基于單片機(jī)的節(jié)日彩燈設(shè)計(jì)

1、 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)題 目： 院 （系）： 專(zhuān) 業(yè)：學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指 導(dǎo) 教 師： 摘 要彩燈控制器在我們的日常生活中有著重要的運(yùn)用，如廣告牌的設(shè)計(jì)和節(jié)日彩燈的設(shè)計(jì)都能運(yùn)用到它的原理。本次報(bào)告中設(shè)計(jì)的花樣彩燈控制器是其中較簡(jiǎn)單的，但這是進(jìn)行復(fù)雜設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。查閱相關(guān)資料，用簡(jiǎn)單的輸入輸出端口等硬件，結(jié)合實(shí)際彩燈的亮滅控制過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)。利用鍵盤(pán)上的燈實(shí)現(xiàn)燈的各種形式的變換，使彩燈變換的樣式更多，克服了節(jié)日彩燈變換樣式單調(diào)的缺點(diǎn)，使節(jié)日彩燈朝著變換多種多樣的方式發(fā)展。關(guān)鍵詞：可編程節(jié)日彩燈 ；循環(huán) ；控制高低電平 ；實(shí)現(xiàn)對(duì)彩燈的控制第 20 頁(yè) 共 20 頁(yè)目 錄目 錄引言 41、設(shè)計(jì)目的與要求

2、52、設(shè)計(jì)總體方案 53、模塊電路的設(shè)計(jì) 74、獨(dú)立設(shè)計(jì)部分105、焊接制作與調(diào)試結(jié)果及其分析 126、設(shè)計(jì)過(guò)程中的問(wèn)題及其解決方案 137、心得體會(huì) 138、改進(jìn)工作展望 14參考文獻(xiàn) 14附錄一 15附錄二 17附錄三 191 設(shè)計(jì)目的與要求1.1引言在現(xiàn)代生活中，彩燈作為一種景觀，安裝在建筑物的適當(dāng)?shù)胤健Ｒ皇亲鳛檠b飾增添節(jié)日氣氛，二是有一種廣告宣傳的作用：用在舞臺(tái)上增強(qiáng)晚會(huì)燈光效果。彩燈控制器在我們的日常生活中有著重要的運(yùn)用，如廣告牌的設(shè)計(jì)和節(jié)日彩燈的設(shè)計(jì)都能運(yùn)用到它的原理。本次報(bào)告中設(shè)計(jì)的花樣彩燈控制器是其中較簡(jiǎn)單的，但這是進(jìn)行復(fù)雜設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)

3、光二極管。通過(guò)對(duì)其不同的管腳輸入相對(duì)的電流，會(huì)使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字能夠顯示 時(shí)間、日期、溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)。由于它的價(jià)格便宜、使用簡(jiǎn)單，在電器特別是家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，空調(diào)、熱水器、冰箱等等。絕大多數(shù)熱水器用的都是數(shù)碼管，其他家電也用液晶屏與熒光屏。可編程節(jié)日彩燈打破常規(guī)彩燈閃爍固定變化的現(xiàn)狀，可根據(jù)人們不同的意愿進(jìn)行編程設(shè)計(jì)出想要的變換的色彩效果。查閱相關(guān)資料，用簡(jiǎn)單的輸入輸出端口等硬件，結(jié)合實(shí)際彩燈的亮滅控制過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)。利用鍵盤(pán)上的燈實(shí)現(xiàn)燈的各種形式的變換，使彩燈變換的樣式更多，克服了節(jié)日彩燈變換樣式單調(diào)的缺點(diǎn)，使節(jié)日彩燈朝著變換多種多樣的方式發(fā)展。1.2設(shè)計(jì)目的通過(guò)課程

4、設(shè)計(jì)使我們更進(jìn)一步掌握微機(jī)原理與應(yīng)用課程的有關(guān)知識(shí)，通過(guò)查閱資料，閱讀程序，提高設(shè)計(jì)程序的能力及動(dòng)手能力，使編程水平有一定的提高，同時(shí)也會(huì)提高我們通過(guò)動(dòng)手進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)及程序設(shè)計(jì)從而提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。1.3實(shí)驗(yàn)要求1. 用16盞以上的LED小燈，實(shí)現(xiàn)至少4種彩燈燈光效果（不含全部點(diǎn)亮，全部熄滅；2. 手動(dòng)模式與自動(dòng)模式切換：設(shè)置一個(gè)按鈕可以在自動(dòng)模式和手動(dòng)模式間切換；3. 手動(dòng)模式可以用輸入按鈕在幾種燈光效果間切換；4. 自動(dòng)模式下自動(dòng)在幾種效果間切換的功能；5. 可以通過(guò)按鈕暫停彩燈效果，使小燈全亮并閃爍，再次按下相同按鈕后繼續(xù)之前的效果。2 設(shè)計(jì)總體方案2.1硬件設(shè)計(jì)的思路、原理、設(shè)計(jì)

5、細(xì)節(jié)用單片機(jī)最小系統(tǒng)控制彩燈電路用流水燈的方式實(shí)現(xiàn)彩燈自動(dòng)閃爍，彩燈電路總共有32的共隱接法組成，彩燈電路有三個(gè)部分，八個(gè)組成“二”，十六個(gè)LED組成字母“G”，八個(gè)組成字母“”。用P0口的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3控制四個(gè)點(diǎn)亮或熄滅，P1.0、P1.1、P1.2、P1.3控制四個(gè)點(diǎn)亮或熄滅，用和控制字母“G”的點(diǎn)亮或熄滅，用P3控制字母“O”的點(diǎn)亮熄滅。2.2、軟件設(shè)計(jì)的思路、原理、設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)采用C語(yǔ)言編寫(xiě)控制程序，程序設(shè)計(jì)思路用流水燈先點(diǎn)亮“二”，然后再點(diǎn)亮字母“G”，最后點(diǎn)亮“O”。用while死循環(huán)反復(fù)循環(huán)點(diǎn)亮“一”、“二”、“GO”。2.3原理框圖如圖1.1所示彩燈電路（“

