單片機彩燈控制器的設計

1、本科生課程設計（論文）遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學學 單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術課程設計（論文）課程設計（論文） 題目：題目： 彩燈控制器設計彩燈控制器設計 院（系）：院（系）： 電氣工程學院電氣工程學院 專業(yè)班級：專業(yè)班級： 學學 號：號： 學生姓名：學生姓名： 指導教師：指導教師： 起止時間：起止時間： 本科生課程設計（論文）I本科生課程設計（論文）II摘 要近年來，彩燈在美化城市中起著不可忽視的主要作用。因此作為城市、家庭裝飾品的彩燈的需求越來越大，當然對于彩燈的技術和彩燈顯示的花樣等也越來越高。但是目前市場上各式各樣的 LED 燈多半是采用全硬件電路實現(xiàn)，這樣的設計電

2、路復雜、功能單一和成本高等局限性。所以本設計采用 AT89C51 單片機作為核心部件，與按鍵、開關等較少的輔助硬件電路相結合，利用軟件實現(xiàn)對 24個 LED 彩燈進行控制，根據(jù)用戶需要可以編寫若干種亮燈模式。本設計具有體積小、硬件少、電路結構簡單、適用場合廣、易操作、成本低、節(jié)約資源。關鍵詞：單片機 AT89C51；彩燈控制；關鍵詞 4本科生課程設計（論文）III目 錄第 1 章 緒論.11.1 彩燈發(fā)展來源.11.2 國內外發(fā)展現(xiàn)狀.11.3 存在問題和解決方案.2第 2 章 課程設計方案.22.1 概述.22.2 系統(tǒng)任務分析.22.3 方案確定.22.4 主要器件選擇.3 2.4.1 單

3、片機的選擇.3 2.4.2 數(shù)據(jù)存儲的選擇.3第 3 章 硬件設計.53.1 單片機最小系統(tǒng)設計.53.2 按鍵電路.63.3 顯示電路.73.4 數(shù)據(jù)存儲電路.73.5 電源轉換電路.8第 4 章 軟件設計.104.1 系統(tǒng)總體圖.104.2 彩燈四級閃爍控制程序.114.3 彩燈十級遞增遞減閃爍控制程序.124.4 彩燈顯示方式.12第 5 章 系統(tǒng)模擬調試結果及說明.14第 6 章 誤差分析.16第 7 章 課程設計總結.17參考文獻.18本科生課程設計（論文）IV附錄：硬件總電路圖.19附錄：系統(tǒng)程序.20本科生課程設計（論文）0第 1 章 緒論1.1 彩燈發(fā)展來源彩燈，又名花燈，是中

4、國普遍流行，具有極高藝術價值的漢族傳統(tǒng)工藝品。彩燈藝術也就是燈的綜合性的裝飾藝術。中國彩燈，飲譽古今；自貢燈會，久負盛名。隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，人類開始用動植物和礦物的油蠟來作采光的燈。周禮、司恒氏載“凡邦之大事，供燭庭燎、燭麻燭也”，可見，周朝就有了燭燈。到了戰(zhàn)國，燈的制造工藝蓬勃發(fā)展，這在屈原楚辭中就有所表述：“蘭膏明燭華銅錯”。漢代是銅燈制作的鼎盛時期。西京雜記載：“漢高祖入咸陽宮，秦有青玉五枝燈，高七尺五寸，下作蟠螭，口銜燈，燃則鱗甲皆動，煥炳若列星盈盈?！钡搅颂瞥?，元宵放燈發(fā)展成盛況空前的燈市，京城“作燈輪高二十丈，衣以錦綺，飾以金銀，燃五萬盞燈，簇之如花樹”。這之后，各地花燈活動尤

5、為盛行。1.2 國內外發(fā)展現(xiàn)狀中國古代彩燈文化就有了很大的發(fā)展，新中國成立后，彩燈藝術得到了更大的發(fā)展，特別是隨著我國科學技術的發(fā)展，彩燈藝術更是花樣翻新，奇招頻出，傳統(tǒng)的制燈工藝和現(xiàn)代科學技術緊密結合，將電子、建筑、機械、遙控、聲學、光導纖維等新技術、新工藝用于彩燈的設計制作，把形、色、光、聲、動相結合，思想性、知識性、趣味性、藝術性相統(tǒng)一，自貢燈會這門古老的藝術更加絢麗多彩。中國彩燈在國內外已聲名鵲起，先后得到國內外數(shù)十個地區(qū)和城市的邀請，還將繼續(xù)赴國內外展出。2005 年 9 月 1 日，德國慕尼黑奧林匹克體育場成了燈的海洋，中國自貢大型燈展在這里隆重開幕。自貢燈展氣勢之磅礴，燈組之奇巧

