1、微 機 應 用 課 程 設 計題 目: 節日彩燈控制器的設計作 者 姓 名： 黃 濤 學 號： 2012080336 學 院： 機械與電子工程學院 專 業： 電信（2）班 指導教師姓名： 2015年5月14日目錄摘要.2第1章方案設計.2 1.1設計方案.31.2方案選擇.3第2章硬件設計.42.1 單片機最小系統.42.2 led節日彩燈顯示電路.52.3 按鍵控制電路.6第3章軟件設計.7第4章系統仿真調試.8 4.1系統仿真.94.2仿真調試.9總結.10參考文獻.11附錄 節日彩燈控制器控制程序代碼.12摘要 近年來led技術的發展引起了國內外光源界的普遍關注，現已成為極具有發展前景和

2、較高影響力的高新技術產品。與此同時，各種與led相關的電子產品不斷涌現在市場上。本文介紹了一種簡易led節日彩燈控制器的軟硬件設計過程，本方案以at89c51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等模塊組成的核心主控制電路。利用軟件編程收錄程序到單片機來實現對led節日彩燈進行控制，本系統亮燈模式多，用戶根據操作提示可以隨意變換想要的閃爍方式和控制彩燈的閃爍頻率。本系統具有電路結構簡單、易操作、硬件少、體積小、成本低、低能耗等優點，具有一定的實用和參考價值。 關鍵詞 led節日彩燈；彩燈控制系統；閃爍方式第1章 方案設計隨著人們生活水平的提高和生活質量的改善，在充滿濃

3、郁都市氣息的大城市中可以看到各種各樣的彩色霓虹燈。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優勢而得到了廣泛的應用，用彩燈來裝飾街道和城市建筑物已經成為一種時尚。但目前市場上各式樣的led彩燈控制器大多數用全硬件電路實現，電路結構復雜、功能單一，這樣一旦制作成品只能按照固定的模式閃亮，不能根據不同場合、不同時間段的需要來調節亮燈時間、模式、閃爍頻率等動態參數。這種彩燈控制器結構往往有芯片過多、電路復雜、功率損耗大等缺點。此外從功能效果上看，亮燈模式少而且樣式單調，缺乏用戶可操作性，影響彩燈效果，因此有必要對現有的彩燈控制器進行改進。1.1 設計方案彩燈控制器大致可分為兩種方案實現

4、。一種是利用電子電路裝置控制，另一種是采用單片機控制。 方案一： 根據設計任務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由振蕩電路、計數/時序分配電路、移位位寄存器和彩燈顯示五部分組成。其框圖如圖1-1所示。方案二：本方案主要是通過對基于單片機的多控制、多閃爍方式的led節日彩燈循環系統的設計，來達到本設計的要求。其硬件構成框圖如圖1-2所示，以單片機為核心控制，由單片機最小系統（時鐘電路、復位電路、電源）、按鍵控制電路、led發光二極管和5v直流電源電路組成。此設計方案中單片機的p1口接5路按鍵控制電路，實現彩燈花型的切換功能；單片機的p3.7引腳接上一個按鈕開關以實現對彩燈閃爍

5、頻率的控制，即實現了快慢兩種節拍實現花型的變換；單片機上的p2口接八路led發光二極管組成彩燈電路，顯示彩燈循環情況。1.2 方案選擇結合設計任務書比較以上兩種方案可知：利用電子電路裝置控制，其電路不很復雜，制作相對較容易點，成本也相對較低，但可調性差，亮燈模式少而且樣式單調，達不到設計任務要求或實現困難。采用單片機控制其優點是電路集成度高，工作原理簡單，清晰明了，自定義編程，控制的圖案花樣多，移植性好等。 綜上，顯然方案二各方面優越于方案一，以及為了體現專業優勢，本次設計采用第二種方案。第2章 硬件設計 2.1 單片機最小系統要使單片機工作起來，最基本的電路的構成由單片機、時鐘電路、復位電路

6、等組成。單片機最小系統如下圖2-2所示。 時鐘電路：本系統采用單片機內部方式產生時鐘信號，用于外接一個12mhz石英晶體振蕩器和2個30pf微調電容，構成穩定的的自激振蕩器，其發出的脈沖直接送入內部的時鐘電路。 復位電路：確定單片機工作的起始狀態，完成單片機的啟動過程。單片機系統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。電路如下圖所示。圖2-1 單片機最小系統2.2 led彩燈顯示電路led節日彩燈顯示電路(如圖所示)實際上是由8個發光二極管和8個電阻構成的電路。發光二極管與電阻對應串聯,然后接在與之相對應的p2口上。通過軟件編程對p

7、2口輸出高低電平來實現不同的閃爍花型。由于發光二極管的導通電壓一般為1.7v以上，另外，他的工作電流根據型號不同一般為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。圖2-2 led彩燈顯示電路2.3 按鍵電路按鍵控制電路(如圖2-3所示)是由4個按鍵開關構成的。他們分別接在單片機at89c51的p1接口和p3.0口,key1key4接在p1.0p1.3。為了一對一的控制led燈的閃爍方式，當按下開關key1時,燈為全滅，當按下開關key2時，為全亮，當按下開關key3時為從上到下亮，當按下開關key4時為從下到上亮。圖2-3 按鍵電路在此，本系統的硬件電路已

