辽宁工业大学彩灯控制器课设

1、辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术课程设计（论文）课程设计（论文） 题目：题目：彩灯控制器设计彩灯控制器设计院（系）：院（系）： 电气工程学院电气工程学院 专业班级：专业班级： 测控测控093093 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 于佳嵩于佳嵩 指导教师：指导教师： 起止时间：起止时间：2012.6.18-2012.6.292012.6.18-2012.6.29课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算学 号学生姓名于佳嵩 专业班级测控093课程设计题目彩灯控制器设计彩灯控制器

2、设计 课程设计（论文）任务设计可对户外装饰用彩灯进行控制的控制器，具有以下功能： 灯光快慢显示可以用四个开关控制，即控制四级快慢显示，如当 s1 合上时，灯光亮闪最慢，当 s4 合上时，灯光亮闪最快： 灯光快慢显示还可采用两个按键（“+”键和“”键）的方式控制灯光快慢亮闪显示，控制十级速度（19） ，每按一下 “+”键，级数加 1，灯光流动速度逐级加快；每按一下“-” 键，级数减 1，灯光流动速度逐级减慢。 可工作于自编的灯光显示方式，按下相应编码，彩灯以对应的显示方式显示； 自编的灯光显示方式可存储，掉电不丢失设计要求设计要求1. 设计内容：单片机最小系统、键盘显示电路、彩灯控制电路、数据存

3、储电路等硬件电路及相应的软件设计；2. 硬件电路图应采用绘图软件绘制，所用器件型号、参数标注完整；3. 对各功能电路的设计说明应指出所选器件型号、本设计中引脚的连接方法、芯片（端口）地址、外围器件参数，并说明工作过程；4. 软件设计上应按照系统软、硬件功能的划分说明系统软件的功能、主程序流程图及工作过程说明、主要程序模块流程图等，要求程序结构完整，应有变量及端口地址定义，应编译通过全部或部分程序模块。技术参数技术参数1. 彩灯数量：24；2. 彩灯工作电压：DC5V 彩灯工作电流：530mA进度计划1. 查阅资料，确定设计方案、绘制系统总体结构图、划分软硬件功能（2 天）2. 设计单片机最小系

4、统、键盘显示电路（1 天）3. 设计彩灯控制电路、数据存储电路（2 天）4. 完成系统硬件整体电路图绘制（1 天）5. 编写、调试系统程序（3 天）6. 修改设计说明书、准备答辩（1 天）指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日摘 要本设计是一种基于 AT89C51 单片机的彩灯控制方案，实现对 LED 彩灯的控制。随着电子技术的快速发展尤其是数字技术的突飞猛进，多功能彩灯凭着坚毅，高效，稳定特点得到普遍的应用，有各种娱乐场所，店铺门面装饰、驾驭装潢、城市墙壁更是随处可见，于此合同时，还有一些城市采用不同的彩灯打造属于自己的城市文明，塑造自己的城市魅力

5、。目前，多功能彩灯的种类有很多种，所以多共嫩才多呢该控制器的设计具有相当的代表性。本设计是一种基于 AT89C51 单片机的彩灯控制方案，实现对 LED 彩灯的控制。以 AT89C51 单片机作为主控核心，与按键、显示器等较少的辅助硬件电路相结合，利用软件实现对 24 个 LED 彩灯进行控制，根据用户需要可以编写若干种亮灯模式。本系统具有体积小、硬件少、电路结构简单及容易操作等优点。关键词：LED 彩灯；彩灯控制器；模块设计；目 录第 1 章 绪论 .11.1 概述.11.2 系统设计功能概述 .1第 2 章 课程设计的方案 .22.1 设计思路及总体方案.2第 3 章硬件设计 .33.1

6、单片机最小系统设计.33.2 按键电路设计 .43.3 彩灯控制电路设计 .53.4 数据储存电路设计 .53.5 LED 显示电路设计 .6第 4 章 软件设计 .74.1 控制彩灯设计软件流程图.7第五章 课程设计总结 .8参考文献 .9附录 I .10附录 II .11第 1 章 绪论1.1 概述彩灯是人们日常生活中的一种装饰用品，它美观大方，尤其在节日期间，倍增节日气氛。它蕴涵着丰富的文化底蕴，被广泛地应用于各种店面的装饰。变换无穷的彩灯样式，给城市增添活力，吸引着人们的注意力，深受人民的喜爱。在日常生活中，人们还将彩灯摆放成各种图案，增添美感。随着电子技术的发展，应用系统向着小型化、

7、快速化、大容量、重量轻的方向发展。科学技术更加贴近人们的生活，向着满足人们需求的方向发展。节日彩灯的设计与制作工艺也一步一步的走向成熟。1.2 系统设计功能概述本设计是以 AT89C51 单片机为基础的彩灯控制方案，来实现对 LED 彩灯的控制。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。在主控模块上设有 5 个按键和 24 位 LED 状态显示器，根据实验要求编写若干种亮灯模式，利用其内部定时器 T0 实现一个基本单位时间为 5 ms 的定时中断，根据各种亮灯时间的不同需要，在不同时刻输出灯亮或灯灭的控制信号，然后驱动各种颜色的灯亮或灭。课程设计的方案