6、，工藝之精湛，地方風情之濃烈，令來賓們嘆為觀止。觀眾穿過迎賓門，只見滿目的燈山光海、珠閣瓊樓、龍游鳳舞，21 組大型彩燈組成了燈彩的大觀園，燈光的交響詩。那些根據(jù)中國名勝、古典名著、神話傳說等題材制作的大型彩燈如天壇、九龍壁、西游記場景、七仙女與董永、十二生肖、八仙過海、劉姥姥進大觀園、巨大的瓷龍燈、孔雀開屏等等，無不讓德國觀眾驚嘆中國彩燈的精美壯觀以及自貢人巧奪天工的構思和技藝。流連在燈廊燈亭中，倘佯在燈樹燈花下，使來賓們宛如步入夢幻般的境界。彩燈在世界各地得到了很大的應用，已經(jīng)成為人們日常本科生課程設計（論文）1生活中的一種裝飾用品，它美觀大方，尤其在節(jié)日期間，倍增節(jié)日氣氛。它蘊涵著豐富的

7、文化底蘊，被廣泛地應用于各種店面的裝飾。變換無窮的彩燈樣式，給城市增添活力，吸引著人們的注意力，深受人民的喜愛。在日常生活中，人們還將彩燈擺放成各種圖案，增添美感。在技術方面，大多數(shù)彩燈都是全硬件設計，但是隨著電子技術的發(fā)展，應用系統(tǒng)向著小型化、快速化、大容量、重量輕的方向發(fā)展，單片機技術的應用引起電子產(chǎn)品及系統(tǒng)開發(fā)的巨大變革，國際燈具行業(yè)現(xiàn)代化產(chǎn)品設計的潮流是：減少產(chǎn)品的尺寸，以減少材料的投入；現(xiàn)代社會對產(chǎn)品的開以制造最重要的著眼點是“經(jīng)濟”和“環(huán)境保護”；單片機或者 PLC 的應用也是當前的主流。1.3 存在問題和解決方案雖然彩燈在的發(fā)展有利很長的時間，并且得到了很大的發(fā)展，到目前的國內外

8、彩燈的應用已經(jīng)進入了人們最普通的日常生活中，各式各樣的彩燈層出不窮，花樣各式各樣，為節(jié)日等活動增加了氣氛，深受人們的喜愛。但是目前市場上各式各樣的 LED 燈多半是采用全硬件電路實現(xiàn)，這樣的設計電路復雜、功能單一和成本高等局限性。在自動化空前發(fā)展的新世紀，這樣的設計最終會被前進的潮流所遺忘，所以本設計采用單片機 AT89C51 作為核心元件，在開關、按鈕的配合下通過軟件設計控制彩燈的閃爍快慢和點亮的圖案。并且自編的燈光顯示方式可以儲存，掉電不丟失。本設計具有體積小、硬件少、電路結構簡單、適用場合廣、易操作、成本低，很好的解決了全硬件電路的缺點。本科生課程設計（論文）0第 2 章 課程設計方案2

9、.1 概述本設計是基于 AT89C51 單片機的彩燈控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對 LED 彩燈的控制。本方案以 AT89C51 單片機作為主控核心，與鍵盤模塊、彩燈開關控制模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊組成核心主控制模塊。在主控模塊上設有 6 個按鍵、4 個開關和 32 個 LED顯示器，彩燈閃爍速度可以改變，24 個彩燈顯示方式也可以改變。 2.2 系統(tǒng)任務分析本設計主要設計可對戶外裝飾用彩燈進行控制的控制器，具有以下功能：燈光閃爍的快慢可以用四個開關控制，即控制四級快慢，如當 s1 合上時，燈光亮閃最慢，當 s4 合上時，燈光亮閃最快；燈光閃爍的快慢還可采用兩個按鍵（“+”鍵和“”鍵）的方式控制燈光快慢亮閃顯示，

