基于单片机的节日彩灯设计资料

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1、 辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术课程设计（论文）课程设计（论文） 题目：题目： 基于单片机的节日彩灯设计基于单片机的节日彩灯设计 院（系）：院（系）： 专业班级：专业班级： 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： 起止时间：起止时间： 本科生课程设计（论文） I 课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语 摘 要 节日彩灯时生活中常常用到的装饰物品。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。它集中地运用了单片机、LED、自动控制等技术，是典型

2、的机 遇单片机的电子产品。彩灯控制电路时近年来随着电子技术发展而产生的一种控 制装置。它能使彩灯按照要求有序地被点亮。本彩灯控制器可控制八个彩灯的一 次点亮，能营造出平面上色彩变化的场景，本电路结构简单适合初学者学习。 本文以 AT89C51 单片机为控制核心，采用模块化得设计方案，运用 LED 彩 灯、按键等组成电路，实现彩灯在开启时满足不一样的闪亮方法。按键可以再彩 灯使用的时候选择不同的亮法，使彩灯变化多样，按键一可以使彩灯常亮，按键 二可以使彩灯闪烁，三号按键键使流水线亮，四号按键使彩灯单数等闪亮累计 5 次后，换双数灯闪亮 5 次，依次交换。通过按键能方便使用者选择不同样的亮法。 关

3、键词：LED 彩灯；循环；AT89C51 本科生课程设计（论文） II 目 录 第 1 章 绪论 1 第 2 章 课程设计的方案 3 2.1 概述 .3 2.2 系统组成总体结构 .3 第 3 章 硬件设计 5 3.1 单片机最小系统设计 .5 3.1.1 单片机选择 .5 3.1.2 时钟电路设计 .8 3.1.3 复位电路设计 .8 3.1.4 锁存控制电路 .9 3.1.5 单片机最小系统 10 3.2 按键控制电路 11 3.3 LED 彩灯显示模块 .12 3.4 系统总电路图 14 第 4 章 软件设计 .15 4.1 按键扫描子程序设计 15 4.2 主程序设计 16 第 5 章

4、 课程设计总结 .21 参考文献 22 本科生课程设计（论文） 0 第 1 章 绪论 节日彩灯是生活中常常用到的装饰物品。它集中地运用了单片机、LED、自 动控制等技术，是典型的基于单片机的电子产品。 随着计算机、微电子、信息技术的快速进步，智能化技术的开发速度越来越 快，智能度越来越高，应用范围也得到了极大的扩展。在海洋开发、宇宙探测、 工农业生产、军事、社会服务、娱乐等各个领域。在娱乐方面，场地的装饰离不 开彩灯。在建筑方面也采用彩灯来装饰高楼大厦。彩灯有灵活多变的点亮方式， 装饰效果非常好，特别是晚上似的高楼大厦更加漂亮。 在国内外，微控制系统主要采用单片机作为控制核心。因此，单片机的发

5、展 将有助于简单实用电子产品的开发。在本设计中，采用比较先进的 AT89C51 单 片机为控制核心，它的功耗很低。 单片机技术发展至今，掌握最先进技术的仍然是国外的几大公司。如 Intel 公 司发展的 MCS-51 系列的新一代产品，如 8xC152、80C51FA/FB、80C51GA/GB、8Xc451、8Xc452 ，还包括了 Philips、Siemens、ADM、Fujutsu、OKI、Harria-Metra、ATMEL 等公司以 80C51 为核心推出的大量各具特色、与 80C51 兼容的单片机。新一代的单片机的最主要 的技术特点是向外部接口电路扩展，以实现 Microcomp

6、uter 完善的控制功能为己 任，可连接一些外部接口功能单元如 A/D、PWM、PCA（可编程计数器阵列） WDT（监视定时器） 、高速 I/O 口、计数器的捕获、比较逻辑等。这一代单片机 中，在总线方面最重要的进展是为单片机配置了芯片间的串行总线，为单片机应 用系统设计提供了更加灵活的方式。Philips 公司还为这一代单片机 80C51 系列 8xC52 单片机引入了具有较强功能的设备间网络系统总线CAN（Controller Area Network BUS） 。 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

7、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 本科生课程设计（论文） 1 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

