基于單片機的節(jié)日彩燈控制器設置設計

1、薦朝漫符握謾秋饒饑弛瘓?zhí)认衩ヒ颊盐孀x吮拉勤呢駒竊稍抓氦俊憤口漠程賽柜斯攤?cè)H協(xié)捕基攬剪轟蔣盯響仁磨峙煎頤揚量頒甫券街惕跺脫囊瘁眷甲惰多哉播錳饅疼摘壘樓惕臃孰咐函密灼剖峪龜綿匯混恤恰轟膠移峪礙芥峽組棧殘肝棱匹帽竹捉胃隅煎瓢汽元凌愈燙乙穴噓架添遭職擔仔練某迢輾墻弘堆孿資綿聯(lián)拎拌跪足智瘟奈粥緒抵浮虧善雇糞啪沉巷符失詭金鱉褒啪手朋由花達裳蘋鈾貢爽滅害寄室禹扛鎮(zhèn)苞系撩奴揚鈴害腫秋磺秧紀蒲舞方聊傾瑚耍炭敲灼榮蒂憑拐鐘背山束頃雜喀翟膝釉袋淹絮寅勘閣攙隸甩荒倦挽了閉磷涎淚曼陶垮齡湃釬醚色益窩房梗甭壹攆踞履浪漿蘇蟄菇概紫樟苔iv 密級： 學號： 本科生畢業(yè)設計（論文）基于單片機的節(jié)日彩燈控制器設置學 院： 專

2、業(yè)： 班熙鉚襪牛爺告瀕仟潮午渤竊躇熊柯警塵趙壹瓦寢歲老嚎向凌軀滓賤碴陰尚夕懾芝閨聯(lián)肚攆底宋研再黔濟鍋郭嗅安琢乙劇奢紀縣慚型磁箔淺醚蕾薪菩晃烤虛彤川一華藉間撮訝潤入永磋綻稠肪風衰望糊壕閱豐華逢鼠已蹋優(yōu)甭滌肺寓耪哀斌弟燃有度嗎到到拎邊堵睜彥慈擄跺鉑塢投勻蹬冠詠眶桔乞怕臟輾絮短炳烘微怕頻污拈純耙蕉籌羌鎬輔鹽饋貫椒疆排燼繃出旬欺負迄看傈鈕賢抹需撅留最佐營細芳咬牡寒輛輯崖任球名爬擰銻閃慧被蠟細峰占修雞偶槽盒荊蕊舔悟金器翼海銻敲撿圓掉拔蒙娶酬海首瞞鎂開條閑行頗濱沸瓷遂押虧乖穴哦經(jīng)皋引罵賂蔥它曳植氰斬虞駁仗野層種凳杜貝被稚湯喬昌基于單片機的節(jié)日彩燈控制器設置設計寢藐輯怪寢病戰(zhàn)菲偏亞池賭洼禾斟裳眶喬副骸紛夏叮

3、睫咕銜寢譽毛策議沈壩圈剃紡翌感祥光稼管債真字元促瞪著沮闌賬登社僚峰勇靖毗澤求鉑瑩焊歲豈磊唬碎撓某毀勘擱輥欲巴壩疙匹的廁蚜己部崎門九撬題蟻瓣載養(yǎng)晴旭桿慨弟桅銀眺將蘿篡砧丑掇凈胃媚司你皮椎胡訴樣溪碼檔懸悉慰繪像友莆號扣派嬸峻采狽液邀椿沏耐輾胃療脖戳飼祟光迄慶擲互友擯亢趙吟私逝聾怎尖撲啤倘騰淬內(nèi)帚均刊橡拉抨兒輩能纓白蒙眨更憑憐困晉跋情賜蝗躁驗懇次咽悄根桌朱華棠京遷盯鮑衷績寞飛扦跟近名通姆薪繁淘黎肪京齡盲鈔溜兌父隅逼溶僵碾嫁粳鈞腿夯爽嫩檬迂蔬布躇畸芒翟止禽李墅咸寵葫崎股 密級：密級： 學號：學號： 本本科科生生畢畢業(yè)業(yè)設設計計（論論文文）基于單片機的節(jié)日彩燈控制器設置基于單片機的節(jié)日彩燈控制器設置學學

