基于單片機(jī)控制的節(jié)日彩燈控制課程設(shè)計(jì)

1、武漢理工大學(xué)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告課 程 設(shè) 計(jì)題 目基于51單片機(jī)的節(jié)日彩燈設(shè)計(jì)學(xué) 院物流工程學(xué)院專(zhuān) 業(yè)物流工程班 級(jí)姓 名同 組 者指導(dǎo)教師月日附件2：課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名： 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 工作單位： 物流工程 _ 題 目: 單片機(jī)節(jié)日彩燈控制器初始條件：1. Protues 7 professional的ISIS 7 professional和ARES 7 professional軟件2. Keil uvision4軟件 3.單片機(jī)的相關(guān)資料指導(dǎo)書(shū)要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)等具體要求）設(shè)計(jì)一個(gè)節(jié)日彩燈控制器,實(shí)現(xiàn)不同的閃爍方式,要求:(

2、1)P3.3: 開(kāi)始,按此鍵則燈開(kāi)始流動(dòng)（由上而下）；(2)P3.2: 停止,按此鍵則停止流動(dòng),所有燈為暗；(3)P3.1: 上,按此鍵則燈由上向下流動(dòng)；(4)P3.0: 下,按此鍵則燈由下向上流動(dòng)。時(shí)間安排：十八周到十九周設(shè)計(jì)，十九周答辯指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日附件3：武漢理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)教學(xué)檢查記錄表課程設(shè)計(jì)名稱 設(shè)計(jì)周數(shù) 檢查日期 課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師 進(jìn)行方式：集中分散.地點(diǎn) 檢 查 項(xiàng) 目檢 查 結(jié) 果好一般不理想差課程設(shè)計(jì)選題適當(dāng)程度學(xué)生數(shù)與指導(dǎo)教師數(shù)配比（15名學(xué)生/教師 好； >=20名/教師 一般； >=30名學(xué)生/教師不理想；

3、>40名學(xué)生/教師 差）指導(dǎo)教師到位情況學(xué)生課程設(shè)計(jì)完成進(jìn)度及質(zhì)量對(duì)學(xué)生課程設(shè)計(jì)日常管理（出勤考核）措施及執(zhí)行情況課程設(shè)計(jì)秩序綜合意見(jiàn)： 檢查人 附件6：本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表姓 名 陳文超性 別男專(zhuān)業(yè)、班級(jí)物流工程學(xué)院行政1001班課程設(shè)計(jì)題目：基于51單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)答辯或質(zhì)疑記錄：1 選題合理、目的明確 10分2 設(shè)計(jì)方案正確，具有可行性、創(chuàng)新性 20分3 設(shè)計(jì)結(jié)果 20分4 態(tài)度認(rèn)真、學(xué)習(xí)刻苦、遵守紀(jì)律 15分5 設(shè)計(jì)報(bào)告的規(guī)范化、參考文獻(xiàn)充分（不少于5篇） 10分 6. 答辯 25分成績(jī)?cè)u(píng)定依據(jù)：最終評(píng)定成績(jī)（以優(yōu)、良、中、及格、不及格評(píng)定）指導(dǎo)教師簽字： 年 月

4、日目錄摘要11 設(shè)計(jì)任務(wù)22 總體方案設(shè)計(jì)與論證32.1 方案比較32.2 方案論證42.3 方案選擇43 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)53.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)53.3 LED彩燈顯示電路設(shè)計(jì)63.4 按鍵控制電路設(shè)計(jì)64 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)84.1 按鍵掃描子程序設(shè)計(jì)84.2 主程序設(shè)計(jì)8參考文獻(xiàn)11摘要彩燈是我國(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

5、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。 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AT89C51單片機(jī)的彩燈控制

6、器，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED彩燈的控制。其以AT89C51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。01 設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)目的 1、通過(guò)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，熟練掌握匯編語(yǔ)言的編程方法，將理論聯(lián)系到實(shí)踐中去，提高我們的動(dòng)腦和動(dòng)手的能力。 2、通過(guò)節(jié)日彩燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握簡(jiǎn)單程序的編寫(xiě)以及硬件選擇的能力，最終提高我們的邏輯抽象能力。1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求 內(nèi)容：設(shè)計(jì)一個(gè)彩燈控制器 要求：(1)P3.3: 開(kāi)始,按此鍵則燈開(kāi)始流動(dòng)（由上而下）； (2)P3.2: 停止,按此鍵則停止流動(dòng),所有燈為暗；(3)P3

7、.1: 上,按此鍵則燈由上向下流動(dòng)；(4)P3.0: 下,按此鍵則燈由下向上流動(dòng)。1.3 設(shè)計(jì)思路 1.先熟悉單片機(jī)控制原理，明確選題要求。 2.給出多種方案，并選擇一個(gè)最優(yōu)方案來(lái)完成彩燈的點(diǎn)亮。 3.繪制電路原理圖，編寫(xiě)程序，并進(jìn)行仿真，實(shí)現(xiàn)節(jié)日彩燈的功能。12 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。 2.1 方案比較彩燈控制器大致可分為兩種方案實(shí)現(xiàn)。一種是利用電子電路裝置控制，另一種是采用單片機(jī)控制。2.1.1 方

