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1、 单片机原理及接口技术课程设计报告 单片机节日彩灯控制器设计彩灯控制器姓 名：学 号：指导教师：学 院：机电工程学院专 业：机械设计制造其自动化完成日期：2014年6月27日目 录第1章绪论- 11.1课题的国内外现状- 11.2课题的发展趋势- 11.3课题研究的主要内容- 1第2章.节日彩灯控制器的设计- 32.1设计目的 - 32.2设计要求 - 32.3总体方案设计与选择的论证 - 32.4核心芯片及主要功能介绍 - 42.4.1 AT89S52芯片- 42.4.2 74HC377芯片 - 72.4.3 74HC138芯片 - 72.5硬件设计 - 82.5.1 直流电源电路 - 82
2、.5.2 按键电路 - 92.5.3 时钟复位电路 - 92.5.4 LED显示电路- 102.5.5 硬件调试 - 102.6软件设计- 10第3章.总结- 153.1 实验方案设计的可行性、有效性- 153.2 设计内容的实用性- 153.3 实习心得- 15附录一：总体电路图- 19附录二：元器件清单- 20参考文献- 21致谢- 21第1章 绪论一：课题的国内外现状由于国内生活水平不断提高，人民向往较佳的生活质素，对灯具灯饰也不断提出了新要求，近年内地灯饰市场有以下情况： 功能细分：人们要求灯具能符合不同场合，不同照光功能的需求日高，因此适用于各种使用要求的灯具逐应运而生，如学生灯、书
3、写灯、应急灯、日光灯、霞光灯、晚餐灯以及不同高度的落地灯等新品叠出。 高技术化：由于电子技术被广泛用于灯具的制造，适应不同的电压，使可调节亮度的第三代照光灯具多起来。无频闪灯、3种波长色谱可调灯，放射远红外光灯等具备保护视力功能的灯具也开始推出市场。 多功能化：符合当前的消费时尚、集多种功能于一体的灯如床头兼作光敏电话自控灯、带八音盒台灯等，是近年另一需求特点。 节能环保：新推出的高科技无频闪书写灯，光线平稳并可节能源50%，这种灯具很受消费者的欢迎。环保是灯具生产技术的崭新主题，显示人们对居室生态环境的重视，这亦是未来家居照明的主要发展方向。 国际灯具行业现代化产品设计的潮流是：减少产品的尺
4、寸，以减少材料的投入；现代社会对产品的开以制造最重要的着眼点是“经济”和“环境保护”。照明产品最好能体现这一潮流的是紧凑荧光灯，细管径，超细管径直管荧光灯和无汞的射频(RF)或微波(MW)激发的硫灯。紧凑型荧光灯直径和尺寸，它们的形式多种多样用途也十分广泛。一般来说，它们有5倍于白炽灯的光效和8倍于白炽灯的寿命。因此，它们是绿色照明工程的推荐产品，使用紧凑型荧光灯的灯具也日益多见。 二：课题的发展趋势彩灯的发展趋势有：(1)向高效节能方向发展 首先是采用节能光源，然后是按照节能光的尺寸、形状，精心设计灯具的光学系统，真正提高灯光的有效利用率。如在射灯中，选用光色好的高强度气体放电灯，可造成一个
5、光线弥散、均匀柔和的照明环境，且灯具的保护角小、效率高，能较好地显示建筑物结构。(2)向集成可调化方向发展技术的迅速发展 各种集成化装置和电子算机控制系统对灯具和照明系统的应用取得了显著的进步，如应用电子镇流器对灯具及照明系统进行调光、遥控、控制光色。(3)向多功能小型化发展随着紧凑型光源的发展 镇流器等灯用电器配件的超小、超薄、各种新技术、新工艺的不断采用，现代灯具正在向小型、实用和多功能方向发展。(4)向装配系列化转现代灯具的选型追求简洁明快 淘汰了过去一味追求表面华美的造型及过分装饰的风格。既强调个性，又强调与背景环境的协调，还注重表现灯具材料的质感。为了保证照明条件和视觉的舒适感，灯具
6、大都配有各种系列成套的配件选择，以使用户根据需要自我调整。三：本文研究的主要内容彩灯控制是以彩灯为主，从调光灯、触摸灯和延迟灯电子控制器到节能灯、遥控灯和自控方便灯电子控制器的专用设备，种类繁多。这是一种传统的灯具方式，虽然彩灯成本较低，但由于采用接触式控制彩灯方式显示花样信息，因此，受干扰较大，甚至不会显示信息，目前灯具的设计观念未能与时俱进，零配件质量很差。工业照明、公共照明等大型高附加值、高档次或新型灯具产品很少。灯具产品科技含量低、档次不高将在一定程度上削弱了未来我灯具产品的竞争力。灯具样式缺乏特色，存在安全隐患。设计中主要依据彩灯控制电路，电路最大的特点是稳压和整流装置，只顾按键、二
7、极管、按钮及很少的阻容器件便能实现各种花样等自然的变换，并能即按即变，永久保存。在国外已经得到了广泛地应用，国内的应用正在渗透到传统的家电领域、通信领域、装饰领域及待开发的领域。在装饰领域方面，采用彩灯控制电路，加强了人机联系，如会显示数字和汉字的大型彩灯组，从而有效的提高审美观念，方便了使用者；更为人们所熟悉。大至工业领域，小到玩具、彩灯据此本文介绍了用新偏控制的方式，通过单片机AT89S52和地址锁存器做成得彩灯控制器。因为AT89S52在片内含有Flash存储器，而地址锁存器可将片内信息存于闪烁存储器中，而且有自动变换花样高质量、自然的还原技术。另外，它内置微控制器串行通信接口，可通过单
8、片机AT89S52实现其所有功能。要制作彩灯控制器，需要将单片机与彩灯芯片的控制端口进行连接，并对单片机进行编程，使其实现相应的功能；还要将单片机的输出口连接键盘和显示器，使其控制相应的功能并得到显示。随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但目前市场上各式样的彩灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一旦制作成品只能按照固定的模式闪亮，不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。这种彩灯控制器结构往
9、往有芯片过多、电路复杂、功率损耗大等缺点。此外从功能效果上看，亮灯模式少而且样式单调，缺乏用户可操作性，影响亮灯效果。因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。本文提出了一种基于AT89S52单片机的彩灯控制方案，实现对彩灯的控制。本方案以AT89S52单片机作为主控核心，与键盘、显示、驱动等模块组成核心主控制模块,可以显示不同的花样。第2章 节日彩灯控制器的设计一：设计目的1、了解节日彩灯控制器的工作原理2、掌握按键输入的消抖处理程序和延时程序的编写3、掌握独立电源设计方法及原理4、掌握电路板的实物焊接二：设计要求设计4个按键K1，K2，K3,K4K1上，按此键则灯由上向下流动。 K2下，按此键
10、则灯由下向上流动。K3全亮，按此键则灯全亮。K4停止，按此键则停止流动，所有灯为暗。三：总体方案设计与选择的论证随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。LED彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但目前市场上各式样的LED彩灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一旦制作成品只能按照固定的模式闪亮，不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。这种彩灯控制器结构往往有芯片过多、电路复杂、功率损耗大等缺点。此外从功能效果上看，亮灯模式少而且样
11、式单调，缺乏用户可操作性，影响彩灯效果，因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。（一）设计方案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5V直流电源电路组成。AT89C51单片机时钟电路复位电路按键控制电路直流5V电源电路供电信号LED彩灯图2单片机彩灯循环