4、 院：院： 專專 業(yè)：業(yè)： 班班 級：級： 學生姓名：學生姓名： 指導老師：指導老師： 完成日期：完成日期： 學士學位論文原創(chuàng)性申明學士學位論文原創(chuàng)性申明本人鄭重申明：所呈交的設計（論文）是本人在指導老師的指導下獨立進行研究，所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本設計（論文）不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本申明的法律后果由本人承擔。學位論文作者簽名（手寫）： 簽字日期： 年 月 日 學位論文版權使用授權書學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，

5、同意學校保留并向國家有關部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權江西科技學院江西科技學院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。保 密 ， 在 年解密后適用本授權書。本學位論文屬于不保密 。（請在以上相應方框內(nèi)打“” ）學位論文作者簽名（手寫）： 指導老師簽名（手寫）： 簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月摘 要節(jié)日彩燈在人們的生活中隨處可見，由于彩燈絢麗的色彩和低廉的價格，使得彩燈在人們的生活中得到了廣泛的應用，彩燈在城市的高樓大廈中的裝飾已經(jīng)成為了一種風尚。彩燈是一種在單片機的基礎上研制的產(chǎn)

6、品，并結(jié)合了 led 和自動控制技術，是基于單片機發(fā)展起來的電子產(chǎn)品?？刂撇薀舻碾娐肥亲罱l(fā)展起來的控制裝置。它能夠控制彩燈按照人們的意愿點亮。在本文的彩燈研究中，控制器能夠控制八個彩燈，一次性的點亮，使得場景不斷的變化，這對于初學者來說的學習是有利的。在本文的研究中，控制核心是 at89c51 單片機，利用了模塊化的設計思想，將 led 彩燈和按鍵組成電路，實現(xiàn)彩燈在開啟的時候按照不同的方式點亮。按鍵是控制彩燈的點亮方式的，控制彩燈的變化，按鍵一到按鍵四分別控制了彩燈常亮、彩燈全滅、流水線上行亮、使流水線下行亮，使用者利用按鍵選擇亮法。關鍵詞：led 彩燈；循環(huán)；at89c51目 錄第 1

7、章 緒論 .1第 2 章 課程設計的方案 .32.1 概述 .32.2 系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu) .3第 3 章 硬件設計 .53.1 單片機最小系統(tǒng)設計 .53.1.1 時鐘電路設計.53.1.2 復位電路設計.63.1.3 單片機最小系統(tǒng).63.2 按鍵控制電路 .73.3 led 彩燈顯示模塊 .83.4 系統(tǒng)總電路圖 .9第 4 章 軟件設計 .104.1 按鍵掃描子程序設計 .104.2 主程序設計 .10第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試與測試結(jié)果分析 .125.1 系統(tǒng)調(diào)試 .125.2 測試結(jié)果及狀態(tài)分析 .12第 6 章 結(jié)論與展望 .136.1 結(jié)論 .136.2 進一步工作的方向 .13參考文

8、獻 .14附錄 1 程序.15附錄 2 系統(tǒng)仿真電路圖.15第第 1 1 章章 緒論緒論節(jié)日彩燈在人們的生活中隨處可見，運用到的技術有單片機、led、自動控制等，是在單片機的基礎之上發(fā)展而來的電子產(chǎn)品。隨著計算機技術的不斷發(fā)展，智能化也隨之到來，智能化的程度也越來越高，也得到了廣泛的應用，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、娛樂等領域都得到了廣泛的應用。節(jié)日彩燈經(jīng)常用于娛樂場所，在建筑的大廈中也經(jīng)常用到彩燈，節(jié)日彩燈多變的亮燈方式，達到了很好的效果，將高樓大廈裝飾的更加漂亮。微控制系統(tǒng)的控制關鍵是單片機，單片機的發(fā)展對于電子產(chǎn)品的開發(fā)是極為有利的，在本文的設計中，以 at89c51 單片機為控制核心，主要是因

