課程設(shè)計---彩燈控制電路設(shè)計

1、武夷學院成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計）題目彩燈控制電路設(shè)計姓 名昱戀學號20093041230系（教學點）電子工程系年級、專業(yè)09機電一體化層次、形式高起專、脫產(chǎn)指導教師、職稱：目錄第章 概述31.1課題的背景與意義31.2總體設(shè)計方案4第2章 硬件電路設(shè)計52.1單機片最小系統(tǒng)52. 2按鍵控制電路62.3中斷電路62.4 led顯示電路72. 5單機片的介紹8第3章 軟件設(shè)計113.1軟件設(shè)計思路103. 2軟件設(shè)計流程10參考文獻10附錄a課題設(shè)計電路原理圖12附錄b課程設(shè)計系統(tǒng)程序13致謝 20彩燈控制電路設(shè)計吳杰摘 要 本文介紹了一種由16個led發(fā)光二極管組成多功能發(fā)光形式的簡易彩燈

2、控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計過程，方案以at89c51單片機作為主控核心，且以復位電路、時鐘電路、按鍵電路、中斷電路以及彩燈顯示電路組成，利用軟件編程燒錄程序到單片機來實現(xiàn)對led彩燈進行多樣控制。該控制電路能完成多種閃燈模式以及隨意變換想要的閃爍方式和控制彩燈的閃爍頻率等功能。該系統(tǒng)具有電路結(jié)構(gòu)簡單、易操作、硬件少、體積少、成本低、能耗低等優(yōu)點，有一定的實用價值。關(guān)鍵詞：8051單片機 led彩燈控制系統(tǒng)閃爍方式第一章概述1.1課題的背景與意義現(xiàn)代化生活當屮彩燈控制電路的應用越來越受到人們的喜歡，因為其不僅能美化環(huán)境，渲染氣 氛，還可以用于娛樂場所和電子玩具、廣告牌當中等，因此我們選擇了 4種不同方

3、式控制點亮16個 led發(fā)光二極管的彩燈控制電路設(shè)計作為畢業(yè)課題，利用本人在大學期間所學的模擬電子技術(shù)、通 訊電路、語言程序設(shè)計等一些課程的知識進行了這次畢業(yè)課題設(shè)計與制作，這次設(shè)計能在很大程度 上提高了我們個人的學以致用能力和實際獨立操作能力，不論是對知識的運用還是對論文的撰寫方 面都有了很大的提高，同時也為了我們以后踏上社途工作發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。彩燈控制電路的設(shè)計，其電路設(shè)計品種多樣，工作電壓范圍寬，功耗低，外圍元件少，因此適 用于現(xiàn)實生活中多種電子產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計與制作。此課題設(shè)計的作品不能為了只追求“跳躍”而給 人凌亂的感覺，不管釆用何種色彩、何種圖案，都應該聚而不散，且有順序的漸變

4、和跳躍，給觀眾 一種主次感、秩序感，也方便于群眾順著有規(guī)律的節(jié)奏接著看第二遍、第三遍。在設(shè)計制作時，既 要給人帶來變換的吸引力，又要顯得主次分明，沒有色彩和圖案凌亂的感覺。變換、閃爍、跳躍式 的彩燈為市場促進了銷售，為生活營造了多姿多彩的氣氛，因此，越來越受到人們的肯定、重視、歡迎。1. 2總體設(shè)計方案時鐘電路心按鍵電路卩an89<-c<-5lp單片機16a 位a ledw 顯q 亦卩 電a 路a圖1-2系統(tǒng)總體設(shè)計框圖設(shè)計思路：本方案這要是通過對基于單片機的多控制、多閃爍方式的led彩燈循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計，來 達到木設(shè)計的要求。木課題設(shè)計的總體框圖如下圖1-2所示系統(tǒng)設(shè)計如下：此設(shè)計

5、方案中單片機的p1 口接4路按鍵控制電路，實現(xiàn)彩燈閃爍方式的切換功能；單片機的p3. 3引腳接上一個按鍵開關(guān)以實現(xiàn)對彩燈中斷的控制；單片機上的p0和p2 口接16路led發(fā)光二極管組成彩燈顯示電路，實現(xiàn)多種形式的閃爍功能。第二章硬件電路設(shè)計2. 1單機片最小系統(tǒng)要使單片機工作起來，最基本的電路構(gòu)成由單片機、時鐘電路、復位電路等組成。單片機最小 系統(tǒng)由復位電路和時鐘信號電路組成（如圖2-1）0復位電路：確定單片機工作的起始狀態(tài)，完成單片機的啟動過程。單片機系統(tǒng)的復位方式有上 電自動復位和手動按鍵復位。本設(shè)計采用上電自動復位。單片機最小系統(tǒng)還有一塊模塊叫時鐘電路。時鐘電路由一個晶振和兩個小電容組成

