基于單片機的節(jié)日彩燈設計

1、 單片機課程設計題 目： 院 （系）： 專 業(yè)：學 號： 姓 名： 指 導 教 師： 摘 要彩燈控制器在我們的日常生活中有著重要的運用，如廣告牌的設計和節(jié)日彩燈的設計都能運用到它的原理。本次報告中設計的花樣彩燈控制器是其中較簡單的，但這是進行復雜設計的基礎。查閱相關資料，用簡單的輸入輸出端口等硬件，結合實際彩燈的亮滅控制過程進行設計。利用鍵盤上的燈實現(xiàn)燈的各種形式的變換，使彩燈變換的樣式更多，克服了節(jié)日彩燈變換樣式單調的缺點，使節(jié)日彩燈朝著變換多種多樣的方式發(fā)展。關鍵詞：可編程節(jié)日彩燈 ；循環(huán) ；控制高低電平 ；實現(xiàn)對彩燈的控制第 20 頁 共 20 頁目 錄目 錄引言 41、設計目的與要求

2、52、設計總體方案 53、模塊電路的設計 74、獨立設計部分105、焊接制作與調試結果及其分析 126、設計過程中的問題及其解決方案 137、心得體會 138、改進工作展望 14參考文獻 14附錄一 15附錄二 17附錄三 191 設計目的與要求1.1引言在現(xiàn)代生活中，彩燈作為一種景觀，安裝在建筑物的適當?shù)胤?。一是作為裝飾增添節(jié)日氣氛，二是有一種廣告宣傳的作用：用在舞臺上增強晚會燈光效果。彩燈控制器在我們的日常生活中有著重要的運用，如廣告牌的設計和節(jié)日彩燈的設計都能運用到它的原理。本次報告中設計的花樣彩燈控制器是其中較簡單的，但這是進行復雜設計的基礎。數(shù)碼管是一種半導體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)

3、光二極管。通過對其不同的管腳輸入相對的電流，會使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字能夠顯示 時間、日期、溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)。由于它的價格便宜、使用簡單，在電器特別是家電領域應用極為廣泛，空調、熱水器、冰箱等等。絕大多數(shù)熱水器用的都是數(shù)碼管，其他家電也用液晶屏與熒光屏?？删幊坦?jié)日彩燈打破常規(guī)彩燈閃爍固定變化的現(xiàn)狀，可根據(jù)人們不同的意愿進行編程設計出想要的變換的色彩效果。查閱相關資料，用簡單的輸入輸出端口等硬件，結合實際彩燈的亮滅控制過程進行設計。利用鍵盤上的燈實現(xiàn)燈的各種形式的變換，使彩燈變換的樣式更多，克服了節(jié)日彩燈變換樣式單調的缺點，使節(jié)日彩燈朝著變換多種多樣的方式發(fā)展。1.2設計目的通過課程

4、設計使我們更進一步掌握微機原理與應用課程的有關知識，通過查閱資料，閱讀程序，提高設計程序的能力及動手能力，使編程水平有一定的提高，同時也會提高我們通過動手進行硬件設計及程序設計從而提高解決實際問題的能力。1.3實驗要求1. 用16盞以上的LED小燈，實現(xiàn)至少4種彩燈燈光效果（不含全部點亮，全部熄滅；2. 手動模式與自動模式切換：設置一個按鈕可以在自動模式和手動模式間切換；3. 手動模式可以用輸入按鈕在幾種燈光效果間切換；4. 自動模式下自動在幾種效果間切換的功能；5. 可以通過按鈕暫停彩燈效果，使小燈全亮并閃爍，再次按下相同按鈕后繼續(xù)之前的效果。2 設計總體方案2.1硬件設計的思路、原理、設計

5、細節(jié)用單片機最小系統(tǒng)控制彩燈電路用流水燈的方式實現(xiàn)彩燈自動閃爍，彩燈電路總共有32的共隱接法組成，彩燈電路有三個部分，八個組成“二”，十六個LED組成字母“G”，八個組成字母“”。用P0口的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3控制四個點亮或熄滅，P1.0、P1.1、P1.2、P1.3控制四個點亮或熄滅，用和控制字母“G”的點亮或熄滅，用P3控制字母“O”的點亮熄滅。2.2、軟件設計的思路、原理、設計細節(jié)采用C語言編寫控制程序，程序設計思路用流水燈先點亮“二”，然后再點亮字母“G”，最后點亮“O”。用while死循環(huán)反復循環(huán)點亮“一”、“二”、“GO”。2.3原理框圖如圖1.1所示彩燈電路（“

6、一”、“二”）單片機最小系統(tǒng)彩燈電路（“G”、“O”）2.4設計電路的工作原理用C語言程序控制單片機最小系統(tǒng)，使IO口輸出高低電平控制彩燈電路的閃爍。2.5彩燈的電路工作原理圖如下圖所示稍微解釋一下原理圖彩燈電路總共有32的共隱接法組成，彩燈電路有三個部分，八個組成“二”，十六個LED組成字母“G”，八個組成字母“”。用P0口的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3控制四個點亮或熄滅，P1.0、P1.1、P1.2、P1.3控制四個點亮或熄滅，用和控制字母“G”的點亮或熄滅，用P3控制字母“O”的點亮熄滅。3、模塊電路的設計3.1 單片機控制電路3.2 彩燈顯示電路 1. 原件的采購2. 通過以

