基于单片机多控制、多闪烁LED彩灯

1、四川信息职业技术学院毕业设计说明设计题目：基于单片机多控制多闪烁LED彩灯专业：E电子信息工程技术班级：电信08-3学口，号:08190*姓名：潘* *指导教师：张万良0一0年四川信息职业技术学院毕业设计任务书潘*学号08190*班级电信08-3专业电子信息工程技术设计（或论文）题目基于单片机多控制、多闪烁 LED彩灯指导教师姓名工作单位及所从事专业联系方式张万良副教授四川信息职业技术学计（论文）内容：1、注意：选题要结合实际，设计内容要详细写明具体步骤。 自动控制多路彩灯按预设的花型进行变换； 花型种类不少于五种，花型自拟； 分别用快慢两种节拍实现花型交换； 制作实

2、物并撰写实训报告。进度安排:1.制定设计方案111日11月10日;2.系统硬件仿真测试以及程序调试1126日11月30日;3.硬件制作1218日12月20日;4.撰写设计报告1218日12月20日;125.准备毕业答辩主要参考文献、资料（写清楚参考文献名称、作者、出版单位）:21日12月22日。1周国运.单片机原理及应用.北京：中国水利水电出版社，2009.2陈梓城模拟电子技术基础.北京：高等教育出版社，2007教研室负责人:审 批 意 见第1章方案设计21.1设计方案21.2方案选择3第2章硬件设计42.1直流稳压电源电路42.2单片机最小系统42.3LED彩灯显示电路52.4按键控制电路6

3、2.5串口电路7第3章软件设计9第4章系统仿真调试114.1系统仿真114.2仿真调试11总结.13参考文献:14附录1LED彩灯控制系统仿真电路图 .15附录2LED彩灯彩灯控制程序代码16摘要.1本文介绍了一种简易LED彩灯控制系统的软硬件设计过程， 本方案以AT89C51单片机作为主控核心，按键控制电路、彩灯显示电路以及单片机最小系统等模块组成的核心 主控制电路。利用软件编程烧录程序到单片机来实现对LED彩灯进行控制，本系统亮灯模式多，用户根据操作提示可以随意变换想要的闪烁方式和控制彩灯的闪烁频率。本系 统具有电路结构简单、易操作、硬件少、体积小、成本低、低能耗等优点，具有一定的 实用和

4、参考价值。关键词 LED彩灯；彩灯控制系统；闪烁方式LED彩灯第1章方案设计随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。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，用彩灯 来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。 但目前市场上各式样的LED彩灯控制器大 多数用全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一旦制作成品只能按照固定的 模式闪亮，不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等 动态参数。这种彩灯控制器结构往往有芯片过多、电路复杂、功率损耗大等缺点。此外 从功能效果上看，亮灯模式少而且样式单调，缺乏用户可操作性，影响彩灯

5、效果，因此 有必要对现有的彩灯控制器进行改进。1.1 设计方案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。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1-1所示。图1-1彩灯循环控制器硬件框图方案二: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1-2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发光二极管和5V直流电 源电路组成。

6、信号供电图1-2单片机彩灯循环控制系统硬件框图此设计方案中单片机的P1 口接5路按键控制电路，实现彩灯花型的切换功能；单 片机的P3.7引脚接上一个按钮开关以实现对彩灯闪烁频率的控制，即实现了快慢两种 节拍实现花型的变换；单片机上的 P2 口接八路LED发光二极管组成彩灯电路，显示彩 灯循环情况。1.2 方案选择结合设计任务书比较以上两种方案可知：利用电子电路装置控制，其电路不很复杂, 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。采用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。综上

7、，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。第2章硬件设计2.1直流稳压电源电路对于一个完整的电子设计来讲，首要问题就是为整个系统提供电源供电模块，电源电路的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。电子设备除用电池供电外，还采用市电（交流电网）供电。通过变压、整流、滤波和稳压后，得到稳定的直流电。直流稳压电 源是电子设备的重要组成部分！本项目直流稳压电源为 +5V。如下图所示:直流稳压电源的制作一般有3种制作形式，分别是分立元件构成的稳压电源、线性集成稳压电源和开关稳压电源。下图稳压电源采用的是三端集成稳压器7805构成的正 5V直流电源。厂pfTfr U1 Ta

