基于單片機(jī)的節(jié)日彩燈控制器(共17頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上湖北文理學(xué)院理工學(xué)院 課程 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 題目 節(jié)日彩燈控制器設(shè)計(jì) 專(zhuān)業(yè) 通信工程 姓名 學(xué)號(hào) 姓名 學(xué)號(hào) 姓名 學(xué)號(hào) 2015.6一、任務(wù) 以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)一個(gè)節(jié)日彩燈控制器。二、設(shè)計(jì)要求以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)一個(gè)節(jié)日彩燈控制器，要求有四個(gè)控制按鍵：l K1開(kāi)始，按此鍵則燈開(kāi)始流動(dòng)（兩翼展開(kāi)）。l K2停止，按此鍵則停止流動(dòng)，所有燈為暗。l K3上，按此鍵則燈由上向下流動(dòng)。l K4下，按此鍵則燈由下向上流動(dòng)。 專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)第1章 緒論彩燈是我國(guó)普遍流行的傳統(tǒng)的民間的綜合性的工藝品。彩燈藝術(shù)也就是燈的綜合性的裝飾藝術(shù)。新中國(guó)成立后，彩燈藝術(shù)得到了更大的發(fā)展，特

2、別是隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，彩燈藝術(shù)更是花樣翻新，奇招頻出。而隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多節(jié)日的氣氛里可以看到彩色霓虹燈，這種LED彩燈由于其豐富的燈光色彩，低廉的造價(jià)以及控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用。其將電子、建筑、機(jī)械、遙控、聲學(xué)、光導(dǎo)纖維等新技術(shù)、新工藝用于彩燈的設(shè)計(jì)制作，把形、色、光、聲、動(dòng)相結(jié)合，思想性、知識(shí)性、趣味性、藝術(shù)性相統(tǒng)一。在當(dāng)今的社會(huì)里，彩燈已經(jīng)成為我們生活的一部分，能給我們帶來(lái)視覺(jué)上的享受還能美化我們的生活。1 LED彩燈控制器概述 新型LED彩燈系統(tǒng)包括兩大部分，即LED彩燈控制器（89C51主控模塊）和LED彩燈管（管內(nèi)LED板模塊）。彩燈控制器是主

3、控模塊，具有按鍵、顯示等功能，并利用89C51的P口輸出控制信號(hào)；彩燈管是受控模塊，上面焊有三色LED彩燈和信號(hào)驅(qū)動(dòng)芯片，模塊置于LED的透明管內(nèi)。該LED彩燈控制器是一種基于STC89C51單片機(jī)的彩燈控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED彩燈的控制。其以STC89C51單片機(jī)作為主控核心，與鍵盤(pán)、顯示、驅(qū)動(dòng)等模塊組成核心主控制模塊。如果稍微改動(dòng)控制電路，就可以改變電路的不同工作狀態(tài)，控制彩燈變幻出不同的閃爍效果。2 LED彩燈控制技術(shù)狀況 彩燈控制電路是由單元模塊電路組合而成的，主要以STC89C51單片機(jī)為控制中心，并與按鍵控制電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路在直流穩(wěn)壓電路的相互作用下進(jìn)而控制彩燈亮滅的順序，從而

4、實(shí)現(xiàn)多控制、多閃爍方式的LED彩燈循環(huán)。3 本設(shè)計(jì)任務(wù)運(yùn)用STC89C51單片機(jī)、發(fā)光二極管、電阻、電容、按鍵等元件組成LED節(jié)日彩燈控制電路中的按鍵控制電路、彩燈顯示電路以及單片機(jī)最小系統(tǒng)等模塊。并用Proteus等軟件仿真，做出其電路仿真圖。 第2章 總體方案設(shè)計(jì)與論證通過(guò)查閱大量相關(guān)技術(shù)資料，并結(jié)合自己的實(shí)際知識(shí)，我主要提出了兩種技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。下面我將首先對(duì)這兩種方案的組成框圖和實(shí)現(xiàn)原理分別進(jìn)行說(shuō)明，并分析比較它們的特點(diǎn)，然后闡述我最終選擇方案的原因。1 方案比較彩燈控制器大致可分為兩種方案實(shí)現(xiàn)。一種是利用數(shù)字邏輯電路裝置控制，另一種是采用單片機(jī)控制。1.1 方案一根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)