10、控制十級速度（19），每按一下 “+”鍵，級數(shù)加 1，燈光流動速度逐級加快；每按一下“-” 鍵，級數(shù)減 1，燈光流動速度逐級減慢；可工作于自編的燈光顯示方式，按下相應編碼，彩燈以對應的顯示方式顯示；自編的燈光顯示方式可存儲，掉電不丟失。要求手動選擇彩燈閃爍速度，所以，我們采用 4 個開關與單片機的 P1 口連接來控制彩燈閃爍速度的不同，通過檢測按鍵接口電平的高低來判斷開關是否閉合，從而選擇彩燈的閃爍速度。再選擇兩個按鍵來控制十級彩燈閃爍速度，通過一個按鍵來增加彩燈閃爍速度，另一個按鍵來降低彩燈的閃爍速度。另外還必須有 4 個按鍵來選擇彩燈顯示方式，按下不同的按鍵，彩燈的顯示方式不同。此外還必須

11、有 LED 顯示電路，我們采用 P1 口作為輸出，連接 3 個 74LS573 以及二十四個小燈進行控制。2.3 方案確定本設計系統(tǒng)采用 AT89C51 八位機作為核心單元進行控制。采用開關選擇燈光閃爍的快慢，4 個開關接到單片機的 P0 口，還可以通過鍵盤實現(xiàn)燈光閃爍的快慢的十級控制，另個按鍵分別是閃爍加快鍵和閃爍減慢鍵。并且自己可以編寫 4 種顯示方式，在按下相應的鍵后會顯示不同的圖案，并且這些自編的燈光閃爍方式通過 ROM 存儲。系統(tǒng)框圖如圖 2.1 所示。本科生課程設計（論文）1圖 2.1 系統(tǒng)總體方案圖2.4 主要器件選擇本設計主要用到的器鍵有單片機、數(shù)據(jù)存儲器、開關、按鈕、鍵盤和燈

12、，對這些器件的主要選擇如下所述。2.4.1 單片機的選擇本設計選擇的 AT89C51 單片機是一種帶 4K 字節(jié) FLASH 存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器。是一種可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除 1000 次。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS-51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU和閃速存儲器組合在單個芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器。AT

13、89C51 提供以下標準功能：4k 字節(jié) Flash 閃速存儲器，128 字節(jié)內部 RAM，32 個 I/O 口線，兩個 16 位定時/計數(shù)器，一個 5 向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。AT89C51 成為很多微機開發(fā)的主干，因為它的功能強大價格低廉，所以得到了廣泛的應用。2.4.2 數(shù)據(jù)存儲的選擇2

14、4C16B 是一個有 16kbit、2048 字節(jié)的 EEPROM 存儲器，其內部共分 8 塊，每塊 16 頁，每頁 16 字節(jié)，其讀寫時序符合 I2C 規(guī)程，器件發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上，則定義為發(fā)送器；器件從總線上接收數(shù)據(jù)，則定義為接收器，由主器件（MCU）AT89C51燈開關控制模塊鍵盤接口模塊24 彩燈顯示模塊數(shù)據(jù)存儲模塊本科生課程設計（論文）2控制總線，并產(chǎn)生串行時鐘 SCL，控制總線的傳送方向，并產(chǎn)生開始和停止條件，24C16 為從器件。無論主從器件，接受 1 個字節(jié)后必須發(fā)送一個確認信號 ACK。讀寫時序主器件發(fā)出開始信號后，緊接著發(fā)送讀寫控制字節(jié)，格式 1010B2 B1 B0W/R，

15、其中最高 4 位 1010 是從器件為 EEPROM 時的代碼，由 Philips 公司的規(guī)程決定，B2、B1、B0 是內部存儲區(qū) 8 個塊的選擇位，W0 代表寫命令，CI2R1 代表讀命令；主器件接收到應答位后再發(fā)送讀寫字節(jié)的絕對地址 0 xXXX（其實就是其所在塊的相對地址，即發(fā)送 0 x0XX 即可），接收到應答位后，主器件再發(fā)送要寫的字節(jié)數(shù)據(jù)或是接收字節(jié)數(shù)據(jù)。24C16B 的主要參數(shù)如表 1 所示。表 1 24C16B 主要參數(shù)格式 - 存儲器RAM存儲器類型FRAM（Ferroelectric RAM）存儲容量16K (2K x 8)速度1MHz接口I2C，2 線串口電壓 - 電源4

