Led流水广告彩灯的控制与实现毕业设计

武汉工程大学邮电与信息工程学院毕业论文（设计）PAGEPAGE34毕业设计Led流水广告彩灯的控制与实现摘要：介绍了一种新型的LED彩灯控制系统的设计方法，以AT-89C51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LED彩灯进行控制。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；AT89C51单片机；彩灯控制器；模块设计Pickto:thispaperintroducesanewtypeofLEDlights,thedesignmethodofthecontrolsystemwith89C51microcontrollerasthedominantmig-at-core,andbuttons,monitorstheauxiliarylesshardwarecircuitandsoftwarerealizationcombineduseofLEDlights.Thissystemhastheadvantagesofsmallsize,thehardwarecircuitstructure,simpleandeasytooperateetc.Keywords:LEDlights,AT89C51,Lights,Moduledesign目录摘要 1Pickto 1引言31.LED发展前景 61.2优易控制系统特点： 71.3.ColorEdit软件特点： 71.4主控器特点： 71.5优易JM-4分控器 72系统功能6

2.1硬件设计 72.2主控模块电路设计7

2.3管内LED板模块设计8

2.4软件设计 103.彩灯控制器电路原理 133.1元器件选择11

3.2电路工作原理12

3.3电路工作原理15

3.4元器件选择164.S1和S2均选用小型动合按钮 164.1电路工作原理16

4.2元器件选择17

5流水彩灯电路 285.1控循环闪烁彩灯电路及制作 29结论 31致谢 32参考文献 33引言

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。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，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，影响亮灯效果。因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。单片机的彩灯控制，实现对LED彩灯的控制。本方案以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8个按键和5位七段码LED显示器，根据用户需要可以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5ms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。该新型LED彩灯及其控制器是上海某公司委托开发产品，产品实际应用效果较好，亮灯模式多，用户可以根据不同场合和时间来调节亮灯频率和亮灯时间。与普通LED彩灯相比，具有体积小、价格低、低能耗等优点。1.LED发展前景LED是近年来全球最具发展前景的高技术领域之一，LED具有寿命长、耗能少、体积小、响应快、抗震抗低温、污染小等突出的优点，被称为第四代照明光源或绿色光源，将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次标志性的飞跃，将孕育新的光源革命。随着LED高效节能技术的不断创新与突破，其全面取代传统光源已为时不远。目前我国LED产业已经形成了四大片区(珠三角、长三角、福建江西地区、北方地区)、七大基地(大连、上海、深圳、南昌、厦门、扬州、石家庄)的产业格局，形成了包括LED外延片的生产、LED芯片的制备、LED芯片的封装以及LED产品应用在内的较为完整的产业链，产品技术研发、工程应用等方面获得飞速发展。

1.1LED全彩灯光控制系统

优易LED全彩灯光控制系统由ColorEdit编辑软件、主控器、分控器和LED光源组成，广泛应用于城市景观、风景名胜、道路桥梁、建筑轮廓、娱乐场所、户外广告、室内装饰等美化、亮化工程。LED全彩外露发光字是LED外露穿孔发光字专用灯串，选用超高

亮度LED作为户外广告光源；其发光强度大、色彩纯正、节能长寿、

广泛应用于各种灯箱字和各种金属（锌板字、不锈钢字、钛金字、铝

板字）等发光字的制作。

LED全彩外露发光字按照灯珠直径来分，有Ｆ５、Ｆ８两种，依

照颜色来分有单色、七彩、全彩三种。单色打孔灯组成的字亮度高、

可防水、制作方便；七彩灯组成的字在七彩控制器控制下可七彩跳变；

全彩灯可在控制器控制下对每个像素点进行扫描，可使发光字产生绚

丽多彩的变化。

基本参数

颜色16777216色

光源高亮度LED

光源寿命MTBF=5万小时

环境参数

工作温度-20°C~80°C

储存温度-20°C~80°C

防护等级IP67

发光角度15度

亮度R：260mcdG:360mcdB:750mcd1.2优易控制系统特点：

◆任意编辑程序跑法，随意设计灯光效果，电脑快捷下载，脱机运行。

◆远距离传输可达2000M，10000个RGB象素点全彩输出控制。◆高刷新频率，每秒可达到90帧以上，灯光变化过渡柔和。◆安装简易，布线方便。1.3.ColorEdit软件特点：◆界面友好，支持中文。◆实时预览编辑效果，反复播放。◆任意编辑文字，图案。

◆随时改变跳变及渐变的速度及切换方式，更换灯光跑法。◆电脑USB端口下载至主控器JC1。1.4主控器特点：◆与ColorEdit软件配合使用。◆USB端口电脑联机下载，脱机运行。◆可支持最多1万路全彩R.G.B输出。◆支持单像素，四像素解码分控器。◆5V、2W低功耗，无需配置主控电源。◆声控功能，随外部音乐节拍跳动，灵敏度调节。1.5优易JM-4分控器◆与主控器JC1配合作解码输出。◆