8、sJviVO仇丿)23OV1BRI(RUD=C1 亠 C3 鬥也*rajF吧TEb tTBT呂冒 n.iur订KIS cTBCTiflRUDO 已 hT曰EiQiHP图2-1三端固定式集成稳压电源电路图AT89C51单片机的工作电压范围：4.0V5.5V，所以通常给单片机外接5V直流电源。 由于时间关系，此处用3节1.5V的干电池供电，在此不在赘述此稳压电源电路图原理。2.2单片机最小系统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。单片机最小系统如下图2-2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

9、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。电路如下图所示。C6I'lH'33()<TEKr>C7 -X1CFY srLR10350 R<TEXr>0 C5宁 I2UIF<TBa>R11U <rBcr>A空51GhID_2_3丄厂S、xrj5.i 1口nr. Z4EK-l AL1¥PO.I/ADlXT比RSTP$EN jflLE

10、昴PI 0 P1.1 Pl J PI JPI斗 PI巧PI e Pl .7匸 : tFpa.2/opa.3/o pa.4/xy34PQ 5/AD5 pjpo jffinrw.跑P2伽卩 3.2M1D卩 2.3W11P比中內2 P3.5/A1JP 5.5M14卩 2.7ZA15P3.o;nxoP3.im(DP3 J/iEltSP3 JIWTlRS.5/riP3.e/WHP3.7/QAI®SC5b<TBCr>rn 1 19937303534胎32£12324J55ft27嗣101112n_J±151817图2-2单片机最小系统2.3 LED彩灯显示电路LE

11、D彩灯显示电路（如图所示）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P2 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560欧姆的电阻。DIR1a.D/mD .1佃1*0.3ZAD3»a.5/AD5a.7WD7_3i383 丁3635亠<TEXT?LE&-VELLOOVD233OR<TEZI>R2<TEXT>LE OHL LOWD333

12、0 nTEXI>R3P2.0阀 说倔 迄 2W10 '2.3/A11 24M-12 =2.5AA13 J2EJW1斗 '2下斶53jO/RX1> 'S.iyixD 3仝匝亘5 j/iStT蚣.4/TDP5.5/H =3.S/WR P3.7reacsi- wTEXr、21772455ijfr图2-3<TEXT>LEPTELLtMD433aR<TEXI>R4<TEXTs LEO-YELLOWD5 TEXT> LED-YELLMDB<TEXTLEI>rELLOUVD7<TEXT>LED丫 ELLLM Da

13、<TET>LED-YELLOUVLED彩灯显示电路330R33tiR <TEXI> R6330R <TEXI> R7330RR3330尺 <TEXI>2.4按键控制电路他们分别接在单片机按键控制电路（如图2-4所示）是由6个按键开关构成的。AT89C5啲 P1 接口和 P3.0 口 ,Key1 Key5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当闭合Key6时，彩灯闪烁节拍变慢。kevi 上二

14、 0 oKeys 工=o o-_K 曲4-=L»0 OK日咒上工o o-C=L.& CK已克节務快慢22A5P1 DP1.1PI .3PI .3 PI .4P1.5PI ePl 7LiPIO/R®fj.i/Typ P玄2/用而P3.3/irfn P3.4/TD PH迴P3.e®P? 7WAIBgC£1MV<TEKT>GWD图2-4 键盘控制电路2.5 串口电路串口电路为单片提供与PC机连接端口，为单片机提供下载程序到单片机程序存储器中。串口原理图如图2-5所示。串口也称串行通信接口，RS-232是目前最常用的一种串行通讯接口，由于其形

15、状和 针脚数量的原因，其接头又被称为 DB9接头。RS-232针脚定义：2 RXD Receive Data、5 GND System Ground 系接收数据 、3 TXD T Transmit Data发送数据 统接地，一般就用到这几个引脚。C2<TEXT>ISU1P1C1+VCCC1-T1 IMRIOUTT2IMR2OLJTTIOUTFilllNT20UTR2IN2jee鱼1i513DCDDSRRXDRTSTXDCISDTR RlC2+C2-Q3 匚j二IC4I 1uF<TEXT> ERROR COMPIM1uF 们ECl1»jF TEXT>4 C