16、.5 V 5.5 V工作溫度-40C 85C封裝/外殼8-SOIC（0.154，3.90mm 寬）本科生課程設計（論文）3第 3 章 硬件設計3.1 單片機最小系統(tǒng)設計AT89C51 是一種最常用的單片機，帶 4K 字節(jié) FLASH 存儲器的低電壓、高性能CMOS 8 位微處理器，并且?guī)?2K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器。任何單片機都必須有最小系統(tǒng)，與單片機最小系統(tǒng)有關的幾個引腳功能如下：1RST:復位輸入。當振蕩器工作時，RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。2EA/VPP:外部訪問允許。當 EA 信號為低電平時，對 ROM 的讀操作限定在外部程序存儲器；而當 EA 信號

17、為高電平時，則對 ROM 的讀操作是從內部程序存儲器開始，并可延至外部程序存儲器。 3XTAL1:振蕩器反相放大器及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。4XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。復位是任何單片機的初始化操作,單片機要想從起始地址 0000H 運行,必須有可靠地復位電路。同時復位電路很容易受到外界擾動,因此復位電路必須具有一定的抗干擾能力。復位電路具有上電復位和手動復位兩種功能。本系統(tǒng)選擇上電自動復位與手動復位相結合的復位方法,。51 系列單片機為高電平復位,在 RST 復位端接一個電容到 Vcc 和一個電阻到地,形成一個 RC 充放電回路,以此保證在上電時 RST 有足夠時間的高電平進行復位

18、。在實際電路中,考慮到復位的可靠性、電源和晶振的穩(wěn)定時間,參數(shù)漂移等,復位時間必須要有裕度。單片機晶振電路也是單片機能開始獨立工作所需要的最基本的外部電路,單片機每條指令的運行都是嚴格按照機器周期來執(zhí)行的,而機器周期就是由晶振電路提供的。晶振產(chǎn)生時鐘頻率,電容幫助晶振起振以及對頻率起微調作用。為了在計算時鐘、串口通信波特率等運算中能夠得到一個整數(shù),計算方便和結果精確,本設計選擇 22.1184MHZ 的晶振及 30pF 的電容。單片機最小系統(tǒng)的電路圖如圖3.1 所示。本科生課程設計（論文）4XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD13

19、8P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51+5VC122pFC222pFX112MR11kC3100pFR21

20、k圖 3.1 AT89C51 單片機最小系統(tǒng)3.2 按鍵電路當某個按鍵被動作的時候應該是此按鍵所對應的引腳接地，也就是電平由高電平變?yōu)榈碗娖?。本設計用到十個按鍵，分別接到 P0.0-P0.7 和 P2.0、P2.1，工作時候處理器掃描著十個引腳，如果電平變?yōu)榈碗娖?，則此引腳接通，然后經(jīng)過軟件去抖動，此按鍵動作完成，執(zhí)行相應的程序。電路如圖 3.2 所示。圖 3.2 按鍵電路圖XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD7

21、32P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51R110kR210kR310kR410kR510kR610kR710kR810kR910kR1010k+5V本科生課程設計（論文）53.3 顯示電路本設計中彩燈選擇的是 LED 燈，是一

22、種能夠將電能轉化為可見光的固態(tài)的半導體器件，它可以直接把電轉化為光。LED 的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是 P 型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是 N 型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個 P-N 結。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向 P 區(qū)，在 P 區(qū)里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是 LED 燈發(fā)光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成 P-N 結的材料決定的。它的基本結構是一塊電致發(fā)

23、光的半導體材料芯片，用銀膠或白膠固化到支架上，然后用銀線或金線連接芯片和電路板，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護內部芯線的作用，最后安裝外殼，所以 LED 燈的抗震性能好。24 個LED 燈組合在一起，三個一組的組合，所以一共 8 組，每組的三個燈同時動作，在圖中每組用一個燈代替。電路連接如圖 3.3 所示。圖 3.3 LED 彩燈顯示電路3.4 數(shù)據(jù)存儲電路24C16B 是一個有 16 kbit、2 048 字節(jié)的 EEPROM 存儲器，其內部共分為 8 塊，每塊 16 頁，每頁 16 字節(jié)，其讀寫時序符合 IC 規(guī)程，器件發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上，則定義為發(fā)送器；器件從總線上接收數(shù)據(jù)，則定義為接收