PWM输出分辨率256级。◆

可用于单象素至4象素12路输出(每象素均含R.G.B全彩输出)。◆

控制信号为串联连接方式,采用公母插头对接，简单易用。◆

LED指示灯显示信号传递状态，迅速排查因施工布线错误或短路出现的故障。

◆使用快速端子与各种LED光源方便连接。◆

可独立运行内置自带程序跑法。◆局部光源和分控器出现故障不影响其他光源和分控器正常工作。◆

兼容DMX系统，分控器也可直接与DMX控台联机，做为DMX解码驱动器。可以有1、3、6、9、12路输出多种选择。◆可代替霓虹灯控制机(跳机)。2系统功能

新型LED彩灯分为2部分，即彩灯控制器（主控模块）和管内LED板模块（受控模块）。彩灯控制器可直接与220V交流市电相连接，经过开关电源变换，输出直流工作电压，一方面为管内LED模块提供12V工作电源，另一方面为主控模块单片机系统（彩灯控制器）提供5V工作电源。整个系统工作由软件程序控制运行，根据需要，用户可以在LED彩灯工作时通过主控模块上的按键来设定亮灯时间和灯光闪动频率。上电后系统经过初始化，查询是否有功能切换键按下：有，则进入用户设定模式状态；无，则进入默认缺省工作状态。在用户设定模式状态下，用户可以根据个人爱好及不同场合的需要来指定调用哪些模式，并且可以改变每种模式的时间Ti、频率Fi参数，如果用户想进入缺省状态模式，只需按一下功能切换键即可跳入缺省模式，程序会自动顺序调用亮灯模式；在缺省工作状态下，LED彩灯控制器按照程序设定好的若干亮灯花样模式程序Model_i顺序调用往下走，从第Model_1模式开始工作，自Model_1到Model_2……到Model_n为一个亮灯周期，然后再回到Model_1循环继续工作，同样如果想进入用户设定模式状态，只需按下功能切换键即可。整个n种亮灯模式时间可以看作一个大周期T，其中的每一种花样工作模式Model_i（i=1，2，…，n）时间为小周期Ti，对于每一个模式编写一个独立工作子程序Model_i，其中设定了LED三色灯（红、绿、蓝）的点亮时刻（RED_on，GREEN_on，BLUE_on）和熄灭时刻（RED_off，GREEN_off，BLUE_off)，以及模式工作时间Ti以及该模式LED闪烁频率Fi。5位七段码显示器的前2位（L1，L2）显示当前工作模式的序号Model_i；后3位（L3，L4，L5）七段码显示三色LED的工作状态，若该颜色灯点亮则对应七段码显示位为“1”，反之熄灭时则显示位为“灭”即不显示，对系统工作状态起到了很好的实时监控作用。

因此在LED彩灯上电工作后，用户可以方便地通过主控模块上的显示器知道LED彩灯当前工作模式Model_i，工作时间Ti，频率Fi等实时参数。若实际应用需要根据不同场合和时间来改变彩灯闪亮效果，用户可以通过主控模块上的按键来设定LED不同的闪烁频率Fi和亮灯时间Ti，以便符合实际需要。此外如果用户对某一种模式感兴趣需要仔细观看该种亮灯模式，可以通过键盘选定任意第Model_i模式使系统循环重复工作在该花样模式下。2.1硬件设计

新型LED彩灯系统包括2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）。前者是主控模块，具有按键、显示等功能，并利用89C51的P口输出控制信号；后者是受控模块，上面焊有三色LED彩灯和信号驱动芯片，模块置于LED的透明灯管内。

2.2主控模块电路设计

主控模块电路如图1所示。主控模块主要设计器件有89C51，5个七段码LED显示器，8个按键，2个稳压器（提供12V，5V电压），1个信号输出驱动模块芯片(MC4049)等。通过软件设计，使单片机P0口作为三色LED驱动信号输出口及移位时钟CLOCK信号，P3口为按键输入口，P2口、P1口与5位七段码LED相接作为显示器的输出口。

2.3管内LED板模块设计

管内LED板模块电路见图2。管内LED板模块设计主要器件有LED彩灯（红、绿、蓝）、移位触发模块芯片CD4076等。根据实际应用彩灯长度需要，可将不同数量的该管内LED模块实现级连，组成一个完整的LED彩灯。考虑到功率损耗，LED板模块之间接口处用信号正向驱动模块芯片MC4049连接。每个LED板模块上均匀分布3种颜色LED灯，在实际制作PCB时采用红、绿、蓝3色互隔焊接方式，在电路板上把LED发光管按顺序L1(红)、L2(绿)、L3(蓝)、L4(红)、L5(绿)、L6(蓝)……依次均匀焊在板上成一条直线。为了得到更多的花样模式效果，可以使红绿2种灯从前往后驱动点亮闪烁，蓝灯从后往前驱动点亮闪烁，这样具有很好的动感视觉效果。2.4软件设计

新型LED彩灯控制器最大特点在于所有亮灯模式均由软件控制完成。系统中软件可以分为主程序和中断服务子程序。上电后在缺省状态以顺序调用Model_i花样亮灯模式流程为主程序，以一个单位时间5ms的T0定时为中断服务子程序。在这个5ms的T0定时基础上，可以根据需要来确定各种模式工作时间Ti，以及确定在各种亮灯模式Model_i内点亮和熄灭各种颜色LED灯的时刻：Red_on，Red_off，Green_on，Green_off，Blue_on，blue_off以及Clock（移位翻转脉冲）等。整个系统软件由主程序（Main）、各个模式子程序（Model_i）、5ms中断服务子程序(T0Interrupt)、键盘扫描处理子程序（KeyBoard）、显示子程序（Display）等程序组成。利用T0定时器作为定时基本单位，根据模式需要计算好各控制信号的发生时刻，根据不同的模式Model_i可以设定不同的工作时间Ti和脉冲翻转频率Fi通过P0口输出，使各色LED灯的驱动时刻与移位触发的翻转时刻步调一致，使LED彩灯按照设计的模式工作。

