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1、 .wd.基于单片机的可变色灯泡的设计摘 要本文介绍了一种由12个LED发光二极管组成的四个可变色灯泡的多功能发光形式的简易彩灯控制系统的软硬件设计过程，方案以AT89C51单片机作为主控核心， 且以复位电路、时钟电路、按键电路、中断电路以及彩灯显示电路组成，利用软件编程烧录程序到单片机来实现对LED彩灯进展多样控制。该控制电路能完成多种闪灯模式以及随意变换想要的闪烁方式和控制彩灯的闪烁频率等功能。该系统具有电路构造简单、易操作、硬件少、体积少、本钱低、能耗低等优点，有一定的实用价值。目录1. 绪论61.1选题的意义61.2 外界的研究，71.3本文的主要内容72. 设计方案72.1设计要求8
2、2.2设计限定92.3按键局部92.4显示模块93. 硬件电路的设计103. 1 单片机的选用1032 仿真软件的选用123.3单片机最小系统133.4按键控制电路153.5中断电路163.6 LED显示电路1637 仿真局部总结184. 软件编程设计2041 编程软件2042 延时局部2043 按键局部2044 综合仿真21参考文献23附录源程序24致谢261.绪论1.1选题的意义20世纪以后现身于世的单片机以其超高的性价比赢取了世人的青睐，而后单片机在各个领域都如雨后春笋般的出现。得到了广泛的应用，开启了自动化时代的新篇章。单片机具有运行速度快、抗干扰能力强、体积小、性能可靠、环境要求不高
3、、价格低廉等特点。使用时无需更改内部构造，只需为其搭配适宜的外围电路就可以构成一套完整的针对性极强的单片机控制系统。随着社会的开展进步，人们对生活质量度而要求也越来越高，彩灯越来越广泛的出现在了我们的生活里。在过年过节，举办派对，广告宣传灯多种领域，彩灯都很好的完成了营造气氛，活泼气氛的职能。彩灯虽然简单，但一直是一个被改良技术以往的角落，多年以来并没有多少改良。市面上的彩灯多为一次性彩灯，颜色单一，变化方式单一，一般的彩灯用了一次先发给换个新把戏了，就只能把旧的扔掉，不环保，又浪费钱财。因此我考虑可以设计改良已有彩灯。增加灯的变换方式，并可以通过简单的改变，来改变彩灯的变换方式。可提前设定几
4、种常用的变换方式，通过按键来改变几种预先设定变换方式。并且本设计还将引入光的三原色交融来进展灯的换色，一灯多色。本设计基于单片机能更好的实现现有彩灯的功能，并到达以到达换色，换方式但是不换硬件的目的。1.2 外界的研究，本设计在国内外已经有实物上市出售，研究成果显著，但是仍然存在缺乏和缺陷，需要改良和加强。根据市场效果来看，市场反响很好。目前研究出来的彩灯已经可以实现彩灯自由变换的功能，但仍需改良。价格太贵是其最大的弊端。 我在进展选题的时候首先考虑的就是设计的实用性和经济性，并且能够最大化的利用自己的知识解决生活中遇到的问题，对于可变色灯泡这个选题，首先它延续了人们对舒适生活的一贯要求，让创
5、新更好的融入到生活中去，提供新设备，提高人们的生活舒适度；其次，对于可变色灯泡的研究，本设计更主张人性化，经济化，吸纳了很多类似产品的优点，对于通过光的三原色的搭配，切实降低了可变色灯泡的本钱。1.3本文的主要内容在本次设计中，可变色灯泡包括按键模块、led显示模块等，要求本设计能够通过简单的改变实现彩灯的变化，保证设计的合理实用性。我首先需要解决的是对于硬件电路按键的顺序调整和反响模块的实现，而后通过软件编程使软硬件相结合，从而保证按键功能的更好的实现，反响模块主要是依据单片机的特性来实现。在本次设计中，我采用proteus软件进展电路的仿真处理，另外通过keil编写程序，最后将两个软件结合
6、使用，以此实现本设计的仿真处理。 本篇文章包括四个章节，分别是绪论：包括设计的意义以及选题背景介绍；设计方案：对本设计的 根本方案进展介绍和局部模块的设计；硬件设计局部需要利用PROTEUS软件对于本设计的各个局部加以分析；软件设计需要利用KEIL软件使单片机完成设计要求的功能。2.设计方案根据本次设计的论文题目，根据设计的要求首先绘出设计的单片机系统的整体控制原理框图如图2-1所示图2-1 系统总体设计框图设计首先考虑是基于单片机根基上进展控制，将通过按键模块控制单片机，然后利用单片机的原理，对反响模块和显示模块进展控制操作，本章节将对整个设计方案进展规划分析，对各个模块进展设计，预先对不同
7、局部的功能做出预想和设计，便于以后在硬件设计局部进展制作。2.1设计要求本设计是一个可变色彩灯，设计的要求是：可以通过按键来改变彩灯的单个灯泡色彩以及才的呢过的变换方式。当按动其中一个按键以后，彩灯便会在此按键代表的方式下运行，按动其他按键时，原变换完毕，按动按键代表的运行方式开场执行，以一种新的运行方式变换。可变色灯泡需要包括按键局部、显示局部等，要求可以在不改变硬件只改变局部软件的情况下就能实现等跑的变色，及变样变换。本次仿真选取protues软件，通过AT89C51单片机，使用其定时功能和外部电路，实现彩灯闪烁，变色，变样的功能。2.2设计限定由于不同的人群，对彩灯的需求不同，为了保证可
8、变色彩灯的实用性，本设计提供几种模式，以确保不同类型的人在不同模式的根基上做少量改变就可以 根本实现想要的功能。不同人需要的灯泡闪烁的间隔以及亮的时间也不同，根据不同人群的需求可以提供几种预先设置的方案。至于闪烁定时，也可以根据不同人的需求来提供。2.3按键局部按键局部需要能够控制单片机，按下相应的按键，就会有相应的动作，设计奖采用6个按键开关。按键可实现5个模式选择，一个暂停按钮。也可以根据不同人群的需要增加按键，增加程序模块，以到达增加模式的效果。为了充分利用端口，本设计不提供开关按钮，每一个模式按键均可以当做开场按钮，暂停开关可作为关闭按键。按键模块设计图。图 2-2 按键模块设计图按键
