基于单片机控制的节日彩灯控制课程设计.doc

武汉理工大学单片机课程设计报告课 程 设 计题 目基于51单片机的节日彩灯设计学 院物流工程学院专 业物流工程班 级姓 名同 组 者指导教师月日附件2：课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 物流工程 _ 题 目: 单片机节日彩灯控制器初始条件：1. Protues 7 professional的ISIS 7 professional和ARES 7 professional软件2. Keil uvision4软件 3.单片机的相关资料指导书要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）设计一个节日彩灯控制器,实现不同的闪烁方式,要求:(1)P3.3: 开始,按此键则灯开始流动（由上而下）；(2)P3.2: 停止,按此键则停止流动,所有灯为暗；(3)P3.1: 上,按此键则灯由上向下流动；(4)P3.0: 下,按此键则灯由下向上流动。时间安排：十八周到十九周设计，十九周答辩指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日附件3：武汉理工大学课程设计教学检查记录表课程设计名称 设计周数 检查日期 课程设计指导教师 进行方式：集中分散.地点 检 查 项 目检 查 结 果好一般不理想差课程设计选题适当程度学生数与指导教师数配比（15名学生/教师 好； =20名/教师 一般； =30名学生/教师不理想；40名学生/教师 差）指导教师到位情况学生课程设计完成进度及质量对学生课程设计日常管理（出勤考核）措施及执行情况课程设计秩序综合意见： 检查人 附件6：本科生课程设计成绩评定表姓 名 陈文超性 别男专业、班级物流工程学院行政1001班课程设计题目：基于51单片机的交通灯设计课程设计答辩或质疑记录：1 选题合理、目的明确 10分2 设计方案正确，具有可行性、创新性 20分3 设计结果 20分4 态度认真、学习刻苦、遵守纪律 15分5 设计报告的规范化、参考文献充分（不少于5篇） 10分 6. 答辩 25分成绩评定依据：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字： 年 月 日目录摘要11 设计任务22 总体方案设计与论证32.1 方案比较32.2 方案论证42.3 方案选择43 系统硬件设计53.2 单片机最小系统设计53.3 LED彩灯显示电路设计63.4 按键控制电路设计64 系统的软件设计84.1 按键扫描子程序设计84.2 主程序设计8参考文献11摘要彩灯是我国普遍流行的传统的民间的综合性的工艺品。彩灯艺术也就是灯的综合性的装饰艺术。新中国成立后，彩灯艺术得到了更大的发展，特别是随着我国科学技术的发展，彩灯艺术更是花样翻新，奇招频出。而随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多节日的气氛里可以看到彩色霓虹灯，这种LED彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用。其将电子、建筑、机械、遥控、声学、光导纤维等新技术、新工艺用于彩灯的设计制作，把形、色、光、声、动相结合，思想性、知识性、趣味性、艺术性相统一。在当今的社会里，彩灯已经成为我们生活的一部分，能给我们带来视觉上的享受还能美化我们的生活。 新型LED彩灯系统包括两大部分，即LED彩灯控制器（89C51主控模块）和LED彩灯管（管内LED板模块）。彩灯控制器是主控模块，具有按键、显示等功能，并利用89C51的P口输出控制信号；彩灯管是受控模块，上面焊有三色LED彩灯和信号驱动芯片，模块置于LED的透明管内。该LED彩灯控制器是一种基于AT89C51单片机的彩灯控制器，实现对LED彩灯的控制。其以AT89C51单片机作为主控核心，与键盘、显示、驱动等模块组成核心主控制模块。如果稍微改动控制电路，就可以改变电路的不同工作状态，控制彩灯变幻出不同的闪烁效果。01 设计任务1.1设计目的 1、通过单片机课程设计，熟练掌握汇编语言的编程方法，将理论联系到实践中去，提高我们的动脑和动手的能力。 2、通过节日彩灯控制系统的设计，掌握简单程序的编写以及硬件选择的能力，最终提高我们的逻辑抽象能力。1.2设计内容和要求 内容：设计一个彩灯控制器 要求：(1)P3.3: 开始,按此键则灯开始流动（由上而下）； (2)P3.2: 停止,按此键则停止流动,所有灯为暗；(3)P3.1: 上,按此键则灯由上向下流动；(4)P3.0: 下,按此键则灯由下向上流动。1.3 设计思路 1.先熟悉单片机控制原理，明确选题要求。 2.给出多种方案，并选择一个最优方案来完成彩灯的点亮。 3.绘制电路原理图，编写程序，并进行仿真，实现节日彩灯的功能。12 总体方案设计与论证通过查阅大量相关技术资料，并结合自己的实际知识，我主要提出了两种技术方案来实现系统功能。下面我将首先对这两种方案的组成框图和实现原理分别进行说明，并分析比较它们的特点，然后阐述我最终选择方案的原因。 2.1 方案比较彩灯控制器大致可分为两种方案实现。一种是利用电子电路装置控制，另一种是采用单片机控制。2.1.1 方案一根据设计任务要求介绍的彩灯控制电路的基本组成，可以确定彩灯控制器应由振荡电路、计数/时序分配电路、移位位寄存器和彩灯显示五部分组成。其框图如图2-1所示。振荡电路控制电路译码器LED显示电路计数器图2-1 方案一的原理框图2.1.2 方案二本方案主要是通过对基于单片机的多控制、多闪烁方式的LED彩灯循环系统的设计，来达到本设计的要求。