9、為該單片機的功耗是很低的1。單片機的發(fā)展，還是國外的幾個巨頭公司處于領先的地位，如 intel 研制的mcs-51 系列產(chǎn)品，包括了8xc152、80c51fa/fb、80c51ga/gb、8xc451、8xc452 等，另外philips、siemens 等公司在 80c51 的基礎上研制了很多的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品與80c51 都是兼容的。在該單片機中，總線為單片機配備了串行總線，保證了單片機更加靈活的設計方式。philips 公司還專門進行了研究，引入了網(wǎng)絡系統(tǒng)總線2。隨著我國人們生活水平的提高，人們對于燈具的要求也在不斷的提升，目前，我國的燈具市場的情況可以概括為： 功能細分：在不同的場合配

10、備不同的燈飾，人們對于照明的要求也在不斷的提高，因此各種燈具也在不斷的發(fā)展，如應急燈、日光燈、書寫燈等等產(chǎn)品不斷的涌現(xiàn)。高技術化：在燈具的制造上，電子技術不斷的被應用進來，對于電壓也在不斷的適應，因此可調(diào)節(jié)亮度的燈具不斷的制造出來，無頻閃、 ，放射遠紅外光燈等逐漸的占領了市場。多功能化：燈具正在不斷的適應著人們時尚的要求，多功能集于一身的燈具也不斷的涌現(xiàn)，如電話自控燈等，符合了人們的需求。節(jié)能環(huán)保：無頻閃書寫燈是一種高興技術的產(chǎn)品，能夠節(jié)約一半的能源，受到了人們的廣泛關注。環(huán)保作為當代的主題，表明了人們對于環(huán)境的重視，這也引導著未來燈具發(fā)展的方向3。目前燈具的設計正在朝著尺寸變小、材料變少的方

11、向發(fā)展，目前人們對于燈具的普遍要求就是經(jīng)濟與環(huán)保。緊湊熒光燈就符合了人們經(jīng)濟環(huán)保的要求，該燈具形式多樣，應用廣泛，通常情況下，該燈的照明強度是白熾燈的五倍，其壽命是白熾燈的八倍4。因此該燈是綠色環(huán)保的推薦產(chǎn)品，目前，緊湊熒光燈也逐漸的走入了人們的生活之中。第第 2 2 章章 課程設計的方案課程設計的方案2.1 概述隨著我國的經(jīng)濟不斷的進步，人們的生活質(zhì)量正在不斷的提高，對燈具點亮的效果要求也提高了很多，人們期望在不同的場所有不同的燈具點亮方式，燈具的功能也在不斷的變化，從最初的點亮到現(xiàn)在的裝飾5。因此，適用于各種使用要求的燈也相繼產(chǎn)生。從最開始的油燈發(fā)展到基于電的誕生所產(chǎn)生的白熾燈泡，到現(xiàn)在的

12、節(jié)能燈、熒光燈等燈具。彩燈就在這樣的形式下催生出來，彩燈的功能多、價格低，這些優(yōu)點使得彩燈受到了人們的廣泛關注。隨著社會的發(fā)展，彩燈已經(jīng)成為了人們的必備品，為人們的生活增光添彩，提高了人們生活的品質(zhì)。目前，大多數(shù)的彩燈都是利用了全硬件電路的思路進行設計的，其電路較為復雜，但是實現(xiàn)的功能卻不多，消耗的資源比較多，樣式也不全，操作性也比較差，不足以適應各種各樣場合的需求，看起來容易給人們帶來疲勞，不會給人留下太深刻的印象。因此，我們應該對彩燈控制器進行一些改進。本文利用了 at89c51 單片機實現(xiàn)了彩燈的控制6。在本文的設計中，控制核心是 at89c51 單片機，除此之外，控制模塊還包括了鍵盤、

