基于单片机的彩灯控制器设计

单片机课程设计报告书彩灯控制器设计设计目的通过课程设计的教学实践，将课本所学应用于实际中，缩小理论与实际的差距，进一步学习、掌握单片机应用系统的有关知识，加深了解单片机的工作原理。初步掌握简单单片机应用系统的设计、制作、调试的方法。使自己的设计水平和对所学的知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。二、设计要求

本课题以单片机为核心，利用其中断器和8个LED，设计一个彩灯控制器。要求有以下功能：1.花型种类不少于四种，花型自拟；2.可用键控制彩灯按预设的花型进行变换；3.可用键控制分别用快/慢两种节拍实现花型变换。三、硬件电路设计

1、单片机总体设计原理LED彩灯系统包括5大部分，即闪烁系统、脉冲震荡系统、核心控件（89C52主控模块）、复位电路。主控模块，具有控制功能，闪烁系统是受控模块，上面焊有八个白色LED灯及八个大小为1k的电阻。脉冲震荡系统是由一个12MHz的晶振及两个12pf的电容组成。核心控件主要由89C52芯片组成，是整个彩灯循环系统的核心是控制彩灯循环闪烁等等一切功能的部件。复位开关连接控制器的RST端，实现复位控制。基于89C52单片机的彩灯控制方案，实现对LED彩灯的控制。本方案以89C52单片机作为主控核心，与驱动等模块组成核心主控制模块。在主控模块上设有晶振电路和8个LED显示二极管，根据用户需要可以编写若干种亮灯模式，利用其两个外部中断实现花型的切换及快慢的切换，在不同时刻输出灯亮或灯灭的控制信号，硬件主电路图如图1所示。图1硬件主电路图2、闪烁系统发光二极管显示器简称LED。这种灯具有线路简单、耗电少、成本低、寿命长等优点，本系统输出结果选用8个LED。LED有共阴共阳之分，本系统采用共阳型LED，其原理图如图2所示，每端有8个发光二极管，公共端由8个发光二极管的阳极并接而成，正常显示时公共端接高电平，各发光二极管是否点亮取决于各引脚上是否是低电平。彩灯闪烁由+5V电源和八个LED发光二极管，八个限压电阻组成如下图所示是彩灯闪烁系统的主要的外部可视部件。LED显示器有两种不同的形式：一种是8个发光二极管的阳极都连在一起的，称之为共阳极LED显示器；另一种是8个发光二极管的阴极都连在一起的，称之为共阴极LED显示器。由于系统要显示的容比较简单，显示量不多，所以选用LED既方便又经济如图2所示。图2、LED连接方法3、脉冲震荡系统为彩灯循环系统提供稳定频率波在由多片单片机组成的系统中，为了各单片机之间时钟信号的同步，引入唯一的外部脉冲信号作为各单片机的振荡脉冲。这时外部的脉冲信号是经单片机89C52的XTAL2引脚注入的；如图3所示图3、震荡电路4、核心控件89C52单片机是整个彩灯循环系统的核心是控制彩灯循环闪烁等等一切功能的部件；其中部有ROM、有RAM、有并行I/O口等，在52单片机部有一个CPU用来运算、控制，有四个并行I/O口，分别是P0、P1、P2、P3，有ROM，用来存放程序，有RAM，用来存放中间结果，此外还有定时/计数器，串行I/O口，中断系统，以及一个部的时钟电路。P1接口(P1.0~P1.7)；8位准双向I/O接口,占1~8脚.准双向接口是指该接口部有上拉电阻,能驱动4个LSTTL(低功耗肖脱基晶体管逻辑电路)负载.P1接口一般作通用I/O接口线使用.P2接口(P2..~P2.7);8位准双向I/O接口,占21~28脚.能驱使动个LSTTL负载.如果系统接有外部存储器,则CPU访问外边存储器时,该口作高8位地址线使用.P3接口(P3.0~P3.7);8位准双向I/O接口,占10~17脚.能驱动4个LSTTL负载.P3借口同时也是多功能接口,除可作通用I/O接口线使用外,其每一引脚还有第二功能。89C52单片机最小系统是指单片机要工作所必须保证的最低配置如图4所示。图4单片机最小系统连接图5、复位电路复位是单片机的初始化操作，其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除PC之外，复位操作还对其它一些专用寄存器有影响，它们的复位状态如表1所示：表1PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0～P30FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H单片机的RST管脚为主机提供了一个外部复位信号输入口。复位信号是高电平有效，高电平有效的持续时间为2个机器周期以上。单片机的复位方式可由手动复位方式完成。