基于單片機(jī)LED花樣彩燈設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

目錄TOC\o"1-3"\h\u10911前言 4552LED燈的發(fā)展趨勢(shì) 4277943LED燈的發(fā)展史 5236304LED燈的應(yīng)用 5118765LED燈的設(shè)計(jì) 6218085.1真值表 7181325.2流程圖 8184985.3硬件部分 9265235.4程序部分 968366結(jié)束語(yǔ) 102710參考文獻(xiàn) 1130725致謝 11基于單片機(jī)LED花樣彩燈設(shè)計(jì)摘要：近年來(lái)，彩燈對(duì)于美化、亮化城市有著不可輕視的重要作用。因此作為城市裝飾的彩燈需求量越來(lái)越大，對(duì)與彩燈的技術(shù)和花樣也越來(lái)越高。目前市場(chǎng)上各種式樣的LED彩燈多半是采用全硬件電路實(shí)現(xiàn)，存在電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能單一等局限性，因此有必要對(duì)現(xiàn)有的彩燈控制器進(jìn)行改進(jìn)。本文介紹了一種簡(jiǎn)易LED彩燈控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)過(guò)程，以AT-89S52單片機(jī)作為主控核心與輔助硬件電路相結(jié)合，利用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)LED彩燈進(jìn)行控制。本系統(tǒng)具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作容易、硬件少、成本低等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：LED彩燈；AT-89S52單片機(jī)；彩燈控制器1前言近年來(lái)，彩燈對(duì)于美化、亮化城市有著不可輕視的重要工作。因此作為城市裝飾的彩燈需求量越來(lái)越大，對(duì)與彩燈的技術(shù)和花樣也越來(lái)越高。但傳統(tǒng)的彩燈控制電路一般是由數(shù)字電路組成，這種彩燈控制器電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高、功率損耗大，電路復(fù)雜，靈活性不高，效率低，不利于系統(tǒng)的擴(kuò)展，對(duì)信號(hào)處理也比較困難。此外從功能效果上看，彩燈模式少而且樣式單調(diào)，缺乏用戶(hù)可操作性，影響亮燈效果。因此有必要對(duì)現(xiàn)有的彩燈控制器進(jìn)行改進(jìn)。而單片機(jī)具有高集成度、高可靠性，控制功能強(qiáng)，低電壓、低功耗，優(yōu)異的性能價(jià)格等優(yōu)點(diǎn)，可以說(shuō)，智能控制與自動(dòng)控制的核心就是單片機(jī)。LED彩燈具有成本低、發(fā)光純度高、發(fā)光熱量小、耗電量低、超長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)。所以利用單片機(jī)作LED彩燈控制，僅是使控制花樣、路數(shù)大大增加，成本也很低，而且對(duì)環(huán)境能源沒(méi)有污染，有著很大的發(fā)展前景[1]。本設(shè)計(jì)是一種基于AT-89S52單片機(jī)的彩燈控制方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED彩燈的控制。主要以AT-89S52單片機(jī)作為主控核心與發(fā)光二極管、晶振、復(fù)位、電源、MAX232、DB9等組成電路，利用軟件編輯實(shí)現(xiàn)彩燈流水燈的效果，并且可以通過(guò)按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)花樣的選擇。2LED燈的發(fā)展趨勢(shì)LED巨大的市場(chǎng)注定其將發(fā)展成一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)。