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1、2008 级电子信息工程单片机彩灯控制器的设计报告书设计题目姓 名学 号学 院 物理与电子信息工程学院专 业 电子信息工程班 级 08.2指导教师2010 年 11 月 20 日单片机彩灯控制器的设计1、设计题目彩灯控制器的设计。2、设计要求（1 ）基本要求以单片机为控制核心，用 LED 表示彩灯；最少 8 路 LED ；多种花样（自行拟定，至少 6 种） ；手动、自动花样切换。（2 ）发挥部分以市电彩灯为控制对象，设计独立的接口电路（建议用可控硅） ，原 LED 作为监控指示；自制稳压电压。3、评分标准项 目 主要内容 分数系统方案 方案比较与选择 10基本功能 8 路 LED ，多种花样
2、20手动花样切换 10自动花样切换 10软件设计规范 5 5报告规范性 5电路设计总分（含仿真分析） 60项 目 主要内容 分数器件成本 成本最低 10工艺水平 工艺水平高 10指标测试 5其他 发挥部分或其他功能 15实践制作总分 40指导教师签名： 2010 年 月 日二、指导教师评语指导教师签名： 2009 年 月 日三、成绩验收盖章 2009 年 月 日目 录摘要 5一、 前言 62、彩灯控制器方案选择 63、工作原理 8四、硬件电路设计 4.1 直流稳压电源电 94.2 单片机最小系统 104.3市电彩灯显示电路 11五、软件设计 13六、系统调试 14七、设计总结 15八、参考文献
3、 15九、附件 9.1 附件 1 原理图 169.2 附件 2 PCB 排版 179.3 附件 3 程序 189.4 附件 4 元件清单 23摘要：近年来，彩灯对于美化、亮化城市有着不可轻视的重要作用。因此作为城市装饰的彩灯需求量越来越大，对与彩灯的技术和花样也越来越高。目前市场上各种式样的 LED 彩灯多半是采用全硬件电路实现，存在电路结构复杂、功能单一等局限性，因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。本文介绍了一种简易 LED 彩灯控制系统的软硬件设计过程，以 AT-89C51 单片机作为主控核心与辅助硬件电路相结合，利用软件实现对 LED 彩灯进行控制。本系统具有电路结构简单、操作容易、硬
4、件少、成本低等特点。关键词：LED 彩灯；AT-89C51 单片机；彩灯控制器abstract:In recent years, the lights for landscaping, lighting city has underestimates the important role. Accordingly, as the city lights of an increasing demand for decorated with colored lights, the technology and synchronized more and more is also high. The
5、 various styles on the market at present LED lights mostly adopts full hardware circuit implementation, existing circuit structure is complex, single function etc limitations, so it is necessary to improve the existing lights controller. This paper introduces a kind of simple LED lights control syst
6、em with the hardware and software design process, 89C51 microcontroller as the master AT - core and auxiliary hardware circuit and the software realize combining of LED lights for control. This system has a circuit is simple in structure, easy for operation, hardware and low costs less.Keywords: LED
7、 lights; AT - 89C51; Lights controller一、前言本市电彩灯控制器使用 220v 的交流电源电源，主要是采用半波整流将220v 的高压电转化为 9v 的低压直流电对单片机供电，通过单片机电路的控制实现彩灯彩灯的花样变化及对彩灯花样切换的控制。其主要以 AT-89C51 单片机为控制中心，再加上 MAC97A6、S9013、按键、数码管、电阻、电容这些器件组成一个彩灯控制电路，操作简单，接通电源即可工作。具有电路结构简单、操作容易、硬件少、等特点。下面主要我们针对我们设计的彩灯控制器方案的选择、原理、设计模块的思路、调试等方面做了个系统的介绍。2、彩灯控制器系统
8、方案的选择彩灯控制器大致可分为两种方案实现。一种是利用电子电路装置控制，另一种是采用单片机控制。方案一：根据设计任务要求介绍的彩灯控制电路的基本组成，可以确定彩灯控制器应由振荡电路、计数/时序分配电路、移位位寄存器和彩灯显示五部分组成。其框图如图 1-1 所示。振荡电路控制电路译码器LED 显示电路计数器图 1-1彩灯循环控制器硬件框图方案二：本方案主要是通过对基于单片机的多控制、多闪烁方式的 LED 彩灯循环系统的设计，来达到本设计的要求。其硬件构成框图如图 1-2 所示，以单片机为核心控制，由单片机最小系统（时钟电路、复位电路、电源） 、按键控制电路、LED 发光二极管和 9V 直流电源电