复位电路如图5所示：图5系统复位电路四、使用说明1、花型选择按钮，每按一次切换一次花型，循环切换4种花型。2、复位开关，返回第一种花型及慢速状态。3、快慢控制按钮，用于快/慢两种节拍的切换。开始结束中断初始化开始结束中断初始化是否=花型1是否=花型2是否=花型3是否=花型4跳转图6、主程序流程图调用花型1调用花型2调用花型3调用花型4NNNN开始返回点亮一个灯移位是否=8是否=1是否=1NNNYY图7、花型1流程图开始返回Y开始返回YN中间开始两灯亮是否=4图10、花型4流程图开始返回间隔灯亮另外的灯间隔亮是否=3YN图9、花型3流程图开始返回点亮两个灯是否=2左移YN图8、花型2流程图程序设计如下：#include<reg52.h>unsignedcharkey=1;bitspeed=0;voiddelay(){ unsignedintj,k; if(speed==0) { for(k=0;k<1000;k++) for(j=0;j<100;j++); } else { for(k=0;k<1000;k++) for(j=0;j<20;j++); }}voidint_init(){ IT0 =1; IT1=1; EX1=1; EX0=1; EA=1;}voidshow1(void){ unsignedchari; while(1) { if(key!=1) break; for(i=0;i<8;i++) { if(key!=1) break; P1=~(1<<i); delay(); } }}voidshow2(void){ unsignedchari; while(1) { if(key!=2) break; for(i=0;i<8;i++) { if(i<7) P1=~(3<<i); else P1=~(0x81); delay(); if(key!=2) break; } }}voidshow3(void){ while(1) { if(key!=3) break; P1=0xaa; delay(); P1=0x55; delay(); }}voidshow4(void){ while(1) { if(key!=4) break; P1=~0x18; delay(); if(key!=4) break; P1=~0x24; delay(); if(key!=4) break; P1=~0x42; delay(); if(key!=4) break; P1=~0x81; delay(); }}main(){ //timer_init(); int_init(); while(1) { switch(key) { case1:show1();break; case2:show2();break; case3:show3();break; case4:show4();break; default:show1(); } }}voidinterrupt_int0()interrupt0{ speed=~speed; }voidinterrupt_int1()interrupt2{ key++; if(key==5) {key=1;} }七、设计总结：在这次设计中，我真诚地感老师和同学们的帮助，在他们的帮助下我顺利的完成了此次设计也使我对单片机的一些相应的周边知识有了更进一步的了解。 在做论文的过程中，老师又反复而耐心地给我指出问题的所在，并帮助我纠正了许多不妥之处。在做系统设计这一过程中，也给我提出了许多意见和建议，并交给我许多解决问题的技巧和方法。单片机是一门实践性很强的课程，光光一个单片机并不能发挥什么作用，必须要和其它的芯片一起才能最大可能的发挥它的各种各样的功能。为了做这个课程设计我查阅了不少单片机的资料，图书馆关于单片机的书基本上都被我们班同学借光了。上网查找相应的资料和找老师指导；最后完成了这篇课程设计。在这次设计的过程中，软件编程是比较难的环节，因为用的是汇编和C语言，汇编语言是低级语言，不像高级语言哪么直观，算法的实现也比较困难，单片机课程设计重点就在于软件算法的设计，需要有很巧妙的程序算法，才能实现LED灯的相应的功能，在编程上需要花大量的时间在里面。还有在老师对我的系统提出了很多改进的意见，对我的论文中的一些不足的地方也一一地指出。没有他的帮助，我也不可能很好的完成这次设计。八、参考文献：[1]高峰.单片微型计算机原理与接口技术.科学，2007[2」武庆生，仇梅.单片机原理与应用.电子科技大学出版，1998,12[3]朱定华.单片机原理与接口技术.电子工业，2001,4[4]瑞新