8、。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。 本科生课程设计（论文） 2 第 2 章 课程

9、设计的方案 2.1 概述 本文提出了一种基于 AT89C51 单片机的彩灯控制方案，实现对 LED 彩灯的 控制。本方案以 AT89C51 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。在主控模块上设有 4 个按键和 8 个 LED 显示器，可以有多 种闪光模式。 2.2 系统组成总体结构 利用单片机设计，框图如图 2.1 所示 AT89C51 单片机 LED 彩灯显示电路 时钟电路 按键电路 复位电路 图 2.1 利用单片机设计结构框图 LED 彩灯系统包括 5 大部分，即闪烁系统，脉冲震荡系统，核心控件 （89C51 主控模块） ，复位电路。主控模块，具有控制功能，闪烁

10、系统是受控模块， 上面有 16 个 LED 灯及 16 个电阻。核心控件主要由 89C51 芯片组成，是整个彩 本科生课程设计（论文） 3 灯循环系统的核心，是控制彩灯循环闪烁等等一切功能的部件。复位开关连接控 制器的 RST 端，实现复位控制。 根椐彩灯的亮灭规律，为了便于控制，决定采用移位型系统方案。即用移位 寄存器模块的输出驱动彩灯，彩灯亮，灭和花型的转换通过改变移位寄存器的工 作方式来实现。16 路彩灯需要移位寄存器模块的规模为 16 位，但为了便于实现 花型 4 的演示花型，将其分为左，右两个 8 位移位寄存器模块 LSR8 和 RSR8。 由按键控制功能的流水灯,其中的 LED 采

11、取共阳极接法，通过依次向连接 LED 的 /口送出低电平，可实现题目要求的功能。 本科生课程设计（论文） 4 第 3 章 硬件设计 3.1 单片机最小系统设计 3.1.1 单片机选择 本次设计选择 AT89C51。 （1）AT89C51 单片机硬件结构： AT89C51 是一种低功耗、低电压、高性能的八位 CMOS 单片机，片内有一 个 4KB 的 FLASH 可变成可擦除只读存储器（FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory） ，它采用了 CMOS 工艺和 ATMEL 公司的高密度非 易失性存储器技术，而且其输出引脚和指令系

12、统都与 MSC-51 兼容。片内置通用 8 位中央处理器（CPU）和 FLASH 存储单元，片内的存储器允许在系统内改变程 序或用常规的非易失性存储器编程。因此，AT89C51 是一种功能强、灵活性高且 价格合理的单片机，可方便的应用于各种控制领域。 （2）主要特性： 1. 与 MCS-51 产品指令系统兼容 2. 4K 字节可编程闪烁存储器 3. 寿命：1000 写、擦循环 4. 数据保留时间：10 年 5. 全静态工作：0Hz-24Hz 6. 三级程序存储器锁定 7. 128*8 位内部 RAM 8. 32 可编程 I/O 线 9. 两个 16 位定时器、计数器 10. 6 个中断源 11

13、. 可编程串行通道 12. 低功耗的闲置和掉电模式 13. 片内振荡器和时钟电路 （3）管脚说明： VCC（40）：供电电压，其工作电压为 5V。 GND(20):接地。 P0 端口（P0.0-P0.7）:P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 本科生课程设计（论文） 5 8TTL 门电流。当 P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于 外部程序数据存储器，它可以被定义为数据、地址的第八位。再 LFASH 编程时， P0 口作为原码输入口，当 FLASH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须 被拉高。 P1 端口（P1.0-P1.7）：P1

14、 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能够接收 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高电平，可 用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 再 FLASH 编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。 P2 端口（P2.0-P2.7）：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口 缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉 电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电 流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储

15、器或 16 位地址外部数 据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内 部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄 存器的内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 端口（P3.0-P3.7）：P3 口管脚是一个带有内部上拉电阻的 8 位的双向 I/O 端口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高 电平，并用作输入。作为输入端时，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流 （ILL） 。P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如表 1 所示。P3 口同时为 闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 复位 RST(9)：复位输入。在振荡器运行时，有两个机器周期（24 个振荡周 期）以上的高电平出现在此引脚时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平， 51 芯片便循环复位。复位后 P3.0-P3.7 口均置 1，引脚表现为高电平，程序计数 器和特殊功能寄存器 SFR 全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为 ROM 的 00H 处开始运行程序。复位操作不会对内部 RAM 有所影响。 ALE/(30)：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存 PROG 地址的地位字节。在 FLASH 编程期间，此引