24、器，由主器件（MCU）控制總線，并產(chǎn)生串行時鐘 SCL，控制總線的傳送方向，并產(chǎn)生開始和XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A

25、922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51R11220R12220R13220R14220R15220R16220R17220R18220+5VD1LED-REDD1LED-REDD1LED-REDD1LED-REDD1LED-REDD1LED-REDD1LED-REDD1LED-RED本科生課程設計（論文）6停止條件，24C16 為從器件。無論主從器件，接受 1 個字節(jié)后必須發(fā)送一個確認信號 ACK。電路連接圖如圖 3.4 所示。圖 3.4 程序存儲器連接圖3.5 電源轉換電路每個元件都應該工作在自己的額定電壓

26、下，不然會無法工作或者燒壞元件，單片機工作在 5V 的直流電壓下。本設計把 220v 交流電源送入三端穩(wěn)壓器 LM7805穩(wěn)壓，輸出+5V 穩(wěn)恒直流電，作為各元件的工作電壓。電路圖如圖 3.5 所示。XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/

27、T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51SCK6SDA5WP7U224C16BI2CSDASCLTRIG本科生課程設計（論文）7圖 3.5 電源電路圖TR1TRAN-2P2SBR12W005GC1120uFC2120uFC3100nFVI1VO3GND2U17805C450uF本科生課程設計（論文）8Y燈光顯示方式按鍵動作圖 4.1 系統(tǒng)總體流程圖第 4 章 軟件設計4.1 系統(tǒng)總體圖開始 系統(tǒng)初始化

28、方式 1方式2方式 3方式 4儲存YN閃爍速度按鍵動作S1S2S3S4速度+速度-閃爍最快閃爍最慢S3閃爍s1S4閃爍s2閃爍速度增加閃爍速度最慢N本科生課程設計（論文）9本設計軟件編程采用 C 語言進行編程，C 語言是一門通用計算機編程語言，應用廣泛。C 語言的設計目標是提供一種能以簡易的方式編譯、處理低級存儲器、產(chǎn)生少量的機器碼以及不需要任何運行環(huán)境支持便能運行的編程語言?，F(xiàn)在對單片機的開發(fā)主要都用的是 C 語言，所以這兒也采用 C 對軟件部分進行編程。本設計軟件部分包括四級燈光閃爍部分，逐級增減燈光閃爍素的，四種燈光顯示方式?？傮w系統(tǒng)流程圖如圖 4.1 所示。4.2 彩燈四級閃爍控制程序

29、控制彩燈的閃爍速度，主要的是用定時實現(xiàn)的，S1 按下時速度最慢，燈點亮時中間的定時時間長，S2、S3 按下時定時時間依次變短，當 S4 按下時定時最短，閃爍最快。要實現(xiàn)這些流程圖如圖 4.2 所示，x 和 y 為任意數(shù)。圖 4.2 彩燈四級閃爍流程圖開始按鍵動作引腳輸出低電平定時 xs引腳輸出高電平定時 ys本科生課程設計（論文）104.3 彩燈十級遞增遞減閃爍控制程序通過一個“+”按鍵和一個“-”按鍵控制燈光閃爍速度，當按“+”按鍵時閃爍速度閃爍變快，按“-”按鍵時閃爍速度變慢，一共有十級速度可調控。彩燈十級遞增遞減框圖如圖 4.3 所示,。xy圖 4.3 彩燈十級遞增遞減閃爍控制程序4.4

30、 彩燈顯示方式方式一為 1、2、3、4 組燈亮，5、6、7、8 組燈滅，延時 xs 后，1、2、3、4 組燈滅，5、6、7、8 組燈亮，延時 ys 后返回。流程圖如圖 4.4 所示。開始按鍵+動作引腳輸出低電平定時 xs引腳輸出高電平定時 ys按鍵-動作引腳輸出低電平定時 xs引腳輸出高電平定時 zs本科生課程設計（論文）11方式二為 1、3、5、7 組燈亮，2、4、6、8 組燈滅，延時 xs 后，1、3、5、7 組燈滅，2、4、6、8 組燈亮，延時 ys 后返回。流程圖如圖 4.5 所示。 方式 3 為流水燈，第一組亮 1 秒后滅，第二組接著亮 1 秒后滅，一直到第八組亮 1 秒后滅，然后循

