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1、东华理工大学长江学院毕业设计(论文)题 目 艺术彩灯的设计 英文题目 The Design of Artistic Illumination 学生姓名 学 号 指导教师 职称 教授 专 业 电子信息工程 年6 月 8 日 摘 要此次课题在彩灯设计方面采用的是基本的三基色原理,来调试出7种不同的颜色.在控制时间方面采用的是PWM调制技术,通过CNT1和CNT2的相互比较来控制彩灯的颜色变化以及变化的时间长短.单片机EM78P153也对此次设计起来很关键的作用,通过了解它的引脚及其功能,才能连接硬件电路,才能实现软件方面的运行.此次研究工作的目的是为拉更好的掌握单片机方面的知识以及汇编程序方面的应
2、用。此次设计能实现3只普通LED灯泡调配出7种颜色按照所规定的时间发生变化。主要应用的材料为：导线若干,二极管,三极管若干,符合型号的电阻几个.几个电源,EM78P153单片机一个关键字：EM78P153，PWM调制技术，中断程序，CNT1，CNT2，三基色原理 ABSTRACTThis task has adopted the principle of three basic colors in terms of the design concocting seven different colors,while in the regard of controling it has made
3、 use of the PWM concocting technique,that is,through the comparison between CNT1and CNT2,it will control the variation of color and the length of the time.Besides ,the monolithic device EM78P153 also has played a crucial role during this task which is the center of designing the hard ware and soft w
4、are. The major materials are that several wires, diodes, transistors, batteries and resistances which is accordonce with requirements,and a mondithic device EM78P153 as well.Keywords :EM78P154 ,PWM concocting technologl. Cutting of Programme, the priciple of three basic colors 目 录绪 论41 彩灯原理与设计方案51.1
5、彩灯实现的原理51.2色彩转换的分析61.3系统框架设计71.4PWM技术的应用及实现72 艺术彩灯的硬件电路设计82.1：单片机系统92.2 电源电路：92.3 LED控制电路102.4交流检测电路102.5系统总电路图：103 艺术彩灯的软件设计113.1系统主流程的描述如下：113.2状态内部程序流程133.3系统编程163.4PWM技术在程序中的应用203.5交流检测模块214 系统的调试22 总结. . .25 致谢26 参考文献27绪 论彩灯文化是中华民族百花园中的一朵绚丽奇葩，观灯、赏灯已是民间百姓雅俗共赏，休闲娱乐的重要的传统习俗和文化活动。中国彩灯，饮誉古今，久负盛名。荟萃了
6、中国灯文化的风采，将美轮美奂的彩灯工艺贡献给了人类。自唐朝以来便有了新年燃烛的习俗，延至清代既有“狮灯灯市”、“灯杆节”，到二十世纪初，又形成了具有节日题材的灯会，更有放天灯、舞龙灯、|戏狮灯、闹花灯等活动。 新中国成立以后，彩灯文化得到了很大的发展，在继承传统制灯工艺的审美情趣的基础上，引进了光电技术，吸取了其他艺术门类的营养。集声、光、色、动、形为一体；融观赏性、趣味性、知识性于一炉，并走出了一条以文促贸、文贸结合的路子，得到了党中央和国家领导人的关怀、支持和肯定。新时代的灯会以文化品位高、灯彩精品多、艺术特色鲜明、灯会场面宏阔著称。每晚华灯齐放，满目灯海流光、珠楼琼阁、火树银花、更有龙游
7、凤舞，鸟转莺啼，礼花怒放，长虹卧波；达到灯景交融，辉丽迷离，观者如潮，游人如织的效应彩灯的艺术魅力在于它对中华民族传统文化精髓的继承、发展与符合时代要求的统一，这也是彩灯艺术发展的基本要素。据史籍记载，早在汉武帝时期，为了祭祀天神，民间就开始有在正月十五元宵夜燃灯的习俗，以后逐渐演变发展成为元宵灯节、灯会，成为不少地方春节期间主要的民俗活动和盛会。随着生活质量的逐步提高，人们开始追求更高层次的美感与精神享受，彩灯艺术为人们提供了符合时代要求的精神产品。现代材料、科技手段与传统的彩灯艺术的结合，融声、光、色、形、动于一体，形成地上、水上、山上、空中的立体特色，使彩灯摆脱了原先单一、静止的模式。现
