所以一个数码管实际上是由8个排列成“8”字的小发光二极管组成，剩下的两个管脚连在一起叫做公共端com，用于显示简单的09数字。性价比低、结构简单、广泛应用于静态展示、响应时间快等。综上所述，本设计采用第二种方案。第二章硬件设计2.1 电源电路对于一个完整的电子设计，第一个问题是为整个系统提供一个电源模块。电源电路如图SEQ

16、图2- * ARABIC2-1所示。图 2- 1 电源电路电源经降压变压器L1、L2降压到需要的电压后加到由四个二极管组成的单相桥式整流电路的输入端。整流后输出电压经电解电容C1滤波，电容C2对整流后的电压进行滤波。稳压，输出整流电压通过VI口输入三端稳压器7805，从VO口输出+5v直流电压Vcc。2.2 主控电路为使提灯控制器正常工作，最基本的主控制电路如图2-2所示。晶振电路：本系统采用AT89S51单片机产生时钟信号，用于连接一个12MHz石英晶振和两个30pF微调电容组成稳定的自激振荡器，其发出的脉冲直接送到时钟电路部。复位电路：确定单片机的初始状态，完成单片机的启动过程。单片机系统

17、的复位方式有上电自动复位和手动按键复位。本设计采用手动按键复位，这种复位方式还具有上电自动复位功能。提灯控制器的主控电路由AT89S51单片机、晶振电路和复位电路组成。图 2- 2 主控制电路2.3 显示电路2.3.1 LED彩灯显示电路LED彩灯显示电路如图2-3所示，由16个发光二极管和16个电阻组成。发光二极管与电阻串联，然后连接到相应的P1和P2端口。通过软件编程，输出高低电平到P1和P2端口，实现不同的闪烁模式。由于发光二极管的导通电压一般在1.7V以上，另外其工作电流根据型号不同一般为1mA至30mA ，阻值选择范围为100至3K。这里选择了一个 330 的电阻。2.3.2 数码管

18、显示电路数码管显示电路如图2-3所示。共阳极型数码管显示时，只要com接的电平不符合要求，不管adp是什么状态，LED一定不能亮，数码管不能显示。 ，所以普通终端com称为字位端口；而com加上需要的电平，数码管能显示的时候，adp端的状态决定了显示什么样的数字，所以管脚adp称为场口。数码管显示的条件是：字位端口com和场端口adp相加的电平使发光二极管正偏。因此，如果共阳极型数码管需要点亮a段：com=1，a=0，当显示“0”时，需要点亮abcdef，g熄灭，所以字位端口com =1，现场端口dpgfedcba =11000000。图 2-3 MCU 显示电路2.4 按键电路按键电路如图2

19、-4所示，由按键开关组成。按键 Key 连接到 P3.2。按下开关键时，LED彩灯系统以第一种闪烁模式闪烁；第二次按下开关键时，LED彩灯系统闪烁第二次闪烁模式.五次后，LED彩灯系统闪烁第二次闪烁模式。灯回到第一个闪烁模式。图 2- 4 按键电路第三章软件设计单片机应用系统由硬件和软件两部分组成。以上硬件原理图搭建并上电后，看不到多控多频闪模式LED灯系统循环点亮的现象。还需要告诉单片机如何控制它，即编写程序来控制单片机各管脚的电平变化，实现发光二极管的点亮和熄灭。软件编程是多控制、多频闪模式LED灯系统的重要组成部分，是本次设计的重点和难点。下面将讲解多控制、多闪烁模式的LED灯系统如何实

20、现16个LED灯的循环点亮。本设计以单片机 AT89S51 为核心，控制 16 个 LED 的 5 种闪烁模式的切换。硬件电路如附录所示，16个LED D1D16分别连接单片机的P1.0P1.7、P2.0P2.7接口，输出“ 0 ”到P1.0端口 输出为“1”时发光二极管点亮，输出为“1”时发光二极管熄灭。类似地，连接到端口 P1.1 P1.7 和 P2.0 P2.7的其他 15 个 LED 以与LED1相同的方式打开和关闭。因此，要实现流水灯的功能，只要依次点亮和熄灭发光二极管LED1 LED16，16个LED灯就会点亮和熄灭，变成一盏流水灯。还需要注意的是，由于人眼视觉效果的持久性，而单片

21、机执行每条指令的时间很短，控制二极管的导通和截止要延迟一段时间，否则不会看到闪烁效果。程序设计过程的主要功能如图3.1所示。灯笼控制器上电后，显示计数值。如果count=1，则调用模式1；如果 count=2，则调用模式 2，依此类推。中断函数如图 3.2 所示。程序启动后判断按键是否被按下，判断按键的按键状态。最后，它循环直到按下一个键，程序跳转到相应键的彩色灯显示的心形。模式功能，具体模式功能流程图见3.3。main()外部中断0初始化count初始化count=1?count=2?count=3?count=4?count=5?Nmain()外部中断0初始化count初始化count=1

22、?count=2?count=3?count=4?count=5?NNNNN调用模式一调用模式二调用模式三调用模式四调用模式五YYYYY图3.1 主函数流程图图3.2 中断函数流程图int0( )外部中断0关中断延时10mscount+Key图3.2 中断函数流程图int0( )外部中断0关中断延时10mscount+Key键按下吗？count=6?count=1显示countKey键释放了吗？延时10ms外部中断0开中断返回YNNNYY3.3 模式功能流程图模式一模式一点亮一个灯移 位返回模式二每隔三个灯亮另外的灯间隔亮返回模式三P1口全熄，P2口全亮P1依次点亮，P2口依次熄灭返回模式四P