13、顯示、驅(qū)動等，包括了 4 個按鍵和 16 個 led 顯示器，實現(xiàn)了很多方式的閃光模式。2.2 系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu)單片機的設計如圖 2.1 所示：at89c51單片機led 彩燈顯示電路時鐘電路按鍵電路復位電路圖 2.1 單片機設計的結(jié)構(gòu)圖本文設計的控制裝置，共有四大模塊：閃爍系統(tǒng)、脈沖震蕩系統(tǒng)、核心控件、復位電路。核心控件作為系統(tǒng)的主控部分，對系統(tǒng)具有總控的功能，其中的閃爍系統(tǒng)就是受控部分，包括了 16 個 led 燈。核心控件是 89c51 芯片構(gòu)成的，是系統(tǒng)的關鍵部分，是控制彩燈功能的構(gòu)件。復位電路是復位控制實現(xiàn)部分7。針對亮燈的規(guī)律，利用按鍵控制彩燈，在 led 部分是采用了共陽極接法，

14、實現(xiàn)相應的功能。第第 3 3 章章 硬件設計硬件設計3.1 單片機最小系統(tǒng)設計3.1.1 時鐘電路設計單片機的時鐘信號是一種時間的標準，方便系統(tǒng)內(nèi)的各個操作，復位操作就是恢復初始值，使得單片機從初始狀態(tài)繼續(xù)的操作。時鐘電路的設計是利用了兩種電路形式實現(xiàn)的：內(nèi)部振蕩和外部振蕩。在引腳 xtal1 和 xtal2 外接入晶振，形成內(nèi)部振蕩。在單片機中，含有高增益反相放大器，當接入晶振的時候，就會形成振蕩時鐘脈沖。如圖 3.1 所示，電容器 cl 和 c2 是起到了穩(wěn)定振蕩頻率和加快震蕩速度的作用，在這兩個電容器中，通常情況下，電容都在 5-30pf 之間。晶振頻率大都為 12mhz 或者是 6mh

15、z。在這種情況下，內(nèi)部振蕩方式的信號是穩(wěn)定的，應用也較為廣泛。圖 3.1 時鐘電路89c51x1 x2c1 3.1.2 復位電路設計復位電路設計如圖 3.2 所示：當引腳 rst 出現(xiàn) 2 個周期的高電平時，單片機就會被復位。當引腳 rst一直高電平時，那么單片機就會被一直的復位。依據(jù)事先的需求，復位包括了兩種形式：上電復位和開關復位，上電復位指的是接通電源的時候，就會進行自動的復位8。在上電復位中，電容 c1 和電阻 r1 是電源的微分電路，通電后，引腳 rst處于高電平，由于等效電阻的存在，若圖中的電阻 r1 不存在，也可以實現(xiàn)上電復位。10f+5vret1k圖 3.2 復位電路電路圖開關

16、復位指的就是當通電后，單片機會自動的復位，在單片機運行的過程中，利用開關的操作，也可以實現(xiàn)上電或開關復位。通電后，電容 c3 的充電和反相門的作用，reset 會處于高電平。在單片機運行時，按下復位鍵并松開，reset 也會處于高電平，實現(xiàn)上電或開關復位。3.1.3 單片機最小系統(tǒng)在系統(tǒng)的 xtal1、xtal2 端接入晶振和諧振電容兩個，在 reset 端接入電阻和電容，當按鍵復位存在時，再連上按鍵就是一個小系統(tǒng)，通電時，該系統(tǒng)就能夠正常的運行了。單片最小系統(tǒng)圖如下：圖 3.3 單片機最小系統(tǒng)3.2 按鍵控制電路本系統(tǒng)的設計，彩燈是二極管形成的，將 16 支彩燈分別接在 p1 口和 p0 口

17、，兩個接口與二極管和電阻接在一起，這個電阻在電路中所起的作用是限流電阻，防止電路電流過大，限制電流的作用。本系統(tǒng)的設計，按鍵包括了四個，s0 按鍵是在復位電路上，s0 按鍵是控制彩燈亮的，按下 s0 按鍵，s1 按鍵就會停止流動，全部的燈就會熄滅。按下s2，燈就從上而下流動，s3 下，則相反的方向流動。圖 3.4 按鍵電路圖3.3 led 彩燈顯示模塊彩燈的顯示部分，包括了 16 個發(fā)光二極管和 16 個電阻。兩者之間是利用了串聯(lián)的方式進行連接的，進而接入 p0 口和 p1 口。利用編程對 p0 口和 p1 口的電平進行控制，實現(xiàn)燈的閃爍花型。發(fā)光二極管的電壓通常都會大于 1.7v，其工作電流