其硬件构成框图如图2-2所示，以单片机为核心控制，由单片机最小系统（时钟电路、复位电路、电源）、按键控制电路、LED发光二极管组成。3按键控制电路时钟电路AT89C51单片机LED彩灯复位电路图2-2 方案二的原理框图方案二：此设计方案中单片机的P3口接4路按键控制电路，实现彩灯花型的切换功能；单片机上的P1口接8路LED发光二极管组成彩灯电路，显示彩灯循环情况。 2.2 方案论证如果采用方案一，利用电子电路装置控制，其电路不是很复杂，制作相对较容易点，成本也相对较低，但可调性差，亮灯模式少而且样式单调，达不到设计任务要求或实现困难。而采用方案二，以单片机控制其优点是电路集成度高，工作原理简单，清晰明了，自定义编程，控制的图案花样多，移植性好等。 2.3 方案选择综上，显然方案二各方面优越于方案一，以及为了体现专业优势，本次设计采用第二种方案。武汉理工大学单片机课程设计报告3 系统硬件设计为使该LED节日彩灯控制系统具有更加好的方便性和灵活性，我们对系统的硬件做了精心设计。硬件电路包括直流稳压电源电路、单片机最小系统、LED彩灯显示电路、按键控制电路以及串口电路五大模块。3.2 单片机最小系统设计要使单片机工作起来，最基本的电路的构成由单片机、时钟电路、复位电路等组成。单片机最小系统如图3-1所示。时钟电路：本系统采用单片机内部方式产生时钟信号，用于外接一个12MHz石英晶体振荡器和2个30pF微调电容，构成稳定的的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部的时钟电路。复位电路：确定单片机工作的起始状态，完成单片机的启动过程。单片机系统的复位方式有上电自动复位和手动按键复位。本设计采用手动按键复位，该复位方式同样具有上电自动复位功能。电路如图3-1所示。图3-1单片机最小系统3.3 LED彩灯显示电路设计LED彩灯显示电路实际上是由8个发光二极管和8个电阻构成的电路。发光二极管与电阻对应串联,然后接在与之相对应的P1口上。通过软件编程对P2口输出高低电平来实现不同的闪烁花型。由于发光二极管的导通电压一般为1.7V以上，另外，他的工作电流根据型号不同一般为1mA到30mA，电阻选择范围100欧姆3千欧姆在此我们这里选用1k欧姆的电阻。如图3-2所示。图3-2 LED彩灯显示电路3.4 按键控制电路设计按键控制电路是由6个按键开关构成的。他们分别接在单片机AT89C51的P1接口和P3.0口,Key1Key5接在P1.0P1.4,Key6接在P3.7上。为了一对一的控制LED灯的闪烁方式。当按下开关Key1时, LED彩灯系统闪烁第一种彩灯花型。当按下开关Key2时, LED灯系统闪烁第二种闪烁方式，以此类推。当闭合Key6时，彩灯闪烁节拍变慢。如图3-3所示。总体设计电路如图3-4所示。图3-3按键电路图3-4 总体设计电路4 系统的软件设计单片机的应用系统由硬件和软件组成，上述硬件原理图搭建完成上电之后，我们还不能看到多控制、多闪烁方式的LED彩灯系统循环点亮的现象，我们还需要告诉单片机怎么样进行控制，即编写程序控制单片机管脚电平的高低变化，来实现发光二极管的明灭。软件编程是多控制、多闪烁方式的LED彩灯系统中的一个重要的组成部分，是本设计的重点和难点。下面,我将阐述多控制、多闪烁方式的LED彩灯系统是如何实现8个LED彩灯的循环点亮，来介绍实现流水彩灯控制的软件编程方法。4.1 按键扫描子程序设计本设计是以单片机AT89C51为核心控制8个发光二极管4种闪烁方式的变换。程序启动时跳转到键盘判断模块程序中，循环检测直到有按键按下的时候，程序转去相对应按键的彩灯显示的花型模块。4.2 主程序设计程序启动时跳转到键盘判断模块程序中，此程序里面包含4个按键的情况判断，循环检测直到有按键按下的时候，程序转去相对应按键的彩灯显示的花型模块。org 00hjmp startstart: mov p3,#0ffh jnb 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 sjmp lopdelay: mov r6,#200loop2: mov r7,#250loop1: nop nop djnz r7,loop1 djnz r6,loop2 ret end5 课程设计总结在不断学习中，终于完成了课程设计任务。通过本设计锻炼了我们的实践能力，也是对以后我们实际工作能力的训练和考察过程。现在是一个高科技的时代，单片机的应用无处不在，这更坚定了我要学好单片机的决心。本设计本身就比较简单，整个设计的过程中每一步都是自己亲自做过的，在经过遇到问题，思索问题到解决问题的过程中，就连向别人请教的过程也是一种收获，收获是最多的。以往没有注意到的问题，都在这一次的课程设计中得以体现，这培养了我的细心，耐心和专心。我觉得能够在这次的课程设计中学到很多的东西，以往不注意的细节，在这一次中是必须让自己去注意的。也是我这所学到知识的一个体现。我深深知道，每一次的学习实践环节都是那么的来之不易，都是通过老师的深思熟虑后，才给我们定下目标。然后让我们在知识的海洋里翱翔，让我们随着年龄的增长不断的扩充自己的知识领域，也逐渐成熟，逐渐长大，老师同时也教导我们逐渐成为一个能够为身边的人，为家庭，为国家做出点点贡献的人，教导我们学会感恩。所以，我在这次的课程设计中，认真对待每一个过程，希望自己的认真，自己最后的课程设计的成果能够回报老师教导。参考文献1 马秀娟.电工电子实践教程M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004.157-160.2 吕曙东、孙宏国.电工电子实验技术M.南京：东南大学出版社，2004.196-198.3 褚南峰.