6、，用來產(chǎn)生 時鐘頻率。at89c51單片機芯片內(nèi)部有一個反向放大器構(gòu)成的振蕩器，xtal1和xt八l2分別為振蕩器 電路的輸入端和輸出端，時鐘可由內(nèi)部和外部生成，在xtal1和xtal2引腳上外接定時元件，內(nèi)部 振蕩電路就會產(chǎn)生自激振蕩。系統(tǒng)采用的定時元件為石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。品振頻 率選擇12mhz,電容值取30pf,電容的大小頻率起微調(diào)的作用。c20 qiip 復 位 電 路口圖2t單片機最小系統(tǒng)圖時鐘電路crystal = c4：:>xtm1旳映dpq1j0w1 pq2j0w2 pojftdjxta12rstp0w4 pqskiwsp06m)6po7adtp2m3p2

7、.t«9 p221qalep24jr12ba站d p1.1m2pm9ap2sdp2?a1$ 邛 1wxd w.vtxd nimrro namiftpmmsp3fiwrhl<tbt-iz-11 工1322按鍵控制電路按鍵控制電路（如圖2-2）是由4個按鍵開關(guān)構(gòu)成的。他們分別接在單片機at89c51的pl. opl 3 引腳上，為了一對一方式控制16個led彩燈的不同閃爍形式。當按下開關(guān)keyl時，16個led發(fā)光 二極管閃爍第一種彩燈方式；當按下開關(guān)key2時，16個led發(fā)光二極管閃爍第二種彩燈方式；同 理，當按下開關(guān)key3時，16個led發(fā)光二極管閃爍第三種彩燈方式；當按下

8、開關(guān)key4時，16個 led發(fā)光二極管閃爍第四種彩燈方式。圖2-2按鍵控制電路圖2.3中斷電路單片機的p3.3引腳街上一個按鍵開關(guān)以實現(xiàn)對彩燈中斷的控制（如圖2-3）。當彩燈系統(tǒng)正在 實現(xiàn)無論哪一種控制方式時，按下中斷開關(guān)使過程終止，16個led發(fā)光二極管同時會處于熄滅狀態(tài), 停止當前工作；當再次按一下屮斷開關(guān)時，彩燈系統(tǒng)會繼續(xù)進行工作，閃光方式會與中斷z前的方 式一樣。68r i £p1.3p1.4p1.5p1.6p1 713?4ro.z 川uiup3.3"ftftp3.4/t0p3.5/t1p3.6 殛p3.7toat89c51 <text>o o如圖2-

9、3中斷控制電路圖2.4 led顯不電路流水燈采用的是發(fā)光二極管（light-emitting diode）,簡稱led,是一種將電能轉(zhuǎn)換為光能 的半導體器件，具有體積小、耗電低的優(yōu)點，常被用作微型計算機與數(shù)字電路的輸出裝置。當led 兩端加上一定的正向電壓，使之流過一定的工作電流就會發(fā)光，其亮度隨流過的電流增加而增加， 但電流過大led的壽命也將縮短。普通led正向電流一般為520ma。由于51的t/0是弱上拉的方 式，在輸出高電平時，只能輸出幾十微安的電流，而在輸出低電平時，1/0最大可以輸入幾十毫安 的電流。所以，通常采用灌電流的方式，即電流從電源經(jīng)led流向i/o 口。為了不讓流過led

10、的電 流太大而把它燒壞，還得串上限流電阻r,當p0和p2 口輸出高電平（+5v）時，led兩端沒有電壓 降，所以熄滅;當p0和p2 口輸出低電平（即p0/p2二0）時，led正向?qū)òl(fā)光。此時led兩端電壓 vd約為1.7v,則限流電阻r兩端將存在3.3v （即5-1.7二3. 3v）。查閱at89c51技術(shù)手冊后發(fā)現(xiàn),單 個i/o 口的輸入電流不能超過10ma； p0 口的輸入電流總和不能超過261m； pl、p2、p3的輸入電流 總和不能超過15ma；所有i/o 口的輸入電流總和不能超過71ma。（如圖2-4）pdbw.ddpd.1md1p02fld2 p03wd3 po.ijadipds

11、ftdsp0j&ad6 po.tjftdtp2bw5p2.1/a9 p22xa.1q p23w11 p2.iw12 p2j5wm3 p2j6wup2.7a1sp33xdp3.1xtxd p321ntd p33m7p3.utip3j5/t1p3j6a(yrp3.7/rd31333221252621血1l12r11覽16.7 d9ellouuellquuellowellqlrtl轉(zhuǎn)嚴elloialelloioleludlalellquuellovuelloiailellouuellouuellairuellouuellouuled-yelloia1 <texjm.r10.4 1ddi