9、控制方法和原理：模式一、模式二、模式三、模式四、模式五：分别以第一种、第二种、第三种、第四种、第五种模式运行彩灯系统开/关：暂停彩灯、重新翻开彩灯通过以上的设计，使按键模块实现对单片机的操作，当然，这些操作按键是由软件输入单片机中，通过软件的形式对单片机加以操作和控制，每个按键的原理 根本一样，分别给输出口以不同的上下电平组合，来实现各种模式。2.4显示模块显示模块本设计对彩灯的实际运行做了模拟性仿真，基于条件限制，本设计采用了四个灯泡组成的简单的彩灯系统。四个灯每个均由红、蓝、绿三个led灯组成，以到达变色的目的。由于本模拟设计对于彩灯的颜色没有特殊的要求，光的三原色组合能够满足需求，所以每
10、个灯泡由三个、颜色的led灯构成即可。即本模拟设计通过十二个led灯组成四个可变色彩灯的系统。3. 硬件电路的设计3. 1 单片机的选用1AT89C51单片机的简单介绍 对于这次的设计，我将选用AT89C51单片机。该类型的芯片采用了ATMEL公司生产的高密度非易失性存储器技术，具有MCS51系列单片机的所有功能，片上还放置了闪存存储器单元和通用8核心处理器，从而可以实现非常强功能大。图3-1是单片机AT89C51的引脚图。图 3-1 AT89C51双列直插式引脚图AT89C51各个引脚的作用：VCC：供电电压+5V。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TT
11、L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。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进展校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。本系统中P0口接LED数码管的段选段。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，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。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收7。P2口：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
12、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器或16位地址外部数据存储器进展存取时，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展读写时，P2口输出其特殊功能存放器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。本系统中语音芯片ISD1420的地址端接P2口。P3口：P3口是8个带内部上拉电阻的双向I/O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
13、。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流，这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如表2.5所示。P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。表2.5P3口的第二功能口管脚备选功能信号名称P3.0RXD串行输入口P3.1TXD串行输出口P3.2/INT0外部中断0P3.3/INT1外部中断1P3.4T0记时器0外部输入P3.5T1记时器1外部输入P3.6/WR外部数据存储器写选通P3.7/RD外部数据存储器读选通RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁
14、存地址的地位字节。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想制止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE制止，置位无效。PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器
15、0000H-FFFFH，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，EA将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在本设计中，对ROM的读操作只在内部程序存储器中，所以EA置应高电平。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出8。2AT89C51单片机的主要性能：与MCS-51产品指令系统兼容 、4k字节可重新擦写Flash闪速存储器、1000次可擦写周期、全静态操作：0Hz-24MHz、1288字节内部RAM、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、2个16位定时/计数器、6个中断源 、可编程串行UART通道、低功耗空闲和掉电模32 仿真软件的选用本次设计采用protues仿真软件，该软件的ISIS是一款可以通过自己动手画电路图来对实物进展仿真的软件。这个软件不仅支持各种型号的单片机，元件库齐全，而且使用非常方便，仿真效果非常好，是一款非常值得向大家推荐的能使用单片机进展实物仿真的软件。proteus 可以很好对单片机电路进展实物模拟实验，模拟效果相较于其他的实物实验要好的多。使用者在使用本软件的过程中，可以根据自