5、要求介紹的彩燈控制電路的基本組成，可以確定彩燈控制器應(yīng)由振蕩電路、計(jì)數(shù)/時(shí)序分配電路、移位位寄存器和彩燈顯示五部分組成。其框圖如圖2-1所示。圖2-1 方案一的原理框圖1.2 方案二本方案主要是通過(guò)對(duì)基于單片機(jī)的多控制、多閃爍方式的LED彩燈循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，來(lái)達(dá)到本設(shè)計(jì)的要求。其硬件構(gòu)成框圖如圖2-2所示，以單片機(jī)為核心控制，由單片機(jī)最小系統(tǒng)（時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、電源）、按鍵控制電路、LED發(fā)光二極管和5V直流電源組成。圖2-2 方案二的原理框圖方案二：此設(shè)計(jì)方案中單片機(jī)的P1口接4路按鍵控制電路，實(shí)現(xiàn)彩燈花型的切換功能；單片機(jī)上的P2口接8路LED發(fā)光二極管組成彩燈電路，顯示彩燈循環(huán)情況。

6、2 方案論證如果采用方案一，利用數(shù)字邏輯電路裝置控制，其電路不是很復(fù)雜，制作相對(duì)較容易點(diǎn)，成本也相對(duì)較低，但可調(diào)性差，亮燈模式少而且樣式單調(diào)，達(dá)不到設(shè)計(jì)任務(wù)要求或?qū)崿F(xiàn)困難。而采用方案二，以單片機(jī)控制其優(yōu)點(diǎn)是電路集成度高，工作原理簡(jiǎn)單，清晰明了，自定義編程，控制的圖案花樣多，移植性好等。3 方案選擇綜上，顯然方案二各方面優(yōu)越于方案一，以及為了體現(xiàn)專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)，本次設(shè)計(jì)采用第二種方案。第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)為使該LED節(jié)日彩燈控制系統(tǒng)具有更加好的方便性和靈活性，我們對(duì)系統(tǒng)的硬件做了精心設(shè)計(jì)。硬件電路包括直流電源電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)、LED彩燈顯示電路、按鍵控制電路等四大模塊。STC89C51單片機(jī)的工作

7、電壓范圍：4.0V5.5V，所以通常給單片機(jī)外接5V直流電源。由于時(shí)間關(guān)系，此處用3節(jié)1.5V的干電池供電。1 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)要使單片機(jī)工作起來(lái)，最基本的電路的構(gòu)成由單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路等組成。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖3-2所示。時(shí)鐘電路：本系統(tǒng)采用單片機(jī)內(nèi)部方式產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，用于外接一個(gè)12MHz石英晶體振蕩器和2個(gè)30pF微調(diào)電容，構(gòu)成穩(wěn)定的的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部的時(shí)鐘電路。復(fù)位電路：確定單片機(jī)工作的起始狀態(tài)，完成單片機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)按鍵復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用手動(dòng)按鍵復(fù)位，該復(fù)位方式同樣具有上電自動(dòng)復(fù)位功能。電路如圖3-2所示。圖3-2

8、單片機(jī)最小系統(tǒng)2 LED彩燈顯示電路設(shè)計(jì)LED彩燈顯示電路實(shí)際上是由8個(gè)發(fā)光二極管和8個(gè)電阻構(gòu)成的電路。發(fā)光二極管與電阻對(duì)應(yīng)串聯(lián),然后接在與之相對(duì)應(yīng)的P2口上。通過(guò)軟件編程對(duì)P2口輸出高低電平來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的閃爍花型。由于發(fā)光二極管的導(dǎo)通電壓一般為1.7V以上，另外，他的工作電流根據(jù)型號(hào)不同一般為1mA到30mA，電阻選擇范圍100歐姆3千歐姆在此我們這里選用330歐姆的電阻。如圖3-3所示。圖3-3 LED彩燈顯示電路3 按鍵控制電路設(shè)計(jì)按鍵控制電路是由4個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)構(gòu)成的。他們分別接在單片機(jī)AT89C51的P1接口Key1Key4接在P1.6P1.4,為了一對(duì)一的控制LED燈的閃爍方式。當(dāng)按下開(kāi)

9、關(guān)Key1時(shí), LED彩燈系統(tǒng)閃爍第一種彩燈花型。當(dāng)按下開(kāi)關(guān)Key2時(shí), LED燈系統(tǒng)閃爍第二種閃爍方式，以此類(lèi)推。如圖3-4所示。圖3-4 鍵盤(pán)控制電路第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成，上述硬件原理圖搭建完成上電之后，我們還不能看到多控制、多閃爍方式的LED彩燈系統(tǒng)循環(huán)點(diǎn)亮的現(xiàn)象，我們還需要告訴單片機(jī)怎么樣進(jìn)行控制，即編寫(xiě)程序控制單片機(jī)管腳電平的高低變化，來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)光二極管的明滅。軟件編程是多控制、多閃爍方式的LED彩燈系統(tǒng)中的一個(gè)重要的組成部分，是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。下面,我將闡述多控制、多閃爍方式的LED彩燈系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)8個(gè)LED彩燈的循環(huán)點(diǎn)亮，來(lái)介紹實(shí)現(xiàn)流水彩燈控