9、路和供市电彩灯工作的 220V 交流电源组成组成。AT89C51单片机时钟电路复位电路按键控制电路直流 9V 电源电路供电 信号LED彩灯图 1-2单片机彩灯循环控制系统硬件框图此设计方案中单片机的 P2.0 到 P2.5 口接按键控制电路，实现彩灯花型的循环的控制方式（手动控制与自动循环）及在手动控制是的花样方案的选择，以完成切换功能；单片机上的 P1 和 P3 口接十六路 LED 彩灯电路，显示彩灯循环情况。结合设计任务书比较以上两种方案可知：利用电子电路装置控制，其电路不很复杂，制作相对较容易点，成本也相对较低，但可调性差，亮灯模式少而且样式单调，达不到设计任务要求或实现困难。采用单片机
10、控制其优点是电路集成度高，工作原理简单，清晰明了，自定义编程，控制的图案花样多，移植性好等。综上，显然方案二各方面优越于方案一，以及为了体现专业优势，本次设计采用第二种方案。3、工作原理下图为彩灯控制器的基本原理图，如下图所示，首先接通电源后，通过我们的整流电路，将 220V 的交流电转变为 9V 的直流电供整个电路的正常工作，在此电路中，以单片机为控制中心，在将单片机芯片装上之前就把程序写入到芯片中。 ，当电源接通知后，按下 S1，单片机的电路复位，数码显示管显示 P；若按下 S9 则为自动交替花样循环，数码管显示 q；此时若按下 S8，则为手动控制花样循环，数码显示 H；S2S7 则分别代
11、表六种不同的花样，当为手动控制花样选择时，则按下其中任意一键即可，同时数码管会显示所选为为花样方案的序号。这都是由单片机根据我们选择的情况而调用相应的程序而实现的。最后再通过 9031 的开关作用及 MAC97A6 双向可控硅的的控制，实现彩灯模块花样的变化。12J1HEADER 2 T1OUTIN GNDTCP1L7805VCCC10.1u C20.1uC410uC31000uDS1 DS2 DS3 DS4 DS5 DS6 DS7 DS8DS16DS15DS14DS13DS12DS11DS10DS9 C1C1GNDB1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8P1.0P1.1P1.2P1.3
12、P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDP3.0/RxDP3.1/TxDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/TOP3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDTXAL2TXAL1GND P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7PSENALE/PROGEA/VppP0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0VCCU189S52R3710KC510uS1VCCY112MC630p C730pD4D3VCCVCCR92.4K R102.4K R112.4K R122.4K R132.4K R142.4K R152.4K R162.4KR12.4
13、K R22.4K R32.4K R42.4K R52.4K R62.4K R72.4K R82.4KX9 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16X8X7X6X5X4X3X2X1GNDa7 b6 c4d2 e1 f9g10 dp5R177-SEGVCCQ169013R331KQ149013R321KQ129013R301KQ109013R281KQ89013R261KQ69013R241KQ49013R221KQ29013R201KQ19013R181KQ39013R191KQ59013R211KQ79013R231KQ99013R251KQ119013R271KQ139013R
14、291KQ159013R311KVCCB1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8B9 B10 B11 B12 B13 B14 B15 B16A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12A13A14A15A161234567816151413121109RP1560*8S2SW-PB S4SW-PB S6SW-PB S8SW-PBS3SW-PB S5SW-PB S7SW-PB S9SW-PBR35 560R36 560 VCCB9 B10 B11 B12 B13 B14 B15 B16A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8A9A10A11A12A13A14A15A16R34
15、560D2LEDVCCD11N4007R38680 R39680 R40680 R41680 R42680 R43680 R44680 R45680R50RES2R46RES2 R47RES2 R48RES2 R49RES2 R51RES2 R52RES2 R53RES2C80.1uC910u4、硬件电路设计4.1 直流稳压电源电对于一个完整的电子设计来讲，首要问题就是为整个系统提供电源供电模块，电源电路的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。电子设备除用电池供电外，还采用市电（交流电网）供电。通过变压、整流、滤波和稳压后，得到稳定的直流电。直流稳压电源是电子设备的重要组成部分！本项目直流稳压电源为+9V。如下图所示：下图稳半波整流及采三端集成