除了T0定时中断之外，程序的大部份时间是在处理按键的查询和LED显示的延时。8个按键分别为：4个参数按键（Fi增、减按键，Ti增、减按键），3个模式改变按键（模式上翻UP、模式下翻DOWN、模式保持KEEP），1个功能切换按键。在每次的T0定时中断服务子程序里，需要对各个时间寄存器和模式寄存器进行加1或者清，为主程序查询作准备，同时查询是否已中断6次（30ms），若30ms到了，则对参数按键查询一次，是否有时间Ti频率Fi增减键按下并进行相应子程序处理。

主程序除了调用各种子模式子程序（Model_i），调用LED显示子程序(Display)和延时子程序(Delay)之外，还一直保持查询是否有功能切键按下以及是否有模式改变按键按下，一旦有功能切换键和模式改变键按下，就会进入相应的按键处理。?主程序流程如图3所示。亮灯模式子程序Model_i可以编写若干(n种)，只要控制好各色灯触发和熄灭时刻就可以组合成各种亮灯效果。Model_i程序流程如图4所示。3.彩灯控制器电路原理彩灯控制器电路由电源电路和彩灯控制电路组成，如图1-151所示。

电源电路由整流二极管VDl-VD4、限流电阻器Rl、稳压二极管VS和滤波电容器Cl组成。

彩灯控制电路由计数器集成电路IC、电阻器肛-R13、电容器C2、可变电阻器RP、晶闸管VTl-VTlO和彩灯HLl-HLlO组成。为简化电路，图中IC的Q7-QlO端、Q12、Q13端(该集成电路无Ql-Q3和Qll端)和电阻器R7-Rl2、晶闸管VT4-VT9、彩灯HL4-HL9本画出。

交流220V电压经VDl,VD4整流、Rl限流降压、VS稳压及Cl滤波后，为IC提供6.8V直流工作电源。

RP、R2、R3、C2和IC的9-11脚内电路组成多谐振荡器。在接通电源后，多谐振荡器即振荡工作，IC对多谐振荡器产生的振荡信号进行分频计数后，从IC的Q4-QlO端和Q12-Q14端输出变化的控制电平，使VTl-VTlO间歇导通，彩灯HLl-HLlO按不同的频率闪烁发光(HLl的闪烁频率最高，HLlO的闪烁频率最低)。

调节RP的阻值，可改变彩灯闪烁的频率。

3.1元器件选择

Rl选用1/2W金属膜电阻器;R2-R13均选用1/4W金属膜电阻器。

Cl选用耐压值为16V的铝电解电容器;C2选用独石电容器或CBB电容器。

RP选用有机实心可变电阻器。

VDl-VD4选用1N4004或1N4007型硅整流二极管。

VS选用lW、6.8V的硅稳压二极管，例如lN4736等型号。

VTl-VTl4均选用2P4M(2A、400V)的晶闸管。

IC选用14级二进制计数分频器集成电路。

HLl-HLlO选用成品彩灯串。本例介绍的彩灯控制器，能控制5路彩灯(可在一个平面上组成各种图形或图案)使之按逐路递增点亮、逐路递减熄灭的显示方式闪烁发光。

3.2电路工作原理

该彩灯控制器电路由电源电路、多谐振荡器、脉冲控制电路和彩灯驱动控制电路组成，如图1-152所示。

电源电路由降压电容器Cl、泄放电阻器Rl4、稳压二极管VS、整流二极管VDl和滤波电容器C2组成。

多谐振荡器由非门集成电路ICl(Dl-D3)内部的Dl、非门D2、电阻器Rl、电位器RP和电容器C3组成。

脉冲控制电路由计数/脉冲分配器集成电路IC2、电阻器R2、二极管VD2-VDll和电子开关集成电路lC3(51、52)组成。

彩灯驱动控制电路由ICl内邵的非门D3、电阻器R3-R13、电容器C4、六D触发器集成电路IC4、晶体管Vl-V5、晶闸管VTI-V仍和彩灯HLl-HL30组成。

交流220电压经Cl降压、VS稳压、VDl整流及C2滤波后，为lCl-lC4和Vl-V5提供近l2V直流工作电压。

多谐振荡器振荡工作后，输出频率为2Hz的振荡脉冲信号，为IC2提供计数脉冲。IC2在计数脉冲的作用下，其YO-Yg端依次轮流输出高电平。

C4、R3和D3组成lC4的复位电路，在通电后为lC4提供复位脉冲，使IC4清零复位，Ql-Q5端均输出低电平，Vl-V5和VTl-VT5均截止，HLl-HL30均不亮。

当IC2的YO-Y4端轮流输出高电平时，lC3内部的Sl接通，使IC4的Dl端输人高电平，Ql-Q5输出端依次输出高电平，Vl-V5和VTl-VT5依次导通，HLl-HL30依次递增点亮。即当lC4的Ql端输出高电平时，VI和VTl导通，HLl-H历点亮;当IC4的Q2端输出高电平时，V2和VT2也导通，HL7-HL12，12点亮(HLl-HL6维持点亮状态)……;当lC4的Q5端输出高电平时，V5和VT5导通，HT5-HL30点亮(此时HLl-HL30全部点亮)。

当IC2的Y5-Yg端轮流输出高电平时，IC3内部的Sl关断，S2接通，IC4的Dl端输入低电平，D2-D6端依次输出低电平，使Vl-V5和VTl-VT5依次截止，HLl-HL3O依次递减熄灭。即当lC4的D2端输出低电平时，Vl和VTl截止，HLl-H历熄灭;当I叫的D端输出低电平时，V2和Vm截止，HL7-HLl2熄灭……;当IC4的D6端输出低电平时，V5和VT5截止，HL25-HL30熄灭(此时HLl-HL30均熄灭)。