31、環(huán)顯示。 方式 4 為邊沿所有燈亮 1 秒后中間的燈亮 1 秒，然后循環(huán)顯示。 返回 開始1、2、3、4 組燈亮5、6、7、8 組燈滅定時 x 秒定時 y 秒 開始 返回圖 4.4 模式一流程圖圖 4.5 模式二流程圖1、2、3、4 組燈滅5、6、7、8 組燈亮1、3、5、7 組燈亮2、4、6、8 組燈滅定時 x 秒1、3、5、7 組燈滅2、4、6、8 組燈亮定時 y 秒本科生課程設計（論文）12第 5 章 系統(tǒng)模擬調試結果及說明每一個設計都應該進行仿真調試來證明設計是否正確，本設計在硬件電路制作完成后，在軟件中編寫程序，編譯通過后，生成文件。利用 Proteus 軟件，將生成的文件下載到單片

32、機中，LED 燈顯示出效果。根據(jù)顯示的情況可以判斷設計的可行性。從仿真結果來看，實際效果達到了自己所期望的效果。此仿真?zhèn)戎赜趯η叭N彩燈顯示方式的仿真，因為閃爍的仿真沒法用圖片來描述，所以此處不多做仿真介紹。彩燈顯示方式 1 的仿真結果如圖 5.1 所示。從圖中可以看出此時是第1、2、3、4 組燈亮，5、6、7、8 組燈滅的狀態(tài)，達到了我們設計的要求。圖 5.1 彩燈顯示方式 1 仿真圖彩燈顯示方式 2 的仿真圖如圖 5.2 所示。從圖中可以看出此時是第1、3、5、7 組燈亮，2、4、6、8 組燈滅的狀態(tài)，達到了我們設計的要求。圖 5.2 彩燈顯示方式 2 仿真圖本科生課程設計（論文）13彩燈

33、顯示方式 3 的仿真圖如圖 5.3 和圖 5.4 所示。從圖中可以看出此時是第3 組燈亮，其他組燈滅的狀態(tài)，接下來就是第四組燈亮，其他組燈滅的狀態(tài)。達到了我們設計的要求。圖 5.3 第三組燈亮，其他組燈滅圖 5.4 第四組燈亮，其他組滅本科生課程設計（論文）14第 6 章 誤差分析本設計中的主要誤差來自于電源的設計，一個系統(tǒng)的誤差分析是恒量性能指標的必要前提條件，只有充分考慮系統(tǒng)各部分的誤差才能使系統(tǒng)更好地滿足設計性能要求。電源在 220V 的輸入電壓后，經(jīng)過整流燈輸出 5V 直流電壓，我們可以采用 Multisim 進行仿真，可以客觀的觀察到輸出的電壓為 5.002V，則絕對誤差為，在誤差允

34、許的范圍內是可行的，所以本設計基本達到了002. 05-002. 5設計要求。電源電路電壓輸出值如圖 6.1 所示。圖 6.1 電源電路電壓輸出圖本科生課程設計（論文）15第 7 章 課程設計總結本設計是對戶外裝飾用彩燈進行控制，采用 AT89C52 作為控制核心，利用其體積小、功能強、可靠性高，并具有較大的靈活性和可擴展性的特點，連接獨立按鍵輸入動作指令，來達到控制彩燈閃爍快慢和顯示方式的目的，并且通過擴展存儲器保存彩燈顯示方式，掉電不丟失。通過 LED 燈顯示設計效果，采用了 8 組24 個 LED 彩燈進行顯示，連接方式為共陽極。最終用 proteus 進行了仿真，客觀的觀察到了本設計的

35、可行性。軟件編程采用 C 語言編程，編譯方式簡易，C 也是目前微機軟件開發(fā)主流的編程方式。本設計設計過程中出現(xiàn)的最大的問題就是程序編寫問題，因為程序編寫的錯誤導致最后仿真時候 LED 燈不按預想的要求動作，最后經(jīng)過多次的修改才達到了我們所要求的結果。本設計利用微處理器 AT89C51 單片機實現(xiàn)對彩燈的閃爍速度控制和顯示方式控制，改變了市場上大多數(shù)彩燈顯示為全硬件連接的方式，本設計具有體積小、硬件少、電路結構簡單、適用場合廣、易操作、成本低燈優(yōu)點，并且自編的燈光顯示方式可以儲存，掉電不丟失。但是本設計還有很大的提升空間，比如可以增加燈的數(shù)量，增加到成千上萬個燈，就可以顯示更廣的圖案。還可以多增

