基于單片機的節(jié)日彩燈設計

山東大學威海分校單片機課程設計〔論文〕設計(論文)題目基于單片機的節(jié)日彩燈設計姓名:學號：學院：專業(yè)：年級：指導教師：2023年05月28日目錄摘要1一、緒論21.1LED彩燈控制器概述21.2LED彩燈控制技術(shù)狀況21.3本設計任務3二、系統(tǒng)硬件設計32.1單片機最小系統(tǒng)設計32.2LED彩燈顯示電路設計42.3按鍵控制電路設計52.4整體電路6三、系統(tǒng)的軟件設計73.1按鍵掃描子程序設計83.2主程序設計8四、系統(tǒng)調(diào)試與測試結(jié)果分析84.1系統(tǒng)調(diào)試84.2測試結(jié)果及狀態(tài)分析9五、實物圖9結(jié)論10參考文獻11附錄1程序12附錄2系統(tǒng)仿真電路圖16摘要本設計用單片機89C52結(jié)合LED制作一個節(jié)日彩燈，它由一塊89C52組成，通過逐次掃描其中一塊的P2.0~P2.7口，從而依次實現(xiàn)彩燈輪流順序點亮、倒序點亮的功能。關(guān)鍵詞LED燈AT-89C52單片機ABSTRACTThedesignwithAT-89C52combinedwithLEDstomakeaholidaylantern,itconsistsofanAT-89C52.ThroughsuccessivescanonepieceP2.0~P2.7port,whichinturnlanternrotationorderlight,reverselightfunction.KEYWORDSLEDlightsAT-89C52一、緒論彩燈是我國普遍流行的傳統(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)。新中國成立后，彩燈藝術(shù)得到了更大的開展，特別是隨著我國科學技術(shù)的開展，彩燈藝術(shù)更是把戲翻新，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，低廉的造價以及控制簡單等特點而得到了廣泛的應用。其將電子、建筑、機械、遙控、聲學、光導纖維等新技術(shù)、新工藝用于彩燈的設計制作，把形、色、光、聲、動相結(jié)合，思想性、知識性、趣味性、藝術(shù)性相統(tǒng)一。在當今的社會里，彩燈已經(jīng)成為我們生活的一局部，能給我們帶來視覺上的享受還能美化我們的生活。1.1LED彩燈控制器概述新型LED彩燈系統(tǒng)包括兩大局部，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；彩燈管是受控模塊，上面焊有三色LED彩燈和信號驅(qū)動芯片，模塊置于LED的透明管內(nèi)。該LED彩燈控制器是一種基于AT89C51單片機的彩燈控制器，實現(xiàn)對LED彩燈的控制。其以AT89C51單片機作為主控核心，與鍵盤、顯示、驅(qū)動等模塊組成核心主控制模塊。如果稍微改動控制電路，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。1.2LED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AT89C52單片機為控制中心，并與按鍵控制電路、時鐘電路、復位電路在直流穩(wěn)壓電路的相互作用下進而控制彩燈亮滅的順序，從而實現(xiàn)多控制、多閃爍方式的LED彩燈循環(huán)。1.3本設計任務運用AT89C52單片機等元件組成LED節(jié)日彩燈控制電路：按鍵控制電路、彩燈顯示電路、以及單片機最小系統(tǒng)等模塊。并用Proteus等軟件仿真，做出其電路仿真圖。二、系統(tǒng)硬件設計為使該LED節(jié)日彩燈控制系統(tǒng)具有更加好的方便性和靈活性，我們對系統(tǒng)的硬件做了精心設計。硬件電路包括單片機最小系統(tǒng)、LED彩燈顯示電路、按鍵控制電路四大模塊。2.1單片機最小系統(tǒng)設計要使單片機工作起來，最根本的電路的構(gòu)成由單片機、時鐘電路、復位電路等組成。單片機最小系統(tǒng)如圖1-1所示。時鐘電路：本系統(tǒng)采用單片機內(nèi)部方式產(chǎn)生時鐘信號，用于外接一個12MHz石英晶體振蕩器和2個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)部的時鐘電路。復位電路：確定單片機工作的起始狀態(tài)，完成單片機的啟動過程。單片機系統(tǒng)的復位方式有上電自動復位和手動按鍵復位。本設計采用手動按鍵復位，該復位方式同樣具有上電自動復位功能。電路如圖1-1所示。圖1-1單片機最小系統(tǒng)LED彩燈顯示電路設計LED彩燈顯示電路實際上是由8個發(fā)光二極管和8個電阻構(gòu)成的電路。發(fā)光二極管與電阻對應串聯(lián),然后接在與之相對應的P0口上。通過軟件編程對P2口輸出上下電平來實現(xiàn)不同的閃爍花型。由于發(fā)光二極管的導通電壓一般為以上，另外，他的工作電流根據(jù)型號不同一般為1mA到30mA，電阻選擇范圍100歐姆～3千歐姆在此我們這里選用560歐姆的電阻。如圖1-2所示。圖1-2LED彩燈顯示電路按鍵控制電路設計按鍵控制電路是由4個按鍵開關(guān)構(gòu)成的。他們分別接在單片機AT89C52的P1接口,—開始，按此鍵那么燈開始流動〔由上而下〕。—停止，按此鍵那么停止流動，所有燈為暗?！?，按此鍵那么燈由上向下流動?！?，按此鍵那么燈由下向上流動。如圖1-3所示。圖1-3鍵盤控制電路2.4整體電路圖1-4整體電路三、系統(tǒng)的軟件設計單片機的應用系統(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)點亮的現(xiàn)象，我們還需要告訴單片機怎么樣進行控制，即編寫程序控制單片機管腳電平的上下變化，來實現(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)中的一個重要的組成局部，是本設計的重點和難點。