8、第 2 章 课程设计的方案2.1 设计思路及总体方案 首先由于 AT89C51 单片机的系统包含：电源端（Vcc，GND）内部已连接好；时钟信号，通过晶振，电容与单片机的 XTAL1 和 XTAL2 相连，与单片机内部结构共同组成时钟信号源，晶振的频率决定了该系统的频率，该系统选择晶振频率 12MHz；复位电路，只要一摁下复位键，就会回到程序的起始地址重新开始执行程序。所以首先将这些电路连接好，使单片机可以正常工作起来。然后分析我们的题目要求，要求自动手动选择、速度，所以，我们采用按键电路与单片机的 P1 口连接来做彩灯的控制电路，通过检测按键接口电平的高低来判断开关是否闭合，从而控制彩灯的速

9、度与不同模式间的切换。此外还必须有LED 显示电路，我们采用 P1 口作为输出，连接 3 个 74LS573 以及二十四个小灯进行控制。硬件连接模块如下图： LED 显示显示电路电路时钟电路时钟电路复位电路复位电路按键电路按键电路AT89C51单片机单片机图 2.1 总体方案框图第 3 章硬件设计3.1 单片机最小系统设计单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统.对 51 系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、时钟电路、复位电路. 图3.1.1时钟电路图3.1.2 复位电路整个复位电路包括芯片内、外两部分。外部电路产生的复位信号(RST)送至施密

10、特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的 S5P2 时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，其电路如图3.4（a）所示。这佯，只要电源 Vcc 的上升时间不超过 1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的，图 3.2 单片机最小系统整提结构电路外部时钟电路，给单片机提供工作时钟源；外部复位电路，可以上电复位，还有当单片机在工作过程中，可以人为手动

11、复位；3.2 按键电路设计本课程设计用的事独立式键盘连接，共 6 个按键。灯光快慢显示可以用四个开关控制，即控制四级快慢显示，如当 s1 合上时，灯光亮闪最慢，当 s4 合上时，灯光亮闪最快：灯光快慢显示还可采用两个按键（“+”键和“”键）的方式控制灯光快慢亮闪显示，控制十级速度（19） ，每按一下 “+”键，级数加 1，灯光流动速度逐级加快；每按一下“-” 键，级数减 1，灯光流动速度逐级减慢。图 3.3 按键电路3.3 彩灯控制电路设计图 3.4 彩灯控制电路3.4 数据储存电路设计数据储存电路有 3 个 74LS573 组成，作为数字锁存器。图 3.5 数据储存电路3.5 LED 显示电

12、路设计LED 显示电路由 24 个 LED 灯和 24 个电阻以及一个电源 VCC 构成。对于点阵型 LED 显示可以采用共阴极或共阳极，本系统采用共阳极，其硬件电路如图采用扫描方式进行显示时，每行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个列驱动器。显示数据通常存储在单片机的程序存储器中，按 8 位一个字节的形式顺序排放。显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去，这就存在一个显示数据传输的问题。图 3.6 LED 显示电路第 4 章 软件设计 4.1 控制彩灯设计软件流程图 N Y N Y N Y初始化有键按下？S1 按下？S4 按下？+按下？按下？速度最慢速度最快速度加快速度减慢键按下

13、相应编码？自编的灯光显示储存第五章 课程设计总结经过努力，我终于完成这次彩灯控制课程设计任务。我首先查阅了大量的书本资料，接着又上网搜集了许多有用信息。将方案的大致方向确定了下来。方案确定下来之后我便开始计算一些器件的参数。当最终的方案设计出来以后，我又请教了学院的老师，他们的一个小小指点就给我们很大启示和灵感，不管是对我原理图的设计还是程序方面都提出了许多有价值的建议，尤其是在端午节当天还亲自到教研室辅导我们进行论文的修改与更正，让我十分感动。由于每一步都是我自己亲自做过的，所以通过这次课程设计，我增强了对单片机89C51，锁存器，最小系统等单片机知识的理解， ；进一步提高分析解决实际问题的

14、能力，创造一个动脑动手独立开展电路实验的机会，锻炼分析解决程序编写问题的实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化；通过典型程序的设计与制作，加深对基本原理的了解，增强了实践能力。由于我的能力和水平有限，实验经验尚浅，错误之处在所难免，恳请老师加以纠正，以后不断学习改进！ 参考文献1周国运.单片机原理及应用第二版. 北京：中国水利水电出版社，20092陈梓城.模拟电子技术基础第五版. 北京：高等教育出版社，20093陈正义.单片机控制实习第二版. 北京：人民邮电出版社，20064 姚富安等.实用电子实际基础第四版. 北京：理工大出版社，20085 梅丽凤等.单片原理及接口技术第三版.北京：北

