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1、1单片机课程设计报告设计名称: 艺术彩灯控制系统设计指导老师: 汪成义院 系: 电子工程系专 业: 电子信息工程班 级: 电子 Q0741姓 名: 郭雅楠、陈燕飞学 号: 070604032、0706040332010 年 06 月2目录摘要3一、概述31.1 设计背景和意义31.2 设计任务31.3 设计要求3二、艺术彩灯功能描述和系统设计框架32.1 艺术彩灯功能描述32.2 系统设计框架 4三、艺术彩灯硬件设计 53.1 硬件设计63.2 主控模块电路设计6四、软件设计 64.1 软件程序流程图 74.2 源程序8五、测试结果15六、课程设计体会 15参考文献3艺术彩灯控制系统设计摘要：
2、本设计主要以单片机 AT89C51 为主控核心，与按键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。可以根据开关状态实现对彩灯的显示效果的控制：场景开关控制、循环点亮控制及速度变化控制、灯光的色彩连续变化效果控制及灯光的三色联动定时控制等。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：AT89C51、LED 彩灯、循环、PWM 调光一、概述1.1 设计课题意义本设计通过对彩灯的设计，训练对单片机、电子技术等内容的应用能力，掌握对电子产品设计的流程以及各种要求。彩灯技术已广泛得在霓虹灯、广告彩灯、汽车车灯等领域中应用。单片机的控制电路的设计是彩灯应用的一个瓶
3、颈。毕业设计主要培养学生综合运用所学的知识与技能分析与解决问题的能力，并巩固和扩大学生的课堂知识。了解彩灯线路的基本理论，掌握单片机编程的基本设计方法和分析方法，对能够熟练地进行彩灯应用电路的设计与制作是十分必要和重要的。1.2 设计任务1设计并实现具有复位功能的单片机小系统；2利用单片机进行灯光的场景开关控制；3利用单片机进行灯光的循环点亮控制及速度变化控制；4利用单片机进行灯光的色彩连续变化效果控制。5利用单片机进行灯光的三色联动定时控制。 1.3 设计要求1能启动、停止；2能通过开关进行功能选择；3要体现循环、组合和色彩变化的控制功能和效果，实现三色联动定时控制，控制变化规律的类型或功能
4、不少于 5 种。二、艺术彩灯功能描述和系统设计框架2.1 艺术彩灯功能描述LED 彩灯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花样的速度和选择亮灯花样模式。接电源后，查询按键 P00 是否按下：有，则进入功能模块 1；无，则进入功能模块 0.在功能模块 1 下，用户可根据按键 P02、P03、P04 选择亮灯花样模式，按键 P01 的两个状态可以控制亮灯的两个速度。在功能模块 0 下，根据按键 5 的两种状态可以进入到彩灯色彩连续变化和交通灯三色联动定时控制两种亮灯花样模式。4P00 P02 P03 P04 P05 功能描述0 0 交通灯
5、三色联动模块控制速度控制 0 1 色彩连续变化1 0 0 0 单灯左移1 0 0 1 单灯右移1 0 1 0 闪烁0 慢速1 0 1 1 由两侧向中间点亮1 1 0 0 由两侧向中间点亮1 1 0 1 双灯左移1 1 1 0 双灯右移P011 快速1 1 1 1 左右不同步闪烁注：0 表示开关断开，此端口为低电平；1 表示开关闭合，此端口为高电平（1）交通灯：1、有复位按键；2、 开始执行程序，初始态为四个路口的红灯全亮之后，南北路口的绿灯亮东西路口的红灯亮，南北路口方向通车。延时一段时间后南北路口的绿灯熄灭，黄灯开始闪耀。闪耀若干次侯，南北路口红灯亮，而同时东西路口的绿灯亮，东西路口方向开始
6、通车，延时一段时间后，东西路口的绿灯熄灭，黄灯开始闪耀。闪耀若干次后，再切换到南北路口方向，之后重复以上过程。注：试验中蓝灯代表黄灯（2）流水灯花样：1、有复位按键；2、8 种花样的流水灯，单灯左移、单灯右移、闪烁、由两侧向中间点亮、由两侧向中间点亮、双灯左移、双灯右移、左右不同步闪烁3、艺术彩灯使用了单片机的系统 P0、P1 口: 系统主要由 8 种流水灯花样状态组成 , P02P03P04 端口状态组合对应了 8 种花样模式,。改变三个按键的状态即可实现模式转换（3）色彩连续变化:1、有复位按键；2、三基色原理，试验中有红黄绿三种颜色的 LED 灯，利用 3 个独立的单色 LED 灯泡进行
7、组合搭配，理论上可实现多种色彩 。3、艺术彩灯利用 PWM 调制控制基色 LED 灯泡 : 利用单片机内部的两个计数器 , 通过比较它们的状态来调节基色 LED 的亮度。从而实现色彩的连续变化。（4）速度控制利用 P01 口的两种状态：0、1 设定 8 个 流水灯花样变换的两种速度。0 状态可实现慢速的流水灯花样，1 状态可实现快速的流水灯花样2.2 系统设计框架5开始上电启动读 P00 口状态并散装到各个分支程序模块 0：读P05模块 1：读P02、 P03、P04模式 0：交通灯模式 1：色彩连续变化模式 0：单灯左移模式 1：单灯右移模式 3：从两边到中间点亮模式 4：从中间向两侧点亮