23、1口全亮，P2口全熄P1依次熄灭，P2口依次点亮返回3.3.1花样模式一3.3.2花样模式二3.3.3花样模式三3.3.4花样模式四模式五中间开始两边灯亮依次亮返回3.3.5花样模式五图3.3 模式函数流程图第四章芯片介绍4.1 AT89S51 单片机图 4- SEQ 图4- * ARABIC1 AT89S51 MCU 引脚图引脚说明：VCC：AT89S51电源正输入，接+5V。XTAL1：单片机系统时钟的反相放大器输入。XTAL2：系统时钟反相放大器的输出端。通常，在设计中，XTAL1 和 XTAL2 只能连接一个石英振荡器系统。另外，可以在两个引脚和地之间加一个20PF的小电容。 ，可以使

24、系统更加稳定，避免噪声干扰造成的死机。RST：AT89S51的复位管脚，高电平动作，当芯片复位时，只要将该管脚的电平拉高到高电平并保持两个机器周期以上，AT89S51就可以完成系统复位的每一个动作，使将每个特殊功能寄存器的内容置为已知状态，并开始读取程序代码并执行地址 0000H 处的程序。EA：表示访问外部程序代码的意思，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平时，系统将使用外部程序代码执行程序。ALE：表示地址锁存使能信号。 AT89S51 可以使用该引脚触发外部 8 位锁存器，并将端口 0 的地址总线（A0A7）锁定到锁存器中，因为 AT89S51 以复用方式发出地址和数据。PSEN：表示程

25、序存储使能，AT89S51可以使用PSEN和RD引脚分别使能外部RAM和EPROM，这样数据存储器和程序存储器可以组合在一起共享一个64K的地址范围。P0：端口 0 是一个 8 位宽的开漏双向 I/O 端口，共 8 位，P0.0 表示位 0，P0.1 表示位 1，依此类推。其他三个 I/O 端口（P1、P2、P3）没有这种电路配置，但有一个升压电路。当用作 I/O 时，P0 可以推 8 LS 的 TTL 负载。如果 EA 引脚为低电平（即访问外部程序代码或数据存储器），P0 以复用方式提供地址总线（A0A7）和数据总线（D0D7）。设计者必须加一个锁存器，将端口0致的地址管脚锁定到A0-A7，

26、然后再配合端口2致的A8-A15，合成一条完整的16位地址总线，寻址到64K外存空间.P2：端口 2 是带有部分升压电路的双向 I/O 端口。每个引脚可驱动 4 个 LS TTL 负载。如果端口 2 的输出设置为高电平，则该端口可用作输入端口。 . AT89S51除用作通用I/O口外，若扩展外部程序存储器或数据存储器，还提供地址总线的高字节A8A15。此时，P2 不能用作 I/O。P1：端口 1 也是一个带有部分升压电路的双向 I/O 端口。它的输出缓冲器可以推动 4 个 LS TTL 负载。同样，如果端口 1 的输出设置为高电平，则从该端口输入数据。 .如果使用8052或8032，P1.0作

27、为定时器2的外部脉冲输入引脚，P1.1可以具有T2EX功能，可以作为外部中断输入的触发引脚。P3：端口3还有一个带部分升压电路的双向I/O口，它的输出缓冲器可以驱动4个TTL负载，还具有其他附加的特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、定时器计数控制、读等功能或用外部数据存储器写控制。其引脚分配如下：P3.0：RXD，串行通讯输入。P3.1：TXD，串行通讯输出。P3.2：INT0，外部中断0输入。P3.3：INT1，外部中断1输入。P3.4：T0，定时器计数器0输入。P3.5：T1，定时计数器1输入。P3.6：WR：外部数据存储器的写信号。P3.7：RD，外部数据存储器的读信号。4.2三端集成

28、稳压器图 4-2SEQ 图4- * ARABIC三端集成稳压管脚图7805是固定三端集成稳压器，在一定条件下可以输出5V电压。三端IC是指这种用于电压调节的集成电路。只有三个引脚输出，即输入端、地端和输出端。从前面看，引脚 1、2 和 3 从左到右依次标记。接入电路时，1脚电压高于2脚电压，3脚为输出位。例如78*正压系列，1脚为高电位，2脚接地，79*负压系列，1脚接地，2脚接负电压，输出均为3引脚。此外，应注意散热器始终连接到接地引脚。这样，在 78* 系列中，散热器连接到引脚 2，而在 79* 系列中，散热器连接到引脚 1。78XX系列集成稳压器的典型应用电路是输出正5V直流电压的稳压电

29、源电路。该IC采用集成稳压器7805，C5和C6分别为输入和输出滤波电容，R3为负载电阻。当输出电流较大时，7805应加装散热片。稳压二极管VD1串联在78XX稳压器的1脚和地之间，可以在一定程度上提高输出电压Uo。输出电压Uo是78XX稳压器的输出电压与稳压二极管VC1的稳压值之和。 VD2 为输出保护二极管。一旦输出电压低于VD1的稳压值，VD2导通，绕过输出电流，保护7800稳压器的输出级不被损坏。第五章小结主程序显示count的值并调用相应的mode函数。当外部中断 0 到来时，响应中断，将计数值加 1，并调用相应的模式函数。模式 1 为 P1，P2 端口从左到右依次点亮。第二种模式是P1和P2端口的16个二极管每三分之一点亮一次，