7、上的的“G”原理圖，仿真并利用Protel軟件來畫PCB3. 腐蝕電路板，并焊接“G”電路4. 焊接完成后配合小組進行調試PCB圖如下：4.2由以上分工可知：4.2.1控制電路的工作原理彩燈電路總共有32的共隱接法組成，彩燈電路有三個部分，八個組成“二”，十六個LED組成字母“G”，八個組成字母“”。用P0口的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3控制四個點亮或熄滅，P1.0、P1.1、P1.2、P1.3控制四個點亮或熄滅，用和控制字母“G”的點亮或熄滅，用P3控制字母“O”的點亮熄滅4.2.2彩燈控制電路的電路圖4.2.3彩燈控制電路的程序#include<reg51.h> /包

8、含單片機寄存器的頭文件#include <intrins.h>/*函數(shù)功能：延時一段時間*/unsigned char L8=0x01,0x03,0x07,0x0f,0x1f,0x3f,0x7f,0xff;unsigned char L18=0x7f,0x3f,0x1f,0x0f,0x07,0x03,0x01,0x00;void delay1s(unsigned int i) unsigned int j; while(i-) for(j=0;j<=151;j+); /*函數(shù)功能：主函數(shù)*/void main(void) unsigned char i,j;P0 = 0x00

9、;P1 = 0x00;P2 = 0x00;P3 = 0x00;while(1)for(j=0;j<8;j+) P0=Lj; delay1s(100);for(j=0;j<8;j+) P1=Lj; delay1s(100);for(j=0;j<8;j+) P2=Lj; delay1s(100); for(i=0;i<8;i+) P3=Li; delay1s(100);for(j=0;j<8;j+) P0=L1j; delay1s(100);for(j=0;j<8;j+) P1=L1j; delay1s(100);for(j=0;j<8;j+) P2=L1

10、j; delay1s(100); for(i=0;i<8;i+) P3=L1i; delay1s(100);5、焊接制作與調試結果及其分析5.1焊接過程通過大二下學期對單片機所學知識、查找圖書館和網(wǎng)絡資料以及實訓期間老師的答疑。我制出了正確的搶答器原理圖，但是這次不用對板子進行轉印腐蝕，用的是萬能板，畫好原理圖，然后根據(jù)原理圖進行插裝元器件以及用導線和焊錫接線，這看似簡單的過程，其實還是需要工藝的，這一過程需要足夠的耐心與細心，不能出錯，最終做好了板子。5.2調試過程在制作調試過程中首先寫完程序，后利用proteus 7 professional 仿真軟件進行程序和硬件的仿真。我把我的程

11、序寫完后就燒到我的芯片上連接好線路后開始運行，因為之前已經(jīng)用仿真軟件進行過測試，所以應該不會有什么大問題，基本能像仿真一樣的效果。進行燒錄程序后果然板子還是一切正常，最終實訓成功。5.3 Proteus 仿真圖6、設計過程中的問題及其解決方案在設計過程中遇到如何設計自動與手動開關切換的問題，我們的解決方案是在四個IO口處加上開關從而達到手動和程序相互轉換控制每一個LED。其實還有比這個還要好的方案，那就是用程序來控制和按鍵來對LED進行控制，這樣可以節(jié)約很多成本。在上電調式電路時發(fā)現(xiàn)顯示“一、二”彩燈電路發(fā)光很暗，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)加在顯示“一、二”彩燈電路上的電阻對LED起限流作用，當去掉電阻后其

12、發(fā)光變得多亮。 把控制程序下載到單片機中，發(fā)現(xiàn)單片機的P0口無法輸出控制信號而別的IO口也可以正常輸出信號。在檢查程序時并沒有發(fā)現(xiàn)有錯。再次檢查電路圖時發(fā)現(xiàn)P0口沒有加上拉電阻，因而導致電流太小。加上上拉電阻后，P0口能正常控制彩燈電路。7、心得體會通過這次課程設計，使我對硬件電路的工作原理有了進一步的學習，進一步的認識；在軟件方面，在程序的設計，程序的調試方面都學到了很多東西，很有成就感。在這次課程設計中我遇到了一些困難，但在老師的指導和同學的幫助，再加上自己查閱了些許資料的情況下都解決了。雖然課程設計進行的不夠順利，但還是完成了任務，使自己的專業(yè)知識又得到了提升。21世紀是計算機全面發(fā)展應

13、用的時代，很多人不是在制造計算機而是在使用計算機，在使用計算機的人群中只有從事嵌入式系統(tǒng)應用的人才真正地進入到計算機系統(tǒng)內部軟硬件體系中，才能真正領會計算機的智能化本質并掌握智能化設計的知識。通過這次難得的實踐機會給了我很大的收獲，不僅鞏固了原有的知識，并增強了動手能力，培養(yǎng)了面對問題的分析能力以及遇到困難如何面對。附錄一1、 電路原理圖2、 實物圖3、 PCB圖4、仿真圖附錄二程序代碼：#include<reg51.h> /包含單片機寄存器的頭文件#include <intrins.h>/*函數(shù)功能：延時一段時間*/unsigned char L8=0x01,0x03

14、,0x07,0x0f,0x1f,0x3f,0x7f,0xff;unsigned char L18=0x7f,0x3f,0x1f,0x0f,0x07,0x03,0x01,0x00;void delay1s(unsigned int i) unsigned int j; while(i-) for(j=0;j<=151;j+); /*函數(shù)功能：主函數(shù)*/void main(void) unsigned char i,j;P0 = 0x00;P1 = 0x00;P2 = 0x00;P3 = 0x00;while(1)for(j=0;j<8;j+) P0=Lj; delay1s(100);for(j=0;j<8;j+) P1=Lj; delay1s(100);for(j=0;j<8;j+