以上工作过程周而复始，使5路彩灯逐路递增点亮后又逐路递减熄灭，产生丰富多彩的灯光效果。

调节RP的阻值，可改变多谐振荡器的振荡频率从而改变彩灯闪烁变化的频率。

元器件选择

Rl-R14选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器。

RP选用有机实心电位器。

Cl选用耐压值为400V以上的CBB聚丙烯电容器;C2和C4均选用耐压值为25V的铝电解电容器;C3选用独石电容器或涤纶电容器。

VDl选用1N4007型硅整流二极管;VD2-VDll均选用1N4148型硅开关二极管。

VS选用1N4742(1W、l2V)型硅稳压二极管。

Vl-V5均选用S9013型硅NPN晶体管。

VT1-VT5均选用3A、400V以上的双向晶闸管，例如TLC336A等型号。lCl选用CD4069或CC4069、MCl4069型六非门集成电路;IC2选用CD4017或CC4017、MCl4017型十进制计数/脉冲分配器集成电路;lC3选用CD4066或CC4066型模拟电子开关集成电路;IC4选用CD4017或CC40174型六D触发器集成电路。

HLl-HL30均选用220V、l0-25W的彩色灯泡。HLl-HL6和HLl9-HL24为红色，HL7-HLl2为绿色，HLl3-HL18为黄色，HL25-HL30为蓝色。

本例介绍的彩灯控制器，采用SH-868型专用彩灯控制集成电路(内储21首乐曲，复合双音)，可驱动4路彩灯，使之随着音乐的节奏产生4订金亮、4灯跳动、双灯对闪、单灯跳动和双灯跳动等灯光效果。

3.3电路工作原理

该彩灯控制器电路由电源电路、彩灯驱动控制电路和音频功率放大电路组成，如图1-150所示。

电源电路由电阻器Rl-R3、电容器Cl-C3、稳压二极管VS和整流二极管VD2组成。

彩灯驱动控制电路由集成电路IC、电阻器R4、电容器C4-C6、控制按钮S、二极管VDl、晶闸管VTl-VL4和彩灯HLl-H帖组成。

音频功率放大电路由晶体管VI、V2、可变电阻器RP、电容器C7和扬声器BL组成。

交流220V电压经Rl和Cl限流降压、VS稳压、VD2整流及C2、R3、C3滤波后，为IC提供4.7V直流工作电压。

IC通电工作后，其13-16脚(L1-L4端)输出变化的触发控制信号，通过控制VT1-VT4的工作状态来控制HLl-H饵的闪光效果。IC的4、5脚输出的音频信号经Vl、V2放大后，驱动BL发出音乐声。

S为灯光模式选择按钮，每按动一次S，即可改变一种灯光模式。

3.3.1元器件选择

Rl选用lW金属膜电阻器;R2和R3选用1/2W金属膜电阻器或碳膜电阻器;R4选用l/4W碳膜电阻器。

RP选用合成膜可变电阻器。

Cl选用耐压值为630V的CBB电容器;C2-C7均选用耐压值为l6V的铝电解电容器。

VDl选用lN5406型硅整流二极管;VD2选用1N4007型硅整流二极管。

VS选用lW、4.7V的硅稳压二极管。

VTl-VW均选用600V、lA的晶闸管，例如MCRlO0-8等型号。若每路彩灯的功率大于100W，则应选用电流容量大一些的晶闸管。

Vl选用S8050型硅NPN晶体管;V2选用S8550型硅PNP晶体管。

BL选用0.5W、8Ω的电动式扬声器。

S选用小型动合按钮。本例介绍的彩灯控制器，采用SH-818型专用彩灯控制集成电路(内储25首乐曲)，能驱动4路彩灯，使之随音乐的节拍闪烁发光，并可变换多种灯光花样。

3.3.2电路工作原理

该彩灯控制器电路由电源电路、彩灯驱动控制电路和音频功率放大电路组成，如图1-149所示。

电源电路由电阻器Rl、R2、电容器Cl、C2、稳压二极管VS和整流二极管VD2组成。

彩灯驱动控制电路由集成电路IC(SH-818)、电阻器R3、二极管VDl、电容器C3、C4、晶闸管VTl-VW、控制按钮Sl、S2和彩灯HLl-HL4组成。

音频功率放大电路由晶体管Vl-V3、电阻器R4-R6、电容器C5、C6和扬声器BL组成。

交流220V电压经Rl和Cl限流降压、VS稳压、VD2整流及C2滤波后，为lC和音频功率放大电路提供4.5-4.7V直流工作电压。

IC通电工作后，其7脚(音频信号输出端)输出的音频信号经音频功率放大电路放大后，驱动BL奏出乐曲声。IC的10-13脚(Ll-l4端)输出与音频信号同步变化的触发控制信号，通过控制VTl-VT4的工作状态来控制HLl-Hl4的闪光效果。