15、京交通大学出版社，2009附录 I附录 IIORG 0000HAJMP MAINORG 000BHSJMP I_T0ORG 001BHI_T1: AJMP MAIN1RETI;* T0 中断服务 *ORG 0030HI_T0: PUSH ACCPUSH PSW MOV TH0,#0DCH ;0.01s 时间，常数因子为 DC00H;MOV TL0,#00H CLR CMOV A,TMSBINSUBB A,#01HMOV TMSBIN,AMOV R3,TT0 DJNZ R3,I_T01 ;中断次数59? Y，秒计数器00JNC I_T01MOV A,TMBINADD A,THBINJNZ M1M

16、OV OUT,#11111101BCLR TR0MOV TSBIN,#00HSJMP I_T01 M1: MOV TSBIN,#59CLR CMOV A,TMBIN ;分计数器加 1SUBB A,#01HMOV TMBIN,AJNC I_T01MOV A,THBINJZ I_T01MOV TMBIN,#59CLR CMOV A,THBIN ;时计数器加 1SUBB A,#01HMOV THBIN,A;SUBB A,#24 ;时计数器23? Y，时计数器00JNC I_T01MOV THBIN,#00H I_T01: MOV TT0,R3POP PSWPOP ACCRETIORG 00F0HMA

17、IN: MOV P1,#0FFHMOV OUT,#11111110B ;P3.0 输出低电平MOV P3,OUTMOV SP,#40H ;初始化堆栈指针 MOV TMOD,#11H ;T0、T1 工作于 16 为定时器MOV TT0,#100MOV TH0,#0DCH ;T0 初值MOV TL0,#00HMOV TH1,#00H ;T1 初值MOV TL1,#00HMOV TSBIN,#59MOV TMBIN,#59MOV THBIN,#23CLR EX0CLR EX1CLR ESSETB ET0 ;开 T0、T1 中断SETB ET1SETB TR0SETB TR1SETB EAMAIN1:

18、 MOV R6,#80H ;主处理过程DISP: MOV KEYCODE,#00HMOV TH1,#00HMOV TL1,#00HACALL DISPLY ;调用显示子程序DJNZ R6,DISPMOV DPTR,#KEYMOV A,KEYCODE ;读键盘值JMP A+DPTR ;按键值跳相应处理程序KEY: SJMP MAIN1SJMP KEY1 ;依次为:KEY 值+2,4,6,8,因为 SJMP 占 2 个字节SJMP KEY2 ;S1 的 KEYCODE=02H,S2: KEYCODE=04HSJMP KEY3 ;S3: KEYCODE=06H, S4: KEYCODE=08HSJM

19、P KEY4KEY1: CLR TR0 ;时计数器加 1MOV A,THBINCLR CADDC A,#01HMOV THBIN,ASUBB A,#24 ;24DJC KEY11MOV THBIN,#00HKEY11: SJMP MAIN1NOPKEY2: CLR TR0 ;分计数器加 1MOV A,TMBINCLR CADDC A,#01HMOV TMBIN,ASUBB A,#60 ;60DJC KEY21MOV TMBIN,#00HKEY21: SJMP MAIN1NOPKEY3: CLR TR0 ;秒计数器加 1MOV A,TSBINCLR CADDC A,#01HMOV TSBIN,A

20、SUBB A,#60 ;60DJC KEY31MOV TSBIN,#00HKEY31: SJMP MAIN1 NOPKEY4: MOV TH0,#0DCH ;退出校时状态MOV TL0,#00HSETB TR0SJMP MAIN1; * 显示子程序 *ORG 0200H DISPLY: MOV A,TSBIN ;秒计数器调入 AMOV B,#0AHDIV AB ;秒计数值10 （结果十位存于 A，个位存于 B） SWAP AORL A,#07H ;显示秒的十位MOV P1,AMOV A,#DPS1ANL A,OUTMOV P3,AACALL DSPDEL ;延时（显示时）0.5msMOV C,

21、P3.7 ;读 S4 按键状态MOV A,#HIDEANL A,OUTMOV P3,AJC NP1MOV KEYCODE,#08H ;S4 按下，键盘值8 NP1: MOV P1,#0F7H ;消隐NOPNOPNOPMOV A,B ;显示秒的个位SWAP AORL A,#07HMOV P1,AMOV A,#DPS0ANL A,OUTMOV P3,AACALL DSPDELMOV A,#HIDEANL A,OUTMOV P3,ANOPNOPNOPMOV A,TMBIN ;MOV B,#0AHDIV AB ;SWAP A ;显示分的十位ORL A,#07HMOV P1,AMOV A,#DPM1ANL A,OUTMOV P3,AACALL DSPDELMOV C,P3.7 ;检测 S2 是否按下MOV A,#HIDEANL A,OUTMOV P3,AJC NP2MOV KEYCODE,#04H