16、51uF <tex.t>图2-5 串口原理图MAX232芯片是专门为电脑的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片,使用+5v单电源供电。MAX2内部结构基本可分三个部分:第一部分是电荷泵电路：由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成，功能是产生+12V 和-12V两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。第二部分是数据转换通道：由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道, 其中13脚（R1IN）、12脚（R1OU爪11脚（T1IN）、14脚（T1OUT为第一数据通道，8 脚（R2IN）、9 脚（R2OUT、10 脚（T2IN）、7 脚（T2OUT 为第二数

17、据通道。TTL/CMOS 数据从T1IN、T2IN输入转换成 RS-232数据从T1OUT T2OUT送到电脑DP9插头；DP9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS据后从R1OUT R2OU输出第三部分是供电：15脚DNG 16脚VCC（ +5v）。在此，本系统的硬件电路已经全部设计完毕。第3章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

18、LED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灯系统是如何实现8个LED灯的循环点亮，来介绍实现流水灯控制的软件编程方法。本设计是以单片机AT89C51为核心控制8个发光二极管5种闪烁方式的变换。硬件 电路如图附录1所示，八个发光二极管D1- D8分别接在单片机的P2.0 P2.7接口上,当给P2.0 口输出“0”时，发光二极管点亮，当输出“ 1”时，发光二极管熄灭。可以运用输出端口指令MOP0, A或MOP0,# DAT A只要给累加器值或常数值，同理，接在P2.1P2.7 口的其他7个LED的点亮和熄灭的方法同LED1因此，要实现流水

19、灯功 能,我们只要将发光二极管LEDLED8依次点亮、熄灭，8只LED灯便会一亮一暗的成 流水灯了。在此我们还应注意一点，由于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令 的时间很短，我们在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间，否则我们就看不到闪烁 效果。程序设计流程如图3-1。程序启动时跳转到键盘判断模块程序中，此程序里面包含Key1Key5的按键情况判断，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，与此同时，当按键 Key6有闭合时，程序中调用延时程序程序时, 给延时参数赋值上另一个值，是延时程序延时时间发生改变，以达到不同快慢节奏闪烁 的彩灯。具体程序流程如下图所示

20、。图3-1 主程序流程图第4章系统仿真调试4.1系统仿真本设计使用的Keil C51软件来进行编程。Keil C51提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开 发环境（uVision ）将这些部份组合在一起。Proteus的ISIS是一款Labcenter出品的电路分析实物仿真系统，可仿真各种电路和IC,并支持单片机，元件库齐全，使用方便，是不可多得的专业的单片机软件仿真系统。复fe电路AltLED-TELUOiniLED-YELUO<fl( 03R1iTITA.俱a期El杯gROjQfft.伽按讎S制幾&R11 HD

21、P. «TeKeylKey?-= 0Kev3-0|<即4尸KeysOPWEJALEETP3JTASFZ*1 口 FZAIIP7Sf>13 ISAUPTT>1521Z3"TTSiTKT*LED'VELUOWD4 iTBCnLEt-VELLI/VcTKnTDK <TBfO R2Z31H cTDOR3R4=TB<T='R5口片 nn :辱 STpirvnxD MUfTXD 冲 RIITD PaaiTTT ra.fcTD PTasmP3j5m: T耐ID F -2LEb'YELUVULEDkUOiflZU乱TBfrRzzin i

22、TBCI*R7AI9K1«r町曰6*7WT»LEB-YELLUiniDSzo. beep RSuTBTIbLBt-YCLLiHAI栽灯显示锁DHD图4-1 仿真电路图4.2 仿真调试本系统的调试是把在Keil里面写好的程序通过编译不出现任何错误后将生成的后缀名为.HEX的文件加载到AT89C51单片机中。接下来我们将在PROTEUS软件进行软硬 件结合的调试。图4-2 程序编译F面是在PROTEUS软件仿真系统中的调试结果，如表 4-1:表4-1 测试结果及状态分析序 号测试项目测试方法测试结果行状态分析1是否能正常工作打开仿真电路图，加载程 序，点击开始运行。无任何错误提