S1为灯光模式选择按钮，按动一下S1，可变换一种灯光模式;连续按动S1，可使7种灯光模式循环变换。

S2为音量控制按钮，连续按动S2，可使BL的音量按"高→中→低→无→高……"循环变换。

改变C3和C4的容量，可以改变音质和音色。

3.4元器件选择

Rl和R2均选用1/2W金属膜电阻器;R3-R6选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器。

Cl选用耐压值为400V以上的CBB电容器;C2-C4和C6均选用耐压值为16V的铝电解电容器;C5选用独石电容器。

VDl和VD2均选用IN4007型硅整流二极管。

VS选用lW、4.5-4.7V的硅稳压二极管。

Vl选用S9013或S9014型硅NPN晶体管;V2和V3均选用S8050型硅NPN晶体管。

VTl-VT4均选用耐压值为400V以上的晶闸管，其电流容量应根据每路彩灯的总功率而定。

HLl-HL4可使用彩灯串或用多只小功率彩色灯泡并联。

BL选用0.5W、8Ω的电动式扬声器。4.S1和S2均选用小型动合按钮本例介绍的彩灯控制器，采用SH-811专用彩灯控制集成电路(内存8首乐曲)，能驱动4路彩灯，使之随乐曲的节奏旋律变换各种灯光花样。

4.1电路工作原理

该彩灯控制器电路由电源电路、彩灯驱动控制电路和音频放大电路组成，如图1-148所示。

电源电路由降压电容器Cl、电阻器Rl、R2、稳压二极管VS、整流二极管VD2和滤波电容器C2、C3组成。

彩灯驱动控制电路由集成电路lC(SH8l1)、电阻器R3-R5、电容器Cl-C4、控制按钮S、二极管VDl、晶刊管VTl-VW和彩灯HLl-HM组成。

音频放大电路由晶体管Vl、V2、电阻器R6和扬声器BL组成。

交流220V电压经Cl降压、VS稳压、VD2整流及C2、R2、C3滤波后，为lC和音频放大电路提供5V直流电压。

IC通电工作后，其10-13脚(Ll-L4端)输出触发控制信号，通过控制VTl-VT4的工作状态来控制彩灯HLl-HL4的闪光效果。同时，IC的9脚输出音乐电信号，该信号经Vl、V2放大后，驱动BL发出音乐声。

S为灯光效果及音量控制按钮，按动一下S，灯光效果及BL的音量就会变化一次。

4.2元器件选择

Rl和R2均选用1/2W金属膜电阻器;R3-R6选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器。

Cl选用耐压值为450V的CBB聚丙烯电容器;C2-C5均选用耐压值为16V的铝电解电容器;C6选用独石电容器。

VDl和VD2均选用1N4007型硅整流二极管。

VS选用1/2W、5.lV的硅稳压二极管，例如2CW53等型号。

Vl和V2均选用S9013型硅NPN晶体管。

VTl-VT4均选用耐压值为400V以上的晶闸管，其电流容量应根据每路彩灯的总功率而定。

IC选用SH-811型彩灯控制集成电路。

S选用动合按钮。

BL选用0.25W、8Ω的电动式扬声器。

本例介绍的彩灯控制器，采用SH-809多功能专用彩灯控制集成电路(内储8首乐曲)，能同时驱动4路彩灯、使之随乐曲自动变换16种灯光模式(包括左转跑动、右转跑动、逐灯点亮、依次熄灭、双灯流水移动、相邻两灯滚动、间隔双灯追逐、4灯同时闪烁、单灯依次跳动、单灯反向跳动、双灯移位闪烁、相邻双灯跳动追逐、双灯反向跳动河光、田隔双灯跳动闪光、4灯同时跳动和司隔双灯反向跳动)。

电路工作原理

该彩灯控制器电路由电源电路和声、光驱动控制电路组成，如图1-147所示电源电路由整流二极管VDl-VD4、电阻器Rl、电容器Cl和稳压二极管VS组成。

声、光驱动控制电路由彩灯控制集成电路IC、电阻器R2、电容器C2、按钮S、晶闸管VTl-VT4、彩灯HLl-H饵和蜂鸣器HA组成。

交流220V电压由VDl-VD4整流、Rl限流降压、VS稳压及Cl滤波后，为IC提供4.5V直流工作电压。

IC通电工作后，其1-4脚(Ll-四端)输出触发控制信号，通过控制VTl-VW的工作状态来控制彩灯HLl-HM按需要变换各种灯光模式。同时，IC内部音乐电路直接驱动HA发出乐曲声。

S为灯光闪烁方式选择与音量控制按钮，每按动一下S，灯光模式变换一次，HA的发声音量也变化一次。

元器件选择

Rl选用lW金属膜电阻器;R2选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器。

Cl选用耐压值为lOV的铝电解电容器;C2选用独石电容器。

VDl-VD4均选用1N4007型硅整流二极管。

VS选用lW、4.5V的硅稳压二极管，例如1N4733等型号。

VTl-VT4均选用耐压值为400V以上的晶司管，其电流容量应根据每路彩灯的总功率而定(彩灯为100W时，晶闸管的电流容量应为lA;彩灯为500W时，晶闸管的电流容量应为6A)。

本例介绍的彩灯控制器，采用SH-808多功能专用彩灯控制集成电路，除具有跑动跳跃、追逐闪烁、波浪翻滚、渐亮渐暗变光等8种灯光模式外，还内储16首乐曲，可控制彩灯、使之按音乐的节拍闪烁。

电路工作原理

该彩灯控制器电路由电源电路、彩灯驱动控制电路和音乐电路组成，如图1-146所示

电源电路由整流二极管VDl-VD5、电阻器Rl、R2、电容器Cl、C2和稳压二极管VS组成。

彩灯驱动控制电路由电阻器R4、R5、晶闸管VTl-V饵、电容器C3、彩灯HLl-HM、控制按钮S1、S2和控制集成电路IC组成。

音乐电路由电阻器R3、R6、晶体管V和压电式蜂鸣器HA组成。

交流220V电压经VDl-VD4整流后，一路直接加至HLl-H门上;另一路经VD5隔离、Rl和R2限流、Cl和C2滤波及VS稳压后，为IC提供5V直流工作电压。交流电压还经R4限流降压后加至IC的l2脚，作为交流同步信号。