8、模式 5：双灯左移模式 6：双灯右移模式 7：左右闪烁模式 2：闪烁P01 口两种状态控制模块 1下 8 个模式的两种速度选择系统主流程 三、艺术彩灯硬件设计3.1、硬件设计LED 彩灯系统包括 2 个部分，即 LED 彩灯控制器（89C51 主控模块）和 LED 彩灯。前者是主控模块。具有按键、复位功能，利用 89C51 的 P1 口输出控制信号：后者是受控模块，上面接有 8 个 LED 彩灯和信号驱动芯片。6主控模块硬件图3.2、主控模块电路设计主控模块电路如上图所示。主控模块主要设计器件有 89C51、8 个 LED 彩灯、6 个拨动式开关、1 个按键开关。通过软件设计，使单片机 P1
9、口作为三色 LED 驱动信号输出口，P0 口作为按键输入口。RESET P1 P089C51LED 灯开关复位键四、软件设计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。主程序的大部份时间是在处理按键的查询，7 个按键分别为：1 个参数按键，速度增、减按键 P01），1 个功能切换按键，4 个模式改变按键（8 种亮灯花式），1 个功能复位按键。主程序除了调用各种子模式子程序，调用延时子程序(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。4.2 软件程
10、序流程图东西红灯亮,南北绿灯亮南北绿灯熄灭,黄灯亮南北黄灯熄灭,红灯亮东西绿灯熄灭,黄灯亮东西红灯熄灭,绿灯亮东西黄灯熄灭,南北红灯熄灭交通灯模块7count=PWM_ONP10 、 P11 、 P12 灯灭，P13 、P14 、P15 灯亮count=CYCLE且PWM_ON!=0P10 、 P11 、 P12 灯亮，P13 、P14 、P15 灯灭P10 、 P11 、 P12 渐亮，P13 、P14 、P15 渐灭 P10 、 P11 、 P12 渐灭，P13 、P14 、P15 渐亮 色彩连续变化模式开始P00=1？0？P05=1?0?000：单灯左移P05=0:交通灯三色联动P05=
11、1：色彩连续变化功能 0 功能 1011：由两侧向中间点亮001：单灯右移010：闪烁100：由两侧向中间点亮101: 双灯左移110: 双灯右移111: 左右不同步闪烁判断P02、 P03、P04、P05口状态程序流程图4.2 源程序：8#includesbit P00=P00;sbit P01=P01;sbit P02=P02;sbit P03=P03;sbit P04=P04;sbit P05=P05;sbit P10=P10;sbit P11=P11;sbit P12=P12;sbit P13=P13;sbit P14=P14;sbit P15=P15;sbit P16=P16;sbi
12、t P17=P17;void R_M() ; /声明子函数void L_M() ;void S_M() ;void CD_M();void DC_M();void LD_M();void RD_M();void LRS_M();void xhd();void pwm() ;void fun0();void fun1 ();void delay(unsigned int t);void delay1(unsigned int cnt) ;int m,i,j,k;unsigned char p,sw ,q;extern serial_initial();void main(void) /主函数 w
13、hile(1) p=P00;if(p=0)fun0();elsefun1 ();9void fun0() /功能 0q=P05;if(q=0) xhd(); /三色联动，调用交通灯子函数elsepwm (); / 调用色彩连续变化子函数void fun1 () /功能 1 void R_M() ; /申明子函数void L_M() ; void S_M() ; void CD_M(); void DC_M(); void LD_M(); void RD_M(); void LRS_M(); sw=P0 /p0_2,p0_3,p0_4,三个端口接开关控制状态选 switch(sw)case 0x
14、00: L_M(); /调用子函数break;case 0x04: R_M();break;case 0x08: S_M();break; case 0x0c: DC_M();break;case 0x10: CD_M();break;case 0x14: LD_M();break;case 0x18: RD_M();break;case 0x1c: LRS_M();default:P1=0xff;break; void delay(unsigned int t) /延时函数unsigned int i,j;10for(i=0;ii;b=temp(8-i);P1=a|b;delay(m);void S_M() /闪烁函数 unsigned char temp; temp=0x00;11P1=temp;p=P01;if(p=0) m=100;else m=1000;delay(m); P1=P1;del