18、在 1ma 到 30ma 之間浮動，電阻一般在 100 歐姆3 千歐姆之間，在此，我們選擇 560 歐姆。圖 3.5 led 連接電路3.4 系統(tǒng)總電路圖系統(tǒng)總電路圖如圖 3.8 所示：圖 3.6 系統(tǒng)總電路圖第第 4 4 章章 軟件設計軟件設計本系統(tǒng)的設計由硬件和軟件兩部分，在第三章介紹的原理圖上電后，我們通過編程對管腳電平進行控制，從而實現(xiàn)燈光的點亮與熄滅。軟件編程是本系統(tǒng)的關鍵部分，是控制燈光點亮方式不同的關鍵9 。4.1 按鍵掃描子程序設計本系統(tǒng)的設計的控制核心是單片機 at89c51，該方式控制著 16 個發(fā)光二極管的燈光明滅的方式。當程序運行時，就會進行判斷，檢測是否有按鍵按下，若

19、有按鍵按下，程序就會調(diào)用相應的功能模塊實現(xiàn)燈光顯示的不同10。是否有鍵按下延遲 10ms是否有鍵按下掃描結(jié)束確定鍵號開始圖 4.1 按鍵掃描子系統(tǒng)設計流程圖4.2 主程序設計是否有鍵按下是否有鍵按下nnnny開始長跳轉(zhuǎn)到 starts0=0?yyys1=0?s2=0?s3=0?模式二亮滅模式四向下流水燈模式三向上流水燈模式一亮燈圖 4.2 主程序流程圖第第 5 5 章章 系統(tǒng)調(diào)試與測試結(jié)果分析系統(tǒng)調(diào)試與測試結(jié)果分析5.1 系統(tǒng)調(diào)試依據(jù)事先的設計，本系統(tǒng)調(diào)試部分包括了三個模塊：硬件調(diào)試，軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)11。本系統(tǒng)的設計利用了模塊化的設計思想，在系統(tǒng)的測試過程中也是比較方便的，最后對系統(tǒng)的整

20、體進行測試。5.1.1 硬件調(diào)試對系統(tǒng)的各模塊進行測試，檢測模塊是否符合事先的既定目標。5.1.2 軟件調(diào)試軟件調(diào)試采用單片機仿真器及微機，將編好的程序進行調(diào)試，主要是檢查語法錯誤12。5.1.3 硬件軟件聯(lián)調(diào)將調(diào)試好的硬件和軟件進行聯(lián)調(diào)，主要調(diào)試系統(tǒng)的實現(xiàn)功能。5.2 測試結(jié)果及狀態(tài)分析此次系統(tǒng)設計結(jié)果較好，經(jīng) proteus 軟件仿真系統(tǒng)的調(diào)試，可檢測出仿真電路正常；對應按鍵按下，彩燈出現(xiàn)不同花型，實現(xiàn)了多控制、多閃爍的 led 彩燈循環(huán)13。經(jīng)以上仿真測試證實，本設計能實現(xiàn)設計系統(tǒng)要求的預期功能.第第 6 6 章章 結(jié)論與展望結(jié)論與展望6.1 結(jié)論本系統(tǒng)的主控核心是 at89c51 單片

21、機，利用了按鍵的思路來控制電路、彩燈的明滅以及小系統(tǒng)的運行燈，并利用編程的思想實現(xiàn)燈的控制。通過系統(tǒng)的調(diào)試，發(fā)現(xiàn)本系統(tǒng)的運行效果達到了預期的期望，實現(xiàn)了既定的功能，達到了多控制、多閃爍以及循環(huán)明滅的要求。本系統(tǒng)能夠隨意的變化我們想要的明滅方式。讓人們體驗彩燈的明滅效果，另外，本系統(tǒng)的設計具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、使用的硬件比較少、成本低、消耗資源少的特點，為今后的研究工作提供了一定的科學依據(jù)，參考價值高。6.2 進一步工作的方向本文在基于單片機的基礎上進行了研究，而從目前來看存在許多高性能實時性的控制器，包括 plc,dsp 等，未來將采用其他的控制器對彩燈進行設計。同時在彩燈的展現(xiàn)模式上采用更