IC的8-11脚(TGl-TG4端)为触发控制信号输出端，各端输出的触发信号通过控制VTl-VW的工作状态来控制彩灯HLl-HL4的闪光模式。

IC的4脚(BZ端)为音乐信号输出端，该端输出的音乐电信号经V放大后，驱动HA发出音乐声。

S1为灯光模式控制按钮，每按动一下S1，就变换一种灯光花样。

S2为音量控制/彩灯速度调整按钮，每按动一次Sl，HA的音量和彩灯闪烁的速度就变换一次。

元器件选择

Rl和R2选用IW金属膜电阻器;R3-R6选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器。

Cl和C2均选用耐压值为lOV的铝电解电容器;C3选用独石电容器。

VDl-VD5均选用耐压值为1N4007型硅整流二极管。

VS选用lW、5V的硅稳压二极管，例如1N4733等型号。

V选用S9013型硅NPN晶体管。

VTl-VW均选用耐压值为400V以上的晶刊管，其电流容量应根据每路彩灯的功率而定。

IC选用SH书08型彩灯控制集成电路。

HA选用压电式蜂鸣器。

HLl-HM可选用彩灯串或使用小功率彩灯串、并联使用。

S1和S2均选用动合按钮。

本例介绍的彩灯控制器，采用SH-804或SH-805型彩灯专用控制集成电路。SH-804和SH-805的外形封装、内部电路结构和应用电路均与SH-803相同，只是内部存储的控制程序和引脚功能有所差异。

SH-804具有波浪翻滚、渐亮渐暗、跑马、跳跃、顺流水、倒流水、星光闪烁和全亮等10种灯光循环变化方式和6种调光变光速度，各种方式自动循环变化，也可通过控制按钮来选择设定。

SH-805具有依次亮同时灭、星星闪烁与跑马式自动变化、4灯闪烁、二灯一组交替闪亮、逐灯点亮后群灯慢熄、全部点亮、倒流水与顺流水自动变换加波浪式前进或后退、星星闪烁、跳跃加倒流水和顺流水、跑动式前进或后退加星星闪烁、相邻两灯一亮一灭依次同前、各功能自动轮流变换共16种灯光花样，各种灯光模式可通过控制按钮来选择。

SH-804和SH-8d5的应用电路如图1-144和图1-145所示,各元器件的选择可参考SH-803应用部分。

本例介绍的彩灯控制器，采用SH-803彩灯控制集成电路，具有8种习光花样:即波浪翻滚;依次循环点亮;相邻两灯有一灯渐亮，一灯渐暗;星光闪烁，正、反向逐一点亮后闪烁两次;全亮后同时慢慢熄灭，然后又同时渐亮，再渐暗;滚动式闪烁，各灯依次快速闪烁3次;全部点亮;上述各种状态自动循环跳动。各种闪光花样的变换及闪光速度可调。

电路工作原理

该彩灯控制器电路由电源电路和彩灯驱动控制电路组成，如图1-143所示。

电源电路由整流二极管VDl-VD4、电阻器R3、稳压二极管VS和滤波电容器C组成。

彩灯驱动控制电路由集成电路IC(SH-803)、控制按钮S、电阻器Rl、R2、晶闸管VTl-VT4和彩灯HLl-HL4组成。

交流220V电压一路经VDl-VD4整流、R3限流降压、VS稳压及C滤波后，为IC提供4.5V直流工作电压;另一路经R1为IC的l脚提供交流同步信号。

IC通电工作后，其3-6脚(Ll-M端)输出触发控制信号，通过控制VTl-VW的工作状态，使HLl-HM自动变换8种灯光花样。

S为手动控制按钮，通过按动S，可以手动选择灯光花样。

元器件选择

Rl和R2选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器;R3选用lW金属膜电阻器。

C选用耐压值为16V的铝电解电容器。

VDl-VD4均选用1N4007型硅整流二极管。

VS选用lW、4.5V的硅稳压二极管，例如1N4733等型号。

VTl-VT4均选用耐压值为400V以上的晶闸管，其电流容量应根据负载(彩灯)的功率大小而定。若每路彩灯均使用100W左右的彩灯申，则可选择MCRl00-8或2N6565型(1A)晶闸管;若每路彩灯的总功率为2OOW左右，则应选用2P4M型(2A)晶刊管。

S选用动合按钮。本例介绍的彩灯控制器，采用SE9518彩灯程控集成电路，具有单点右旋(A)、单点左旋(B)、闪烁加依次熄灭(D)、弹性张缩(E)、星星闪烁(F)、拉幕式(G)、单点交叉追逐(H)8种基本灯光花样，通过花样编程设定还可完成27种不同的灯光花样组合，见表1-5。

电路工作原理

该彩灯控制器电路由电源电路和彩灯驱动控制电路组成，与SE9201的应用电路结构相同，如图1-142所示。

电源电路由整流二极管VDl-VD4、电源变压器T、稳压二极管VS和滤波电容器Cl组成。

彩灯驱动控制电路由集成电路IC、二极管VD5-VDl2、可变电阻器RP、电容器C2、电阻器Rl-R8、晶体管Vl-V8、发光二极管VLl-VL8、

晶闸管VTl-VT8和彩灯HLI-HL8组成。为简化电路，图中VL2-VL7、R2-R7、VD6-VDll、V2-V7、VT2-VT7和HL2-HL7未画出。

交流220V电压经T降压、VD1-VD4整流、VS稳压及Cl滤波后，为IC提供5V工作电源。

IC的KO-K3端为灯光花样编程设置端，Ql-Q8端为控制信号输出端。制作时，可根据需要来改变KO-K3端的连接方式(参见表1-5)，改变Ql-Q8端的输出信号，控制Vl-V8和VTl-VT8的导通状态，使彩灯按设定的花样变换发光。