12、mimrflt>103 r1弄imimr2eimr25.1dq <txrt>圖2-4 led顯示電路圖2. 5單機片的介紹at89c51管腳圖如下圖2-5所示vcc1 po.o | adopiofm100 00 a a a a c 4 n3.4 oooo njn 丄<rxd) crxd) onto) lintc) <to> > (w7t> 4 rp )3333 3303rpppppppp；j pq .0 4 acs) ao 8 <aoej ro . 7< aot)i eajvpi>! 3 ale/prog：as匚村pn.f &l

13、t; alk tal 1 g n d cpmo4 a 1 * hnos .54 dpn.d"2 >4 al j尸2 2(a t o)p2 11 a.fi|at89c51圖2-5 at89c51引腳排列vcc:供電電壓+5v。gnd：接地。p0 口： p0 口為一個8位漏級開路雙向i/o 口，每腳可吸收8ttl門電流。當p1 口的管腳第一次 寫1時，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八 位。在f1ash編程時，p0 口作為原碼輸入口，當f1ash進行校驗時，p0輸出原碼，此時p0外部必 須被拉高。木系統(tǒng)屮p0 口接led數(shù)碼管的段選段。

14、p1 口： p1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o 口，p1 口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。 p1 口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這 是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗時，p1 口作為第八位地址接收。p2 口： p2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o 口，p2 口緩沖器可接收，輸出4個ttl門電 流，當p2 口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，p2 口的 管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2 口當用于外部程序存儲器或16位地 址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，p2

15、 口輸岀地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu) 勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，p2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2 口在flasii 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。本系統(tǒng)中語音芯片tsd1420的地址端接p2 口。p3 口： p3 口是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o 口，可接收輸出4個ttl門電流。當p3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3 口將輸 出電流，這是由于上拉的緣故。p3 口也可作為at89c51的一些特殊功能口，如表2. 5所示。p3 口同 時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。表2.

16、 5 p3 口的第二功能口管腳備選功能信號名稱p3.0rxd串行輸入口p3. 1txd串行輸出口p3. 2/into外部中斷0p3. 3/inti外部屮斷1p3.4to記時器0外部輸入p3. 5t1記時器1外部輸入p3. 6/wr外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通p3. 7/rd外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通rst：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持rst腳兩個機器周期的高電平時間。ale/prog：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時, ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的 脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部

17、數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ale脈沖。如想 禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時，ale只有在執(zhí)行movx, m0vc指令是ale才起作用。 另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。psen：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/psen 有效。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的psen信號將不出現(xiàn)。ra/vpp：當/ea保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器(000011-ffffii),不管是否有內(nèi)部 程序存儲器。注意加密方式1吋，ea將內(nèi)部鎖定為reset；當ea端保持高電平吋，此間內(nèi)部程序存 儲器。在本設(shè)計中

18、，對rom的讀操作只在內(nèi)部程序存儲器中，所以ea置應高電平。xtal1：反向振蕩放人器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。xtal2：來自反向振蕩器的輸出。第三章軟件設(shè)計3.1軟件設(shè)計思路單片機的應用系統(tǒng)由斤更件和軟件組成，上述碩件各電路搭建完成后，我們還不能看到多控制、多閃爍方式的led燈系統(tǒng)循環(huán)點亮的現(xiàn)象，我們還需要告訴單片機怎么樣進行控制，即編寫程序控制單片機管腳電平的高低變化，來實現(xiàn)發(fā)光二極管的閃爍。軟件編程是多控制、多閃爍方式的led燈系統(tǒng)中的一個重要的組成部分，是本設(shè)計的重點和難點。所以我來闡述多控制、多閃爍方式的led燈系統(tǒng)是如何實現(xiàn)16個led燈的循環(huán)點亮，來介紹實現(xiàn)流水燈控制的軟

19、件編程方法。本設(shè)計是以單片機at89c51為核心控制16個發(fā)光二極管4種閃爍方式的變換。硬件電路如圖附錄 a所示，16個發(fā)光二極管分別接在單片機的p0和p2接口上。例如，當給p0.0 口輸出“0”時，發(fā) 光二極管點亮，當輸出“1”時，發(fā)光二極管熄滅。同理，接在p0和p2 口的其他15個led的點亮 和熄滅的方法同p0.0引腳上的燈管。因此，要實現(xiàn)流水燈功能，我們只要將發(fā)光二極管按照不同方 式依次點亮、熄滅，16只led燈便會一亮一暗的成流水燈了。3. 2軟件設(shè)計流程圖3-2程序設(shè)計流程圖參考文獻1. 曹天漢，模擬電子技術(shù)，北京師范大學出版社2005年8月2. 侯玉寶、陳忠平、李成群，棊于pro

