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1、第 1 章 绪论 .11.1 系统主要功能 .1第 2 章 光控 LED 彩灯硬件设计 .22.1 系统的硬件构成及功能 .22.2 主控模块电路设计 .22.2.1 复位电路说明 .22.2.2 晶振电路说明 .32.2.3 按键电路 .42.2.4 光控电路说明 .42.3 管内 LED 模块设计 .62.3.1 LED 显示数码管 .6第 3 章 系统的软件设计 .83.1 软件设计 .83.2 控制程序 .10第 4 章 课设总结 .13参考文献 .14附录 .15附录 .16辽宁工业大学课程设计（论文）1第 1 章 绪论1.1 系统主要功能光控 LED 彩灯分为 2 部分，即彩灯控制
2、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 光控电路连接，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。 白天时，光控电路和单片机电路断开，黑夜时，光控电路开始工作，上电后系统经过初始化，查询是否有模式切换键按下：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
3、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顺序调用往下走，从模式 1 开始工作，自模式 1 到模式 4 为一个亮灯周期，然后再回到模式 1 循环继续工作，同样如果想进入用户设定模式状态，只需按下模式切换键即可。对于每一个模式编写一个独立工作子程序模式，其中设定了 LED 三色灯（红、绿、蓝）的点亮时刻和熄灭时刻，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，后 3 位（L3， L4，L5）七段码显示三色 LED 的工作状态，若该
4、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 。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。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，可以通过键盘和某个按键选定任意模式使系统循环重复工作在该花样模式下。辽宁工业大学课程设计（论文）2第 2 章 光控 LED 彩灯硬件设计2.1 系统的硬件构成及功能图 2.1 总体电路框图光控 LED 彩灯系统包括 2 大部分,即 LED 彩灯控制器（89C51 主控模块）
5、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附录所示。主控模块主要设计器件有 89C51,光控电路，晶振复位电路,5 个七段码 LED 显示器，4 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
6、段码 LED 相接作为显示器的输出口。2.2.1 复位电路说明简单复位电路有上电复位和手动复位两种，图 2.1 采用的是上电复位电路，这种上电复位利用电容器充电来实现。当加电时，电容 C1 充电，电路有电流流过，构成回路，在电阻 R 上产生压降，RESET 引脚为高电平；当电容 C 充满电后，电路相当于断开，RESET 的电位与地相同，复位结束。可见复位的时89S51单片机光控电路晶振复位电路路点亮方式显示电路按键电路LED 显示电路辽宁工业大学课程设计（论文）3间与充电的时间有关，充电时间越长复位时间越长，增大电容或增大电阻都可以增加复位时间。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DC
7、BATitleNumber RevisionSizeBDate: 14-Jul-2010 Sheet of File: d:个个个个个个wo.asm Drawn By:C110uF R210KVCC VCCEARST图 2.2 单片机复位电路2.2.2 晶振电路说明89S51 内部有一个高增益反向放大器（即与非门的一个输入端为常有效时），用于构成片内振荡器，引脚 X1 和 X2 分别是此放大器的输入端和输出端。在X1 和 X2 两端跨接晶体或陶瓷振荡器，就构成了稳定的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部时钟发生器，见图 2.2。外界晶振时，C1、C2 值通常取为30pF 左右；外接陶瓷谐振器时
8、，C1、C2 约为 47pF。C1、C2 可稳定频率并对振荡频率有微调作用，振荡频率范围是 024MHz。为了减少寄生电容，更好的保证振荡器稳定可靠地工作。1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 14-Jul-2010 Sheet of File: d:个个个个个个wo.asm Drawn By:C130pFC230pFY 12MHzX1X2图 2.3 单片机晶振电路辽宁工业大学课程设计（论文）42.2.3 按键电路本实验的按键电路有四个按键和四个电阻组成，见图 2.3。四个按键起不同的控制作用，分别控制彩灯的四种点亮方式
9、：方式 1 通过按键 S1 控制，并通过软件设为红绿灯从前往后点亮，蓝灯从后往前点亮，方式 2 设为红蓝灯从前往后点亮，绿灯从后往前点亮，按键 S2 控制，方式 3 设为正好与方式 1 亮灯模式相反，方式 4 设为与方式 2 亮灯模式相反。1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 14-Jul-2010 Sheet of File: d:个个个个个个wo.asm Drawn By:S1 S2 S3 S4P1.4P1.5P1.6P1.7R1 4.7KR2 4.7KR3 4.7KR4 4.7K图 2.4 按键电路2.2.4 光控
10、电路说明光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达 110M 欧,在强光条件（100LX）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.40.76）m 的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。辽宁工业大学课程设计（论文）5光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻，为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极，接出引线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，