元器件选择

Rl-R8选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器。

RP选用有机实心可变电阻器。

Cl选用耐压值为16V的铝电解电容器;C2选用独石电容器。

VDl-VD4选用1N4001或IN4007型硅整流二极管;VD5-VDl2均选用1N4148型开关二极管。

VS选用lW、5.lV的硅稳压二极管，例如1N4733等型号。

VLl-VL8均选用p5mm的普通发光二极管。

Vl-V8选用S9013或S9014型硅NPN晶体管。

VTl-VT8应选用耐压值为400V以上的双向晶刊管，其电流容量可根据负载(彩灯)的功率进行选用。若每路彩灯的功率为2OOW左右，可选用3A的晶闸管，例如TLC336A等型号;若每路彩灯的功率为5OOW左右，则应选用5A的晶闸管。

T选用5W、二次电压为5V的电源变压器。本例介绍的彩灯控制器，采用SE9201型彩灯程控集成电路，具有4点追逐(A)、弹性张缩(B)、跳动右旋(C)、跳动左旋(D)、依次点亮后同时熄灭(E)、同时点亮后依次熄灭(F)、左右扩张(G)"和全亮间隔闪光(H)8种基本灯光花样，通过花样选择设置后，又可组成多种变化的闪光花电路工作原理

该彩灯控制器电路由电源电路由整流二极管VDl-VD4、电阻器Rl、稳压二极管VS及滤波电容器Cl组成，见图1-141。

彩灯驱动控制电路由彩灯程控集成电路IC(SE9201)、可变电阻器R2-R9、电容器C2、晶闸管VTl-VT8和彩灯HLl-HL8组成。

交流220V电压经VDl-VD4整流、Rl限流降压、VS稳压及C1滤波后,为IC提供5V直流工作电压。

IC的Ql-Q8端为控制输出端，Bl-B4端为花样选择控制端。通过对B1-B4端的连接设置，可改变Ql-Q8端的控制信号。

lC的3-5脚内电路与RP、C2组成振荡电路，调节RP的阻值,可改变彩灯的闪烁循环频率。

IC通电工作后，其Ql-Q8端按设定的程序输出变化的控制信号，通过R2-R9控制VTl-VT8的导通与截止，使HLl-HL8按设定的闪光方式闪烁。

元器件选择

Rl选用2W金属膜电阻器;R2-R9选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器。

RP选用有机实心可变电阻器。

Cl选用耐压值为16V的铝电解电容器;C2选用独石电容器。

VDl-VD4均选用1N4007型硅整流二极管。

VS选用lW、5.lV的硅稳压二极管，例如1N4733等型号。

VTl-VT8均选用耐压值为400V以上的晶闸管，其电流容量应视每路彩灯的总功率而定。本例介绍的彩灯控制器，采用CD71017彩灯程控集成电路，能驱动7路彩灯完成多点闪光、交替闪光、单点旋转闪光、同时点亮后依次熄灭等6种基本闪光功能，通过功能设置还可产生多种组合花样的灯光效果。

电路工作原理

该彩灯控制器电路由电源电路和彩灯驱动控制电路组成，如图1-140所示。电源电路由降压电容器C3、泄放电阻器R、整流二极管VDl、VD2、稳压二极管VS和滤波电容器C2组成。

彩灯驱动控制电路由程控集成电路IC、电容器Cl、晶闸管VTl-VT7和彩灯HLl-HL7组成。

交流220V电压经C3降压、VDl和VD2整流、VS稳压及C2滤波后，为IC提供6V直流工作电压。

IC的Ql-Q7端为驱动信号输出端，Bl-B3端为花样选择控制端，Uc和UD为功耗控制端，OSC1和OSC2为振荡端。

IC通电工作后，其Ql-Q7端输出驱动信号，通过VTl-VT7控制7路彩灯HLl-HL7按设定的程序闪亮。

IC的Bl-B3端均悬空时，彩灯HLl-HL7的闪光花样为多点闪光，见表1-3。使用时，可根据实际需要来设定闪光花样。

元器件选择

R选用1/散W金属膜电阻器或碳膜电阻器。

C1选用高频瓷介电容器;C2选用耐压值为16V的铝电解电容器;C3选用耐压值为400V以上的CBB聚丙烯电容器。

VDl和VD2均选用IN4007型硅整流二极管。

VS选用lW、6V的硅稳压二极管，例如1N4735等型号。

VTl-VT7均选用耐压值为400V以上的双向晶闸管，其电流容量应根据每路彩灯的总功率而定。若HLl-HL7均使用成品彩灯串，则VTl-VT7可选用MAC94A4型双向晶闸管(1A、400V);若每路彩灯功率为10OOW(使用彩色灯泡串联或并联)，则可选用BTAlO-20A/600V的双向晶闸管。