總體來(lái)看，國(guó)內(nèi)在規(guī)模產(chǎn)業(yè)的發(fā)展上一直不盡人意，典型案例就是集成電路產(chǎn)業(yè)與液晶面板產(chǎn)業(yè)，國(guó)內(nèi)到現(xiàn)在集成電路產(chǎn)業(yè)還是夾著尾巴做人，液晶面板產(chǎn)業(yè)也是百病纏身，技術(shù)復(fù)雜、投資大、基礎(chǔ)薄弱是主要原因，而LED產(chǎn)業(yè)將打破這個(gè)魔咒，并且可以帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的提升，如國(guó)內(nèi)驅(qū)動(dòng)芯片產(chǎn)業(yè)在液晶驅(qū)動(dòng)上根本做不起來(lái)，因?yàn)橐壕姘瀹a(chǎn)業(yè)不在國(guó)內(nèi)，由于有巨大市場(chǎng)支撐，LED驅(qū)動(dòng)芯片預(yù)計(jì)在國(guó)內(nèi)得到蓬勃發(fā)展，促進(jìn)國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)做大做強(qiáng)，這反過(guò)來(lái)又會(huì)促進(jìn)國(guó)內(nèi)LCD驅(qū)動(dòng)芯片或其它驅(qū)動(dòng)芯片的發(fā)展。中國(guó)大陸目前LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的劣勢(shì)在于，一、國(guó)內(nèi)企業(yè)LED產(chǎn)品技術(shù)水平與海外還是有一定差距，在爭(zhēng)取高端客戶(hù)方面處于劣勢(shì)；二、國(guó)內(nèi)集成電路制造基礎(chǔ)相較日本、韓國(guó)及臺(tái)灣地區(qū)這些LED強(qiáng)勢(shì)地區(qū)而言薄弱，LED外延、芯片制造能力、工藝水平及外圍材料配套能力差一些，學(xué)習(xí)曲線長(zhǎng)一些，需要一段時(shí)間培育；三、國(guó)內(nèi)LED企業(yè)的規(guī)模還比較小，大多沒(méi)有超過(guò)100kk/月產(chǎn)能(藍(lán)綠光)，這種狀況在未來(lái)兩年將有改善；四、國(guó)內(nèi)研發(fā)多集中在大學(xué)和科研院所，生產(chǎn)在各企業(yè)，缺乏研發(fā)成果產(chǎn)業(yè)化的快速轉(zhuǎn)換機(jī)制，這方面應(yīng)借鑒臺(tái)灣工業(yè)研究院的技術(shù)成果授權(quán)機(jī)制，加快技術(shù)成果轉(zhuǎn)換速度，科研院所不能為自己產(chǎn)業(yè)化而不將最新的技術(shù)成果及時(shí)轉(zhuǎn)移到產(chǎn)業(yè)界，政府應(yīng)制定相關(guān)政策規(guī)范相關(guān)行為；五、國(guó)內(nèi)核心專(zhuān)利缺乏，特別在關(guān)系到產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的藍(lán)光核心專(zhuān)利及白光專(zhuān)利缺乏，這將使國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展受制。中國(guó)本土企業(yè)現(xiàn)階段主要還是處于起步階段，企業(yè)規(guī)模較小，對(duì)掌握專(zhuān)利的大廠構(gòu)不成威脅，專(zhuān)利問(wèn)題還不是很突出。但是隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)的發(fā)展壯大，一旦規(guī)模擴(kuò)大到一定程度，實(shí)施“走出去”發(fā)展戰(zhàn)略，專(zhuān)利問(wèn)題將成為隱患。目前對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)而言，壯大規(guī)模、提高產(chǎn)品質(zhì)量與技術(shù)水平是首要任務(wù)，提高未來(lái)取得大廠專(zhuān)利授權(quán)時(shí)的要價(jià)能力，或逐步通過(guò)研發(fā)突破核心專(zhuān)利。3LED燈的發(fā)展史1907年HenryJosephRound第一次在一塊碳化硅里觀察到電致發(fā)光現(xiàn)象。由于其發(fā)出的黃光太暗，不適合實(shí)際應(yīng)用；更難處在于碳化硅與電致發(fā)光不能很好的適應(yīng)，研究被摒棄了。二十年代晚期BernhardGudden和RobertWichard在德國(guó)使用從鋅硫化物與銅中提煉的的黃磷發(fā)光。再一次因發(fā)光暗淡而停止。1936年,GeorgeDestiau出版了一個(gè)關(guān)于硫化鋅粉末發(fā)射光的報(bào)告。隨著電流的應(yīng)用和廣泛的認(rèn)識(shí)，最終出現(xiàn)了“電致發(fā)光”這個(gè)術(shù)語(yǔ)。二十世紀(jì)50年代，英國(guó)科學(xué)家在電致發(fā)光的實(shí)驗(yàn)中使用半導(dǎo)體砷化鎵發(fā)明了第一個(gè)具有現(xiàn)代意義的LED,并于60年代面世。據(jù)說(shuō)在早期的試驗(yàn)中，LED需要放置在液化氮里，更需要進(jìn)一步的操作與突破以便能高效率的在室溫下工作。