8、代彩灯集知识性、趣味性、娱乐性和参与性为一体，形成综合性的艺术表现形式，焕发出时代的气息，是传统工艺与现代科学技术完美结合的产物。这也是我们设计艺术彩灯的目的，设计好的艺灯彩灯不仅能给我们带来美的享受，而且还能让我们对于所学的知识有一个更好的掌握。彩灯可以通过定时或随用户要求来变换不同的色彩。传统的彩灯一般只有3种颜色,分别对应3种颜色的灯泡,当需要其中某种颜色的时候,点亮该颜色的灯泡,熄灭其他颜色的灯泡 ; 先进的彩灯利用三基色原理做简单的混合,其控制系统只是几个开关或按钮。本次设计采用三基色原理，利用3个独立的单色LED灯泡进行组合搭配，使单个彩灯拥有7种不同的颜色。1 彩灯原理与设计方案
9、 系统根据三基色原理，以红，绿，蓝3种基本颜色组成一个可变单元，将红绿蓝3种基色LED灯泡放在玻璃灯罩内，3种基色混合后，对外可以呈现7种颜色。系统还利用单片机I/O口的PWM调制来调节LED亮度。1.1彩灯实现的原理三基色原理的基本公式1： 红色+绿色+蓝色=白色 红色+蓝色=紫色 蓝色+绿色=青色 绿色+红色=黄色另外还可以根据3个LED灯泡发光颜色的强弱来呈现紫红，蓝紫，蓝绿，绿蓝，黄绿，橙色。但，只要求7种颜色的变化，所以强弱关系的颜色，只当参考。1.2色彩转换的分析2 系统利用单片机控制连接红，绿，蓝3个LED的I/O口，使其产生不同的波形，即可以等到7种颜色。通过接口电路在单片机I
10、/O口连接好基色LED，I/O口输出PWM波形控制LED灯光的亮度，其波形如图：红色绿色蓝色 图1-1颜色变化原理图1.3系统框架设计本设计采用单片机来定时控制和彩灯色彩变换控制。由于单片机是弱电系统，它只能给出控制使能信号，而后动作则由具体电路来实现。本次实验采用EM78P153单片机来实现，其具体功能描述如下3：（1）：系统利用单片机内部的计数/计时器来实现计时，完成灯泡色彩的变换。（2）：利用单片机来产生PWM波形，实现交流控制。（3）：响应并保存用户的自行设置。中断程序系统单片机控制单元MCU彩灯开关控制彩灯色彩转换控制PWM调制 图1-2系统电路框架图1.4PWM技术的应用及实现 P
11、WM调制是实现系统功能的关键之一，采用2个计数器通过比较它们的状态来调节基色LED的亮度。记为：CNT1和CNT2。CNT1快速地向上计数，记到256后又从0开始计数；CNT2则每10ms向上计数一次。如果CNT1的值小于CNT2，则输出高电平，点亮基色LED；如果CNT1的值大于CNT2，则输出低电平，基色LED熄灭。系统的中断转换4: 系统要求产生7种彩色灯光，当彩灯的色彩发生变换时，一定会进入某个中断子程序，并且由此中断的中断点开始按顺序进入下一个中断子程序；否则，系统中断将不会发生转变，彩灯固定在一种色彩的灯光下，实现转换的程序代码如 系统状态转换图：状态1红色渐亮状态2绿色渐亮状态3
12、红色渐暗状态4蓝色渐亮状态5绿色渐暗状态6红色渐亮状态7蓝色渐暗状态8红色渐暗 图1-3系统电路实现原理图w2 艺术彩灯的硬件电路设计彩灯的设计包括4个部分5：1。单片机系统, 2电源电路.3LED控制电路。4，交流检测电路下面对4个部分进行分别描述:21 单片机系统:EM78P153型单片机，可以用来检测交流信号，产生色彩变化的PWM信号输出，内部也集成拉可编程的RC振荡器和复位电路。 图2-1单片机引脚图其特征参数如下6：1：工作电压范围：2.3-5.52：功耗5V/4MHZ时低于1.5MA：5V/32KHZ时为15UA3：1024*13位片内ROM4：4个内建校准震荡器5：32*8位片内
13、寄存器组6：双向I/O端口7：8位计时/计数器，其信号源，触发边缘可编程产生中断8：3种中断模式 TCC中断，输入变化中断和外部中断9：7个可编程上拉和开路I/O管脚10：6个可编程下拉管脚单片机的外部接线和端口接线:其中P51接红色LED,P52接绿色LED,P53接蓝色LED.此外,系统还预留拉用户端口P61P67,它们连接拉一个拨码装置,用来设置系统状态值.2.2 电源电路：系统直接利用220V市电，电源部分采用电容降压，交流市电经过5V稳压管可得到单片机所需的5V直流电压。在电容降压回路上，串联一个300欧姆的电阻，主要防止上电时大电流的冲击7。2.3 LED控制电路蓝色和绿色LED由两个三极管控制，当与单片机I/O口连接的NPN截止时，控制LED的PNP三极管也截止，LED导通点亮。相反，如果单片机I/O口输出高电平，PNP三极管的基极电位为 ，PNP的CE极间导通，接在PNP间的LED被短路，熄灭15。2.4交流检测电路交流检测电路利用一个1M的电阻直接与单片机的I/O口连接,检测交流过零8.这样连接的目的是当很多灯泡同时变化时,可以起到同步的作用.系统完全依靠单片机