20、teus的51系列單-片機設(shè)計與仿真電子工業(yè)出版社2008年9月3. 曹天漢、錢衛(wèi)星、張雪娟，單片機原理與接口技術(shù)（第3版），電子工業(yè)出版社2009年3月4. 李全利，單片機原理與接口技術(shù)m,高等教育出版社2006年12月5. 李忠國、陳剛，單片機應用技能實訓，人民郵電出版社2006年附錄a課題設(shè)計電路原理圖d9elimellowelidvuamc2ellovueluolftlellovuiellouuelloiiuamelloiiuc4. a >tex?r>led-yeliqvu vtec r1ik-<tiu1r1010dr1sli2_3l11j_j->xtal1po

21、daddp0.1ad1xtal2p02ad2 nn tim mplj/awujpd.md4poj5md5pdj6md6rstpo.7ad7p2iwp2 訥9p22a1dpsenp2>11alep2.4u2eap25flm3p2j&ftup2.7jr1sp1dp3drxdp1.1p3.vtxdp12p321n71pl-3p33wt1pl.ip3*/top15p35/t1p1j6p3bx0irp1.7p3.7/rd盃3i333?21222324石jsl2125ia_1lameliqvujcbk14im汀師r18ello 呱r21imr23 :ice附錄b課程設(shè)計系統(tǒng)程序#includ

22、e<reg51. h>#dcfinc uint unsigned int#dcfinc uchar unsignod charconst tabl = 0xfe, oxfd, oxfb, 0xf7, oxef, oxdf, oxbf, 0x7f; consttab2 = 0xff,oxfe, oxfc, 0xf8,oxfo, oxeo,oxco, 0x80,0x00;consttab3 = 0xff,0x7f, 0x3f, oxlf,oxof, 0x07,0x03, 0x01,0x00;/l, 3, 5,7/2, 4, 6, 8consttab4 = oxff,oxfe, oxfa

23、, oxea,oxaa, 0x2a,oxoa, 0x02,0x00;consttab5 = 0xff,0x7f, 0x5f, 0x57,0x55, 0x54,0x50, 0x40,0x00;uchar key=o;uchar state=0;uchar statetemp=0;uchar fla.g=o;void delay(uint n) /延時uint i;for (i=0;i<n;i+);void funl (void)po二0x00;p2=0x00;delay (30000);po=oxff;p2=0xff;delay(30000);void fun2(void)uchar i;

24、for (i=0; i<8; i+)/向上逐次單個點亮p2=tabl7-i;delay (10000);if (state!=2)po二oxff;p2二oxff; return;p2二oxff;for (i=o;i<8;i+) p0=tabl7-i; delay (10000); if(state!=2)p0=0xff;p2=0xff;return;po二oxff;for (i=0; i<8; i+)/向下逐次單個點亮p0=tabli;delay(10000);if(state!=2)p0二oxff;p2二oxff; return;p0=0xff;for (i=0;i<

25、8;i+)p2=tabli;delay (10000);if(state!=2)p2=0xff;void fun3(void)uchar i;for(i=0;i<9;i+)p0=tab4i;p2=tab5i;delay (25000);if(state!=3) p0二oxff;p2=0xff;return;for(i=0;i<3;i+)p0二oxaa;p2=0xaa;delay (20000);p0二0x55;p2二0x55; delay(20000);if(state!=3)p0二oxff;p2=0xff;return;for (i=0;i<9;i+)p0=tab48-i;

26、p2=tab58-i;delay (25000);if(state!=3)void fun4(void) uchar i;for(i=0;i<9;i+) /向上逐個點亮p2=tab3i; delay (10000); if(state!=4)p0二oxff;p2=0xff;roturn;for(i=0;i<9;i+)p0=tab3i; delay (10000); if(state!=4)p0二oxff;p2=0xff;return;for (i=0; i<9; i+)/向下逐個熄滅p0二tab38-i; delay(10000);if(state!=4)p0=0xff;p2

27、=0xff;return;p0二oxff;for(i=0;i<9;i+)/向下逐個點亮/向上逐個熄滅p2=tab38-i; delay (10000); if(state!=4)p0=0xff;p2=0xff;return; p2=0xff;for (i=0;i<9;i+) p0=tab2i; delay(loooo); if(state!=4)po二oxff; p2=0xff; return;for (i=0;i<9;i+)p2=tab2i; delay仃0000); if(state!=4)po二oxff;p2二oxff; return;for (i=0;i <9;i+)p2二tab28-i; delay (10000);if(state!=4)p2=0xff;for