下面,我將闡述多控制、多閃爍方式的LED彩燈系統(tǒng)是如何實現(xiàn)8個LED彩燈的循環(huán)點亮，來介紹實現(xiàn)流水彩燈控制的軟件編程方法。3.1按鍵掃描子程序設計本設計是以單片機AT89C52為核心控制8個發(fā)光二極管2種閃爍方式的變換。程序啟動時跳轉(zhuǎn)到鍵盤判斷模塊程序中，循環(huán)檢測直到有按鍵按下的時候，程序轉(zhuǎn)去相對應按鍵的彩燈顯示的花型模塊。3.2主程序設計程序啟動時跳轉(zhuǎn)到鍵盤判斷模塊程序中，此程序里面包含Key1-Key4的按鍵情況判斷，循環(huán)檢測直到有按鍵按下的時候，程序轉(zhuǎn)去相對應按鍵的彩燈顯示的花型模塊。四、系統(tǒng)調(diào)試與測試結(jié)果分析4.1系統(tǒng)調(diào)試根據(jù)系統(tǒng)設計方案，本系統(tǒng)的調(diào)試共分為三大局部：硬件調(diào)試，軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)。由于在系統(tǒng)設計中采用模塊設計法，所以方便對各電路模塊功能進行逐級測試，最后將各模塊組合后進行整體測試。4.1.1硬件調(diào)試對各個模塊的功能進行調(diào)試，主要調(diào)試各模塊能否實現(xiàn)指定的功能。4.1.2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。4.1.3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。4.2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)。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.五、實物圖圖1-5實物圖結(jié)論本次課程設計以AT89C52單片機作為主控核心，按鍵控制電路、彩燈顯示電路以及單片機最小系統(tǒng)等模塊組成的核心主控制電路，利用軟件編程燒錄程序到單片機來實現(xiàn)對LED節(jié)日彩燈的控制。通過軟硬件的仿真調(diào)試，對彩燈控制器的運行成果感覺比擬滿意，它實現(xiàn)了要求到達的目標，實現(xiàn)了多控制、多閃爍方式的LED節(jié)日彩燈循環(huán)。本系統(tǒng)可根據(jù)操作提示隨意變換想要的閃爍方式和控制彩燈的閃爍頻率。讓身處其中的群眾有一種酣暢淋漓的感覺。同時本設計具有電路結(jié)構(gòu)簡單、易操作、硬件少、體積小、本錢低、低能耗等優(yōu)點，具有一定的實用和參考價值。參考文獻[1]馬秀娟.電工電子實踐教程[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2004.157-160.[2]褚南峰.電工技術(shù)試驗及課程設計[M].北京：中國電力出版社，2005.166-168.[3]康華光.電子技術(shù)根底[M].第五版.北京：高等教育出版社，2006.2-510.[4]曹立軍.單片機原理與應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，2023.9附錄1程序#include<reg51.h>#include<intrins.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharsbitkey1=P1^0; //開始sbitkey2=P1^1; //停止sbitkey3=P1^2; //由上向下sbitkey4=P1^3; //由下向上voiddelay_ms();voidInit();ucharscan();voidshang();voidxia();bittimerFLAG; //定時器標志ucharn; //定時器計數(shù)變量ucharstatus; //運行狀態(tài)標志ucharLED=0x7F; //燈的顯示緩存/***************************************************/// 主函數(shù)/***************************************************/voidmain(){ ucharanjian; Init(); while(1) { anjian=scan(); if(anjian==1) { status=1; P0=LED; TR0=1; //啟動定時器0 } elseif(anjian==2) { status=0; P0=0xFF; TR0=0; //關(guān)閉定時器0 LED=0x7F; } elseif(anjian==3&&status==2) status=1; elseif(anjian==4&&status==1) status=2; anjian=0; P2=status; }}/***************************************************/// 定時器/***************************************************/voidtime0()interrupt1{ TH0=(65536-10000)/256; TL0=(65536-10000)%256; if(n++==20) { timerFLAG=1; n=0; } if(timerFLAG) { if(status==1) { xia(); } if(status==2) { shang(); } }}/***************************************************/// 延時函數(shù)/***************************************************/voiddelay(uchari){ ucharj; 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