8、經全部設計完畢。第3章 軟件設計 單片機的應用系統由硬件和軟件組成，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燈系統循環點亮的現象，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高低變化，來實現發光二極管的明滅。軟件編程是多控制、多閃爍方式的led燈系統中的一個重要的組成部分，是本設計的重點和難點。下面,我將闡述多控制、多閃爍方式的節日彩燈系統是如何實現8個led燈的循環點亮，來介紹實現流水燈控制的軟件編程方法。本設計是以單片機at89c51為核心控制8個發光二極管5種閃爍方式的變換。硬件電路如圖附錄1所示，八個發光二極管d1d8分別接在單片機

9、的p2.0p2.7接口上，當給p2.0口輸出“0”時，發光二極管點亮，當輸出“1”時，發光二極管熄滅?？梢赃\用輸出端口指令movp0，a或movp0，data，只要給累加器值或常數值，同理，接在p2.1p2.7口的其他7個led的點亮和熄滅的方法同led1。因此，要實現流水燈功能，我們只要將發光二極管led1led8依次點亮、熄滅，8只led燈便會一亮一暗的成流水燈了。在此我們還應注意一點，由于人眼的視覺暫留效應以及單片機執行每條指令的時間很短，我們在控制二極管亮滅的時候應該延時一段時間，否則我們就看不到閃爍效果。 程序設計流程如圖3-1。程序啟動時跳轉到鍵盤判斷模塊程序中，此程序里面包含ke

10、y1key4的按鍵情況判斷，循環檢測直到有按鍵按下的時候，程序轉去相對應按鍵的彩燈顯示的花型模塊，與此同時，當按鍵key6有閉合時，程序中調用延時程序程序時，給延時參數賦值上另一個值，是延時程序延時時間發生改變，以達到不同快慢節奏閃爍的彩燈。具體程序流程如下圖所示。第4章 系統仿真調試4.1 系統仿真本設計使用的keilc51軟件來進行編程。keilc51提供了包括c編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發方案，通過一個集成開發環境（uvision）將這些部份組合在一起。 proteus的isis是一款labcenter出品的電路分析實物仿真系統，可仿真各種電路

11、和ic，并支持單片機，元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業的單片機軟件仿真系統。圖4-1 仿真電路4.2 仿真調試 本系統的調試是把在keil里面寫好的程序通過編譯不出現任何錯誤后將生成的后綴名為.hex的文件加載到at89c51單片機中。接下來我們將在proteus軟件進行軟硬件結合的調試。下面給出全亮和依次點亮的仿真結果分別如下圖4-2和圖4-3。圖4-2 從上到下依次點亮圖4-3 全部點亮總結通過這幾天的單片機的實訓，我們把以前學過的很多知識都運用到了，對所學知識起到了一個串聯的作用，使我們更加清晰的了解我們專業的應用范圍，同時也深刻的體會到我們欠缺的很多，還需要繼續學習。 設計過程中

12、出現的問題層出不窮，經過老師的指導都能一一得到解決，使我們學到了很多的實際應用型知識。主要的問題處在對知識掌握的不牢固上，對很多元件了解的太淺，所以在選擇器件時經常出現失誤。另一個就是電路圖的設計，因為實際操作的機會很少，所以在設計電路圖的過程中很多實際的問題沒有考慮進去，從而使電路圖看起來沒有實際應用性。 不論是書本上的，還是實際操作中的知識，都在這次設計中得到了一個實踐的過程。不僅能從中學到很多新知識，更重要的是在以前理論的基礎上更深刻的掌握了單片機的深層內容及實際生活中的應用。實訓鍛煉了自己動手能力和思維能力，還有在軟件方面的編程能力，讓我受益匪淺，同時也暴露出一些平時學習上的問題，讓我

13、深刻反思。這些問題的發現將為我以后的學習和工作找明道路，查漏補缺為進一步學習作好準備。通過實訓，讓我懂得了如何編寫一些簡單的程序，學會了如何制作單片機應用程序，并且可以在今后的日常生活中靈活運用。由于時間倉促及自身專業知識的不足，整篇論文肯定存在尚未發現的缺點和錯誤，懇請老師批評指正。參考文獻1張毅剛.單片機原理及應用.北京：高等教育出版社，20112楊素成.模擬電子技術基礎簡明教程.北京：高等教育出版社，20103彭虎.微機原理與接口技術.北京：電子工業出版社，20114趙春華、張學軍.multisim9電子技術基礎仿真實驗.北京：機械工業出版社，2007附錄 節日彩燈控制器程序代碼#inc

14、lude #include sbit quanmie=p10; sbit quanliang=p11; sbit congxiashang=p12; sbit congshangxia=p13; int chuzhi,i; void delay_ms(int z) int x,y; for(x=110;x0;x-) for(y=z;y0;y-); void main() p1=0xff; p2=0xff; while(1) if(quanmie=0) p2=0xff; if(quanliang=0) p2=0; if(congxiashang=0) int a; a=0xfe;while(1) delay_ms(100);a=_cror