23、示仿真电路正常2彩灯花型控制运行仿真，随机按下任意 按键，观察彩灯显示效 果。对应按键按下，彩灯出现本设计实现了多 控制、多闪烁的 LED彩灯循环。不同花型。3节奏快慢控制按闭合Key6，观察彩灯 循跳动节奏当闭合Key6是，彩灯循 环闪烁变慢。本设计实现了用 快慢两种节拍实 现花型交换。经以上仿真上测试证实，能实现本设计系统要求的预期的功能。在经过几周的不懈努力中，终于完成了毕业设计任务。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，整个毕业设计的过程中每一步

24、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，收获是最多的。以往没有注意到的问题, 都在这一次的毕业设计中得以体现，这培养了我的细心，耐心和专心。我觉得能够在这 次的毕业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。也是我这三年来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

25、以，我在这次的毕业设计中，认真对待每一个过程，希 望自己的认真，自己最后的毕业设计的成果能够回报老师这么多年来的教导，这么多年 的奉献。感谢教导我们的所有老师。最后，由于毕业期间，时间仓促，错误与不妥之处在所难免，敬请老师批评指正。1234参考文献周国运.单片机原理及应用.北京：中国水利水电出版社，2009陈梓城.模拟电子技术基础.北京：高等教育出版社，2007陈正义.单片机控制实习M.北京：人民邮电出版社，2006李朝青.单片机原理及接口技术.北京：人民邮电出版社，2006附录1 LED彩灯控制系统仿真电路图cTKD U1 THS¥1匚1二47 UFC3 tuf-=T&&l

26、t;rTOufH<=T&iT>2THAU 加 ZB *TB?cr>AzajF iTcm复位电路n Ml LI 箱TEROHDSMDOE*T»cn-<1曰mKey3 -«=4Key4 尸KeysR1ttXTALlWTML2R3T号nimEi PD.1iA>1 PD 2(X02 PDN翊 PQ.aiUU DJ/A応 H3砂皿 P口 .TiXOT?¥Hr2 Of刚PZ. 1 怕3 rZ2VAia PZAIIALE2512BtP2JtfAH3Fin心咖*PZ.TVA15FMEPIJpa.ifTxiPOrjj/irraPHPI.4PLi

27、.anPI JP3iT1FM*4P3J&WP1.7W gp.TiTT也F但-口 F佰佰FTtsvGjTfficsmvuT&rrLBIfeLLUtlD2TBOLEI-YELWIAID3zzin*TE?r>R lER3rreoLUftYELLj4AILEk-LOUtl英._ TEOLEV-YELU>LAIDe*TKT>LEB-YELLOIAID7 !r町曰CT> YElLO 和DeEDiLLO3XRH-rmceR4订回Eft TBTfrJHENT&rn> R?iznn TDTIi RE3X11Tn*彩灯显示电路附录2 LED彩灯彩灯控制程序代码

28、ORG 0000HLJMP MAINORG 0040HMAIN:S1:S2:S3:S4:MOV P1,#0FFHMOV A,P1CJNE A,#11111110b,S1LCALL K1CJNE A,#11111101b,S2LCALL K2CJNE A,#11111011b,S3LCALL K3CJNE A,#11110111b,S4LCALL K4CJNE A,#11101111b,MAINLCALL K5LJMP MAINK1:C1:MOV A,#01111111bRL AMOV P 2,ALCALL DelayJNB P 1.1,K2JNB P 1.2,K3JNB P 1.3,K4JNB

29、 P 1.4,ZLJMP C1K2:MOV P 2,#0FEH LCALL DelayMOV P 2,#0FCHLCALL DelayMOV P 2,#0F8HLCALL DelayMOV P 2,#0F0H LCALL Delay MOV P 2,#0E0H LCALL Delay MOV P 2,#0C0H LCALL Delay MOV P 2,#80H LCALL Delay MOV P 2,#00H LCALL Delay MOV P 2,#80H LCALL Delay MOV P 2,#0C0H LCALL Delay MOV P 2,#0E0H LCALL Delay MOV P 2,#0F0H LCALL Delay MOV P 2,#0F8H LCALL Delay MOV P 2,#0FCH LCALL Delay MOV P 2,#0FEH LCALL Delay MOV P 2,#0FFH LCALL Delay LJMP MAINZ:LJMP K5K3:K4:MOV P 2,#55HLCALL DelayMOV P 2,#0AAHLCALL DelayMOV P 2,#0FFHLJMP MAINMOV