第一個(gè)商用LED僅僅只能發(fā)出不可視的紅外光，但迅速應(yīng)用于感應(yīng)與光電領(lǐng)域。60年代末，在砷化鎵基體上使用磷化物發(fā)明了第一個(gè)可見(jiàn)的紅光LED。磷化鎵的改變使得LED更高效、發(fā)出的紅光更亮，甚至產(chǎn)生出橙色的光。到70年代中期，磷化鎵被使用作為發(fā)光光源，隨后就發(fā)出灰白綠光。LED采用雙層磷化鎵蕊片（一個(gè)紅色另一個(gè)是綠色）能夠發(fā)出黃色光。就在此時(shí)，俄國(guó)科學(xué)家利用金剛砂制造出發(fā)出黃光的LED。盡管它不如歐洲的LED高效。但在70年代末，它能發(fā)出純綠色的光。80年代早期到中期對(duì)砷化鎵磷化鋁的使用使得第一代高亮度的LED的誕生，先是紅色，接著就是黃色，最后為綠色。到20世紀(jì)90年代早期，采用銦鋁磷化鎵生產(chǎn)出了桔紅、橙、黃和綠光的LED。第一個(gè)有歷史意義的藍(lán)光LED也出現(xiàn)在90年代早期，再一次利用金鋼砂—早期的半導(dǎo)體光源的障礙物。依當(dāng)今的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)去衡量，它與俄國(guó)以前的黃光LED一樣光源暗淡。90年代中期，出現(xiàn)了超亮度的氮化鎵LED，隨即又制造出能產(chǎn)生高強(qiáng)度的綠光和藍(lán)光銦氮鎵Led。超亮度藍(lán)光蕊片是白光LED的核心，在這個(gè)發(fā)光蕊片上抹上熒光磷，然后熒光磷通過(guò)吸收來(lái)自蕊片上的藍(lán)色光源再轉(zhuǎn)化為白光。就是利用這種技術(shù)制造出任何可見(jiàn)顏色的光。今天在LED市場(chǎng)上就能看到生產(chǎn)出來(lái)的新奇顏色，如淺綠色和粉紅色。有科學(xué)思想的讀者到現(xiàn)在可能會(huì)意識(shí)到LED的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)而曲折的歷史過(guò)程。事實(shí)上，最近開(kāi)發(fā)的LED不僅能發(fā)射出純紫外光而且能發(fā)射出真實(shí)的“黑色”紫外光。那么LED發(fā)展史到低能走多遠(yuǎn)，不得而知。也許某天就能開(kāi)發(fā)出能發(fā)X射線LED。早期的LED只能應(yīng)用于指示燈、早期的計(jì)算器顯示屏和數(shù)碼手表。而現(xiàn)在開(kāi)始出現(xiàn)在超亮度的領(lǐng)域。將會(huì)在接下的一段時(shí)間繼續(xù)下去。4LED燈的應(yīng)用1、建筑物外觀照明對(duì)建筑物某個(gè)區(qū)域進(jìn)行投射，無(wú)非是使用控制光束角的圓頭和方頭形狀的投光燈具，這與傳統(tǒng)的投光燈具概念完全一致。但是，由于ＬＥＤ光源小而薄，線性投射燈具的研發(fā)無(wú)疑成為ＬＥＤ投射燈具的一大亮點(diǎn)，因?yàn)樵S多建筑物根本沒(méi)有出挑的地方放置傳統(tǒng)的投光燈。它的安裝便捷，可以水準(zhǔn)也可以垂直方向安裝，與建筑物表面更好地結(jié)合，為照明設(shè)計(jì)師帶來(lái)了新的照明語(yǔ)匯，拓展了創(chuàng)作空間。并將對(duì)現(xiàn)代建筑和歷史建筑的照明手法產(chǎn)生了影響。2、景觀照明由于ＬＥＤ不像傳統(tǒng)燈具光源多是玻璃泡殼，它可以與城市街道家具很好的有機(jī)結(jié)合。可以在城市的休閑空間如路徑、樓梯、甲板、濱水地帶、園藝進(jìn)行照明。對(duì)于花卉或低矮的灌木，可以使用ＬＥＤ作為光源進(jìn)行照明。ＬＥＤ隱藏式的投光燈具會(huì)特別受到青睞。固定端可以設(shè)計(jì)為插拔式，依據(jù)植物生長(zhǎng)的高度，方便進(jìn)行調(diào)節(jié)。3、標(biāo)識(shí)與指示性照明需要進(jìn)行空間限定和引導(dǎo)的場(chǎng)所，如道路路面的分隔顯示、樓梯踏步的局部照明、緊急出口的指示照明，可以使用表面亮度適當(dāng)?shù)模蹋牛淖园l(fā)光埋地?zé)艋蚯对诖怪眽γ娴臒艟?，如影劇院觀眾廳內(nèi)的地面引導(dǎo)燈或座椅側(cè)面的指示燈，以及購(gòu)物中心內(nèi)樓層的引導(dǎo)燈等。另外，ＬＥＤ與霓虹燈相比，由于是低壓，沒(méi)有易碎的玻璃，不會(huì)因?yàn)橹谱髦袕澢黾淤M(fèi)用，值得在標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)中推廣使用。4、室內(nèi)空間展示照明就照明品質(zhì)來(lái)說(shuō)，由于ＬＥＤ光源沒(méi)有熱量、紫外與紅外輻射，對(duì)展品或商品不會(huì)產(chǎn)生損害，與傳統(tǒng)光源比較，燈具不需要附加濾光裝置，照明系統(tǒng)簡(jiǎn)單，費(fèi)用低廉，易于安裝。