8、案一根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)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。振蕩電路控制電路譯碼器LED顯示電路計(jì)數(shù)器圖2-1 方案一的原理框圖2.1.2 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)光二極管組成。3按鍵控制電路時(shí)鐘電路AT89C51單片機(jī)LED彩燈復(fù)位電路圖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P3口接4路按

9、鍵控制電路，實(shí)現(xiàn)彩燈花型的切換功能；單片機(jī)上的P1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。 2.2 方案論證如果采用方案一，利用電子電路裝置控制，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。 2.3 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。武漢理工大學(xué)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告3 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

10、對(duì)系統(tǒng)的硬件做了精心設(shè)計(jì)。硬件電路包括直流穩(wěn)壓電源電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)、LED彩燈顯示電路、按鍵控制電路以及串口電路五大模塊。3.2 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3-1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

11、3-1所示。圖3-1單片機(jī)最小系統(tǒng)3.3 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P1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1k歐姆的電阻。如圖3-2所示。圖3-2 LED彩燈顯示電路3.4 按鍵控制電路設(shè)計(jì)按鍵控制電路是由6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接口和P3.0口,Key1Key5接在P1.0P1.4,Ke

12、y6接在P3.7上。為了一對(duì)一的控制LED燈的閃爍方式。當(dāng)按下開(kāi)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。當(dāng)閉合Key6時(shí)，彩燈閃爍節(jié)拍變慢。如圖3-3所示?？傮w設(shè)計(jì)電路如圖3-4所示。圖3-3按鍵電路圖3-4 總體設(shè)計(jì)電路4 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

13、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)流水彩燈控制的軟件編程方法。4.1 按鍵掃描子程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是以單片機(jī)AT89C51為核心控制8個(gè)發(fā)光二極管4種閃爍方式的變換。程序啟動(dòng)時(shí)跳轉(zhuǎn)到鍵盤(pán)判斷模塊程序中，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。4.2 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4個(gè)按鍵的情況判斷，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。org 00hjmp startstart: mov p3,#0ffh jnb

14、 p3.3,button4 sjmp startbutton3: mov p1,#0ffh sjmp startbutton4 : mov p1,#0feh lcall delayloop: mov a,p1 rl a mov p1,a lcall delay jnb p3.2,button3 jnb p3.1,button4 jnb p3.0,button1 sjmp loopbutton1: mov p1,#7fh lcall delaylop: mov a,p1 rr a mov p1,a lcall delay jnb p3.2,button3 jnb p3.1,button4 sjm

15、p lopdelay: mov r6,#200loop2: mov r7,#250loop1: nop nop djnz r7,loop1 djnz r6,loop2 ret end5 課程設(shè)計(jì)總結(jié)在不斷學(xué)習(xí)中，終于完成了課程設(shè)計(jì)任務(wù)。通過(guò)本設(shè)計(jì)鍛煉了我們的實(shí)踐能力，也是對(duì)以后我們實(shí)際工作能力的訓(xùn)練和考察過(guò)程?，F(xiàn)在是一個(gè)高科技的時(shí)代，單片機(jī)的應(yīng)用無(wú)處不在，這更堅(jiān)定了我要學(xué)好單片機(jī)的決心。本設(shè)計(jì)本身就比較簡(jiǎn)單，整個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中每一步都是自己親自做過(guò)的，在經(jīng)過(guò)遇到問(wèn)題，思索問(wèn)題到解決問(wèn)題的過(guò)程中，就連向別人請(qǐng)教的過(guò)程也是一種收獲，收獲是最多的。以往沒(méi)有注意到的問(wèn)題，都在這一次的課程設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)，

16、這培養(yǎng)了我的細(xì)心，耐心和專(zhuān)心。我覺(jué)得能夠在這次的課程設(shè)計(jì)中學(xué)到很多的東西，以往不注意的細(xì)節(jié)，在這一次中是必須讓自己去注意的。也是我這所學(xué)到知識(shí)的一個(gè)體現(xiàn)。我深深知道，每一次的學(xué)習(xí)實(shí)踐環(huán)節(jié)都是那么的來(lái)之不易，都是通過(guò)老師的深思熟慮后，才給我們定下目標(biāo)。然后讓我們?cè)谥R(shí)的海洋里翱翔，讓我們隨著年齡的增長(zhǎng)不斷的擴(kuò)充自己的知識(shí)領(lǐng)域，也逐漸成熟，逐漸長(zhǎng)大，老師同時(shí)也教導(dǎo)我們逐漸成為一個(gè)能夠?yàn)樯磉叺娜?，為家庭，為?guó)家做出點(diǎn)點(diǎn)貢獻(xiàn)的人，教導(dǎo)我們學(xué)會(huì)感恩。所以，我在這次的課程設(shè)計(jì)中，認(rèn)真對(duì)待每一個(gè)過(guò)程，希望自己的認(rèn)真，自己最后的課程設(shè)計(jì)的成果能夠回報(bào)老師教導(dǎo)。參考文獻(xiàn)1 馬秀娟.電工電子實(shí)踐教程M.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004.157-160.2 呂曙東、孫宏國(guó).電工電子實(shí)驗(yàn)技術(shù)M.南京：東南大學(xué)出版社，2004.196-198.3 褚南峰