本例介绍的彩灯控制器，能控制4路彩灯，使之按"轮流点亮→依次点亮→闪亮"的方式循环点亮，可用于制作节日彩灯或广告灯等。

电路工作原理

该彩灯控制器电路由电源电路、多谐振荡器、脉冲分频器和驱动控制电路组成，如图l-139所示。

电源电路由降压电容器C1、泄放电阻器Rl、稳压二极管VS、整流二极管VDl和滤波电容器C2组成。

多谐振荡器由电阻器饱-R5、电容器C3、C4和晶体管Vl、V2组成。

脉冲分频器电路由计数/脉冲分配器集成电路IC和二极管VD2-VDl6组成。

驱动控制电路由电阻器R6-R13、晶体管V3-V6、晶刊管VTl-VT4和彩灯HLI-HL4组成。

交流220V电压经Cl降压、VS稳压、VDl整流及C2滤波后，为多谐振荡器、脉冲分频器和驱动控制电路提供近l2V直流电压。

多谐振荡器振荡工作后，产生低频脉冲信号，作为IC的13脚(禁止输入端)计数脉冲(采用计数脉冲的下降沿触发计数器计数的方式)。IC在计数脉冲的作用下，其YO-Y9输出端依次轮流输出高电平，通过VD2-VDl6使驱动控制电路工作，彩灯HLl-HM闪烁发光。

当IC的YO端输出高电平时，VD2和V3、VTl导通，HLlA亮。

当IC的Yl端输出高电平时，VD3、V4和VT2导通，HL2点亮(HLl熄灭)。

当IC的Y2端输出高电平时，VD4、V5和VT3导通，HL3点亮(HL2熄灭)。

当IC的Y3端输出高电平时，VD5、V6和VT4导通，HL4点亮(HL3熄灭)。

当lC的Y4端输出高电平时，VD6、V3和VTl导通，HLl点亮(HL4熄灭)。

当IC的说端输出高电平时，VD7、VD8、V3、V4、VTl和VT2均导通，HLl和HL2同时点亮。

当lC的Y6端输出高电平时，VD9-VDll、VDl4、V3-V5和VTl-VT3均导通，HLl-HL3同时点亮。

当IC的Y7端输出高电平时，VDlO-VDl4、VDl6、V3-V6和VTl-VT4均导通，HLl-HL4同时点亮。

当IC的Y8端输出高电平时，由于该端悬空，YO-Y7端和Yg端均输出低电平，VD2-VDl6、V3-V6和VTl-VW均截止，HLl-HM均熄灭。

当lC的W端输出高电平时，VDlO、VDll下VDl3-VDl6、V3-V6和VTl-VT4均导通，HLl-H门均点亮。

当IC的YO端输出高电平时，VD2、V3和VTl又导通，HLlA亮(HL2-Hl4均熄灭)。

以上工作过程周而复始，使4路彩灯的工作状态按HLl点亮+HL2点亮+Hl3点亮+HL4点亮→HLl点亮→HLl、HL2点亮→HLl-HL3A亮→HLl-HL4均点亮→HLl-HL4均熄灭→HLl-HL4均点亮→HLl点亮→HL2点亮……方式循环点亮。

调节R4的阻值，可改变多谐振荡器的振荡周期，从而改变彩灯的闪烁频率。

元器件选择

Rl-R13选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器。

Cl选用耐压值为630V的CBB聚丙烯电容器;C2-C4均选用耐压值为16V的铝电解电容器。

VDl选用1N4007型硅整流二极管;VD2-VDl6均选用1N4148型硅开关二极管。

Vl和V2均选用S9014型硅NPN晶体管;V3-V6均选用耐S9013型稚NPN晶体管。

VT1-VT4均选用6-1OA、400V的双向晶闸管。

IC选用VD4017或MCl4017型十进制计数/脉冲分配器集成电路。

HLl-HL4可使用成品彩灯串或使用多只15-60W的彩色灯泡并联5流水彩灯电路5.1控循环闪烁彩灯电路及制作结论流水彩灯的电原理图。电路除具有一般流水彩灯控制特性外,还能不断地变化光点的颜色。图中采用二、十进制计数器、脉冲分配器,C187作为主要控制元件,它能控制10位移动光点。本电路图中只画出其中的2位,其余8位的电路形式与图示完。片机的电可擦除Flash闪存EPROM中，如果用户需要更改系统的亮灯模式Model_i，无须改变系统硬件电路，只需修改其中程序即可，是一种很有发展前途的彩灯控制器。图l所示为自动换色流水彩灯的电原理图。电路除具有一般流水彩灯控制特性外,还能不断地变化光点的颜色。图中采用二、十进制计数器、脉冲分配器,C187作为主要控制元件,它能控制lO位移动光点。本电路图中只画出其中的2位,其余8位的电路形式与图示完全相同。ICl是时基电路555,它构成脉冲发生器,给IC2(C187)提供时钟脉冲,使:IC2的lO个输出端O～9依次轮流循环地输出高电平。这lO个高电平依次分别触发10个双向可控硅BCRl一BCRlO,使10组红灯或绿灯依次点亮。每组灯中是红灯或是绿灯亮,要由双向可控硅BCRll一BCRl2来决定。致谢在本论文的写作过程中，我的导师倾注了大量的心血，从选题到开题报告，从写作提纲，到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题，严格把关，循循善诱，在此我表示衷心感谢。同时我还要感谢在我学习期间给我极大关心和支持的各位老师以及关心我的同学和朋友。写作毕业论文是一次再系统学习的过程，毕业论文的完成，同样也意味着新的学习生活的开始。参考文献蔡美琴，张为民，沈新群等.MCS51系列单片机系统及其应用［M］.北京：高等教育出版社，1992.［2］何立民.单片机应用技术选篇（5）［M］.北京：北京航空航天大学出版社，1997.

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