其精確的布光，可作為博物館光纖照明的替代品。商業(yè)照明大都會(huì)使用彩色的ＬＥＤ，室內(nèi)裝飾性的白光ＬＥＤ結(jié)合室內(nèi)裝修為室內(nèi)提供輔助性照明，暗藏光帶可以使用ＬＥＤ，對(duì)于低矮的空間特別有利。5、娛樂(lè)場(chǎng)所及舞臺(tái)照明由于ＬＥＤ的動(dòng)態(tài)、數(shù)字化控制色彩、亮度和調(diào)光，活潑的飽和色可以創(chuàng)造靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的照明效果。從白光到全光譜中的任意顏色，ＬＥＤ的使用在這類(lèi)空間的照明中開(kāi)啟了新的思路。長(zhǎng)壽命、高流明的維持值（10，000小時(shí)后仍然維持90％的光通），與ＰＡＲ燈和金鹵燈的50～250小時(shí)的壽命相比，降低了維護(hù)費(fèi)用和更換光源的頻率。另外，ＬＥＤ克服了金鹵燈使用一段時(shí)間后顏色偏移的現(xiàn)象。與ＰＡＲ燈相比，沒(méi)有熱輻射，可以使空間變得更加舒適。目前ＬＥＤ彩色裝飾墻面在餐飲建筑中的應(yīng)用已蔚然成風(fēng)。5LED燈的設(shè)計(jì)這是一款彩燈在單片機(jī)控制下對(duì)12個(gè)LED彩燈能實(shí)現(xiàn)一開(kāi)機(jī)時(shí)全部被點(diǎn)亮，然后從右到左逐個(gè)被點(diǎn)亮，四個(gè)循環(huán)亮，周而復(fù)始，延時(shí)時(shí)間為一秒鐘。5.1真值表實(shí)現(xiàn)L1到L12從右到左逐個(gè)被點(diǎn)亮，一次只有一個(gè)發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，時(shí)間延遲1s.表4-2實(shí)現(xiàn)上電后LED閃亮的規(guī)律是黃燈全亮——綠燈全亮——紅燈全亮各四個(gè)，延時(shí)1s5.2流程圖5.3硬件部分圖4-4中用到主控芯片單片機(jī)8051AH、彩燈是由L1到L12共12個(gè)不同顏色的發(fā)光二極管，接成共陽(yáng)極型，另需要12個(gè)1K的電阻。電源VCC是+5V為單片機(jī)和彩燈提供電壓。其里面P0.0P0.7接二極管L1L8的陰極;P1.0P1.3接二極管L9L12的陰極。5.4程序部分#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitkey0=P3^3;sbitkey1=P3^4;sbitkey2=P3^5;sbitkey3=P0^7;sbitled0=P0^1;uchari,j,xms;voiddelayms(uintxms){uinti,j;for(i=xms;i>0;i--)for(j=110;j>0;j--);}intmain(){while(1){if(key0==1|key1==1){key3=1;delayms(2);key3=0;delayms(2);led0=0;delayms(2);led0=~led0;delayms(2);}if(key0==1|key2==1){key3=1;delayms(2);key3=0;delayms(2);led0=0;delayms(2);led0=~led0;delayms(2);}}}6結(jié)束語(yǔ)用單片機(jī)控制的彩燈控制系統(tǒng)比模擬電路有明顯優(yōu)勢(shì)，即不用對(duì)電路有大改動(dòng)就可以適應(yīng)新的工作條件，隨著社會(huì)的不斷的發(fā)展，單片機(jī)對(duì)人們來(lái)說(shuō)已經(jīng)不在是陌生的事物，它滲透到我們生活的每一個(gè)角落。特別是電子行業(yè)的發(fā)展更是神速的，它的更新速度是我們每一個(gè)人都可以體會(huì)到得到的。本設(shè)計(jì)應(yīng)用主控模塊8051AH單片機(jī)輸出的控制彩信號(hào)去控制LED彩燈工作的方式，使得產(chǎn)品性能穩(wěn)定，便于安裝，容易操作，如果用戶(hù)需要更改亮燈方式，只需修改單片機(jī)內(nèi)的程序即可，必將成為未來(lái)社會(huì)的主要前沿產(chǎn)業(yè)。參考文獻(xiàn)1、單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)北京理工大學(xué)出版社潘定遠(yuǎn)郭穩(wěn)濤2、C程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)出版社譚浩強(qiáng)3、電工技術(shù)人民郵電出版社王金花4、電工技術(shù)人民郵電出版社王金花5、數(shù)字電子技術(shù)人民郵電出版社周忠6