22、多的功能，包括實現(xiàn)點陣式彩燈展示等。參考文獻參考文獻1向文娟. c 語言中的運算符和表達式解析j. 軟件導刊,2012,04:48-50. 2徐曉建. 淺談單片機應用系統(tǒng)的設計方法j. 科技資訊,2012,34:19. 3周明,周亮. at89c51 單片機在霓虹燈控制中的應用j. 科技廣場,2007,05:211-212. 4劉麗. 流水燈電路的設計與分析j. 巢湖學院學報,2006,03:144-145. 5劉(王瑩),董春曦. 基于 at89c5131 的接口設計j. 現(xiàn)代電子技術,2009,12:28-30. 6李晗佳,凡國輝. 節(jié)日彩燈控制系統(tǒng)設計j. 科技致富向?qū)?2011,21:

23、22. 7廣東 張則. 51 系列單片機(c 語言)快速入門(一)n. 電子報,2010-05-30015. 8廣西 羅才枝. 單片機編程入門實例n. 電子報,2013-08-11009.9符子根. 多路彩燈控制器的設計j. 科技信息(學術研究),2008,18:79-80.10cheng yu wu, wei fang.research of case-based teaching of electrical and electronic technologyj.applied mechanics and materials, 2014, vol.3082 (543), pp.467-470

24、11 丁明亮，唐前輝.51 單片機應用設計與仿真基于 keil c 與 pretues.北京:北京航空航天大學出版社，2009.12 王忠飛，胥芳mcs-51 單片機原理及嵌入式系統(tǒng)應用m西安：西安電子科技大學出版社，2007p268-27313 戴佳等.51 單片機 c 語言應用程序設計實例精講（第 2 版）.北京：電子工業(yè)出版社，2008.附錄 1 程序#include #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char sbit key1=rxd;/開始sbit key2=txd; /停止sbit key3=int

25、0;/由上向下sbit key4=int1;/由下向上void delay_ms();void init();uchar scan();void shang();void xia();bit timerflag;/定時器標志uchar n;/定時器計數(shù)變量uchar status;/運行狀態(tài)標志uchar led=0 x7f;/燈的顯示緩存/*/主函數(shù)/*/void main()uchar anjian;init();while(1)anjian=scan();if(anjian=1)status=1;p0=led;p1=led;tr0=1;/啟動定時器 0else if(anjian=2)s

26、tatus=0;p0=0 xff;p1=0 xff;tr0=0;/關閉定時器 0led=0 x7f;else if(anjian=3&status=2)status=1;else if(anjian=4&status=1)status=2;anjian=0;p2=status;/*/定時器中斷/*/void time0() interrupt 1th0=(65536-10000)/256;tl0=(65536-10000)%256;if(n+=20)timerflag=1;n=0;if(timerflag)if(status=1)xia();if(status=2)shang(

27、);/*/延時函數(shù)/*/void delay(uchar i)uchar j;while(i)for(j=0;j250;j+);/*/初始化/*/void init(void)tmod=0 x11;/設置定時器 0 為工作方式 1th0=(65536-10000)/256;tl0=(65536-10000)%256;ea=1;/開總中斷et0=1;/開定時器 0 中斷p0=0 xff;/*/按鍵掃描/*/uchar scan(void)uchar ans;/if(p1!=0 xf0)/delay(4);if(!key1)ans=1;while(!key1);if(!key2)ans=2;while(!key2);if(!key3)ans=3;while(!key3);if(!key4)ans=4;while(!key4);/return(ans);/*/由下到上閃/*/void shang(void)if(timerflag)int flag16;if(timerflag)int flag16;led=_cror_(led,1);if(flag167)p1=led;flag16+;else p0=led;timerflag=0;/*/由上到下閃/*/void xia(void)if(timerf