10、制的軟件編程方法。1 主程序設(shè)計(jì)程序啟動(dòng)時(shí)跳轉(zhuǎn)到鍵盤(pán)判斷模塊程序中，此程序里面包含Key1-Key4的按鍵情況判斷，循環(huán)檢測(cè)直到有按鍵按下的時(shí)候，程序轉(zhuǎn)去相對(duì)應(yīng)按鍵的彩燈顯示的花型模塊，圖4 主程序流程圖 第5章 系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試結(jié)果分析5.1 使用的調(diào)試工具及調(diào)試環(huán)境1 調(diào)試工具本設(shè)計(jì)調(diào)試工具采用電腦、單片機(jī)仿真以及5V直流穩(wěn)壓電源。2 調(diào)試環(huán)境地點(diǎn)：寢室室溫：30 2 系統(tǒng)調(diào)試根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，本系統(tǒng)的調(diào)試共分為三大部分：硬件調(diào)試，軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)。由于在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用模塊設(shè)計(jì)法，所以方便對(duì)各電路模塊功能進(jìn)行逐級(jí)測(cè)試，最后將各模塊組合后進(jìn)行整體測(cè)試。1硬件調(diào)試對(duì)各個(gè)模塊的功能進(jìn)行調(diào)試，主

11、要調(diào)試各模塊能否實(shí)現(xiàn)指定的功能。通過(guò)kill軟件燒錄下載到硬件中驗(yàn)證功能。2軟件調(diào)試 軟件調(diào)試采用單片機(jī)仿真器及微機(jī)，將編好的程序進(jìn)行調(diào)試，主要是檢查語(yǔ)法錯(cuò)誤。3硬件軟件聯(lián)調(diào)將調(diào)試好的硬件和軟件進(jìn)行聯(lián)調(diào)，主要調(diào)試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)功能。3 測(cè)試結(jié)果及狀態(tài)分析此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果較好，經(jīng)Proteus軟件仿真系統(tǒng)的調(diào)試，可檢測(cè)出仿真電路正常；對(duì)應(yīng)按鍵按下，彩燈出現(xiàn)不同花型，實(shí)現(xiàn)了多控制、多閃爍的LED彩燈循環(huán)；經(jīng)以上仿真測(cè)試證實(shí)，本設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)要求的預(yù)期功能。 結(jié) 論本次課程設(shè)計(jì)以STC89C51單片機(jī)作為主控核心，按鍵控制電路、彩燈顯示電路以及單片機(jī)最小系統(tǒng)等模塊組成的核心主控制電路，利用軟件編程燒

12、錄程序到單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)LED節(jié)日彩燈的控制。通過(guò)軟硬件的仿真調(diào)試，對(duì)彩燈控制器的運(yùn)行成果感覺(jué)比較滿(mǎn)意，它實(shí)現(xiàn)了我們要求達(dá)到的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了多控制、多閃爍方式的LED節(jié)日彩燈循環(huán)，并且用快慢兩種節(jié)拍實(shí)現(xiàn)花型交換。本系統(tǒng)亮燈模式多，可根據(jù)操作提示隨意變換想要的閃爍方式。同時(shí)本設(shè)計(jì)具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易操作、硬件少、體積小、成本低、低能耗等優(yōu)點(diǎn)，具有一定的實(shí)用和參考價(jià)值。但是在設(shè)計(jì)中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題：Proteus仿真軟件不是很穩(wěn)定，造成仿真頁(yè)面奔潰，另外硬件調(diào)試程序時(shí)出現(xiàn)了延時(shí)問(wèn)題等。這種都是以后的工作當(dāng)中需要注意并解決的問(wèn)題。參考文獻(xiàn)1 劉宏.電子工藝實(shí)習(xí)，華南理工大學(xué)出版社，2011.2 鄧奕.電

13、子線(xiàn)路CAD實(shí)用教程，華中科技大學(xué)出版社，20133 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社，2006.4 手把手教你學(xué)51單片機(jī)C語(yǔ)言版，宋雪松，清華大學(xué)出版社。20105 C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，譚浩強(qiáng)，清華大學(xué)出版社，2010 附錄1 程序#include <reg52.h>#define unchar unsigned char#define unit unsigned int#define led P2sbit button1=P14;sbit button2=P15;sbit button3=P16;sbit button4=P17;void delaytime() unsign

14、ed int i = 7000,j=7000; while (i-);while (j-);void main() unchar i,j; unchar led1,led2; led=0x00; while(1) if(button1=0)while(button1=0);j=1; if(button2=0)while(button2=0);j=2; if(button3=0)while(button3=0);j=3; if(button4=0)while(button4=0);j=4; switch(j) case 0x01:led=0x01; for(i=0;i<8;i+) delaytime(); led=led<<1; break;case 0x02:led=0x80; for(i=0;i<8;i+) delaytime(); led=led>>1