36、加彩燈顯示方式，本設計中的顯示方式都是最基本的顯示方式，所以在以后可以增加更多花樣的顯示?？偠灾驹O計在一定程度上起到了作用，值得推廣，但是還有很大的修改空間。本科生課程設計（論文）16參考文獻1周國運.單片機原理及應用第二版. 北京：中國水利水電出版社，20092陳梓城.模擬電子技術基礎第五版. 北京：高等教育出版社，20093陳正義.單片機控制實習第二版. 北京：人民郵電出版社，20064姚富安等.實用電子實際基礎第四版. 北京：理工大出版社，20085梅麗鳳等.單片原理及接口技術第三版.北京：北京交通大學出版社，20096郭天祥.新概念 51 單片機 C 語言教程M.北京:電子工業(yè)出

37、版社,2009 6宋戈,黃鶴松,員玉良等.51 單片機應用開發(fā)范例大全M.人民郵電出版社，2012本科生課程設計（論文）17附錄：硬件總電路圖附錄：系統(tǒng)程序#include R110kR210kR310kR410kR510kR610kR710kR810kR910kR1010k+5VXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/R

38、XD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51R11220R12220R13220R14220R15220R16220R17220R18220+5VSCK6SDA5WP7U224C16BI2CSDASCLTRIGD1LED-REDD1LED-REDD1LED-REDD1LED-REDD1LED-REDD1LED-REDD1LE

39、D-REDD1LED-REDTR1TRAN-2P2SBR12W005GC1120uFC2120uFC3100nFVI1VO3GND2U17805C450uF+5VC122pFC222pFX112MR11kC3100pFR21k本科生課程設計（論文）18#include/*變量定義* #define DELAY_TIME 550 unsigned char change,change1,change2;unsigned char i,j;sbit P00=P00; sbit P01=P01; sbit P02=P02;sbit P03=P03;sbit P04=P04; sbit P05=P05

40、; sbit P06=P06; sbit P07=P07; sbit P17=P17; sbit P27=P27;sbit P32=P32;sbit P33=P33; sbit P34=P34; sbit P35=P35; sbit P36=P36; sbit P37=P37; /*函數(shù)聲明* void de_lay(void); void lig_rotate1(void); void lig_rotate0(void); void lig_circle(void); void lig_jump(void); void lig_circle_light(void);void lig_all_

41、put_out(void); void Delay_us(int time); void Delay_ms(int time); /*主函數(shù)*void main(void) 本科生課程設計（論文）19while(1) if(p00=0) /如果按鍵 S1 按下 P0=moshi1; /模式 1 工作 if(p01=0) /如果按鍵 S2 按下 P0=moshi2; /模式 2 工作 if(p21=0) /如果按鍵 S3 按下 P0=moshi3; /模式 3 工作 if(p03=0) /如果按鍵 S4 按下 P0=moshi4; /模式 4 工作 if(p04=0) /如果按鍵 S5 按下 P

42、0=kuai1; /閃爍最快 if(p05=0) /如果按鍵 S6 按下 P0=kuai2; /閃爍稍慢 if(p06=0) /如果按鍵 S7 按下 P0=kuai3; /閃爍稍慢 if(p07=0) /如果按鍵 S8 按下 P0=kuai4; /閃爍最慢shanshuo /*模式 1* void moshi1(void) change=0 xff; for(i=0;i=7;i+) change=1; SBUF=change; TI=0; while(!TI); P10=1; 本科生課程設計（論文）20P10=0; Delay_ms(DELAY_TIME); lig_put_out(); /*

43、模式 2* void moshi2(uchar n) change=0 x55; change1=0 xaa; for(i=0;in;i+) SBUF=change; TI=0; while(!TI); P10=1; P10=0; Delay_ms(DELAY_TIME);SBUF=change1; TI=0; while(!TI); P10=1; P10=0; Delay_ms(DELAY_TIME); lig_put_out(); /*模式 3* void moshi3void) int time=1000; change=change1=change2=0 xfe; for(i=0;i55;i+) 本科生課程設計（論文）21SBUF=change; TI=0; while(!TI); P10=1; P10=0; change1=7; change=change1|change2; change1=change2=change; time-=15; Delay_ms(time); change=0 xfe; change1=0