6、一”、“二”）單片機(jī)最小系統(tǒng)彩燈電路（“G”、“O”）2.4設(shè)計(jì)電路的工作原理用C語(yǔ)言程序控制單片機(jī)最小系統(tǒng)，使IO口輸出高低電平控制彩燈電路的閃爍。2.5彩燈的電路工作原理圖如下圖所示稍微解釋一下原理圖彩燈電路總共有32的共隱接法組成，彩燈電路有三個(gè)部分，八個(gè)組成“二”，十六個(gè)LED組成字母“G”，八個(gè)組成字母“”。用P0口的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3控制四個(gè)點(diǎn)亮或熄滅，P1.0、P1.1、P1.2、P1.3控制四個(gè)點(diǎn)亮或熄滅，用和控制字母“G”的點(diǎn)亮或熄滅，用P3控制字母“O”的點(diǎn)亮熄滅。3、模塊電路的設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)控制電路3.2 彩燈顯示電路 1. 原件的采購(gòu)2. 通過(guò)以

7、上的的“G”原理圖，仿真并利用Protel軟件來(lái)畫(huà)PCB3. 腐蝕電路板，并焊接“G”電路4. 焊接完成后配合小組進(jìn)行調(diào)試PCB圖如下：4.2由以上分工可知：4.2.1控制電路的工作原理彩燈電路總共有32的共隱接法組成，彩燈電路有三個(gè)部分，八個(gè)組成“二”，十六個(gè)LED組成字母“G”，八個(gè)組成字母“”。用P0口的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3控制四個(gè)點(diǎn)亮或熄滅，P1.0、P1.1、P1.2、P1.3控制四個(gè)點(diǎn)亮或熄滅，用和控制字母“G”的點(diǎn)亮或熄滅，用P3控制字母“O”的點(diǎn)亮熄滅4.2.2彩燈控制電路的電路圖4.2.3彩燈控制電路的程序#include<reg51.h> /包

8、含單片機(jī)寄存器的頭文件#include <intrins.h>/*函數(shù)功能：延時(shí)一段時(shí)間*/unsigned char L8=0x01,0x03,0x07,0x0f,0x1f,0x3f,0x7f,0xff;unsigned char L18=0x7f,0x3f,0x1f,0x0f,0x07,0x03,0x01,0x00;void delay1s(unsigned int i) unsigned int j; while(i-) for(j=0;j<=151;j+); /*函數(shù)功能：主函數(shù)*/void main(void) unsigned char i,j;P0 = 0x00

9、;P1 = 0x00;P2 = 0x00;P3 = 0x00;while(1)for(j=0;j<8;j+) P0=Lj; delay1s(100);for(j=0;j<8;j+) P1=Lj; delay1s(100);for(j=0;j<8;j+) P2=Lj; delay1s(100); for(i=0;i<8;i+) P3=Li; delay1s(100);for(j=0;j<8;j+) P0=L1j; delay1s(100);for(j=0;j<8;j+) P1=L1j; delay1s(100);for(j=0;j<8;j+) P2=L1

10、j; delay1s(100); for(i=0;i<8;i+) P3=L1i; delay1s(100);5、焊接制作與調(diào)試結(jié)果及其分析5.1焊接過(guò)程通過(guò)大二下學(xué)期對(duì)單片機(jī)所學(xué)知識(shí)、查找圖書(shū)館和網(wǎng)絡(luò)資料以及實(shí)訓(xùn)期間老師的答疑。我制出了正確的搶答器原理圖，但是這次不用對(duì)板子進(jìn)行轉(zhuǎn)印腐蝕，用的是萬(wàn)能板，畫(huà)好原理圖，然后根據(jù)原理圖進(jìn)行插裝元器件以及用導(dǎo)線和焊錫接線，這看似簡(jiǎn)單的過(guò)程，其實(shí)還是需要工藝的，這一過(guò)程需要足夠的耐心與細(xì)心，不能出錯(cuò)，最終做好了板子。5.2調(diào)試過(guò)程在制作調(diào)試過(guò)程中首先寫(xiě)完程序，后利用proteus 7 professional 仿真軟件進(jìn)行程序和硬件的仿真。我把我的程

11、序?qū)懲旰缶蜔轿业男酒线B接好線路后開(kāi)始運(yùn)行，因?yàn)橹耙呀?jīng)用仿真軟件進(jìn)行過(guò)測(cè)試，所以應(yīng)該不會(huì)有什么大問(wèn)題，基本能像仿真一樣的效果。進(jìn)行燒錄程序后果然板子還是一切正常，最終實(shí)訓(xùn)成功。5.3 Proteus 仿真圖6、設(shè)計(jì)過(guò)程中的問(wèn)題及其解決方案在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到如何設(shè)計(jì)自動(dòng)與手動(dòng)開(kāi)關(guān)切換的問(wèn)題，我們的解決方案是在四個(gè)IO口處加上開(kāi)關(guān)從而達(dá)到手動(dòng)和程序相互轉(zhuǎn)換控制每一個(gè)LED。其實(shí)還有比這個(gè)還要好的方案，那就是用程序來(lái)控制和按鍵來(lái)對(duì)LED進(jìn)行控制，這樣可以節(jié)約很多成本。在上電調(diào)式電路時(shí)發(fā)現(xiàn)顯示“一、二”彩燈電路發(fā)光很暗，經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)加在顯示“一、二”彩燈電路上的電阻對(duì)LED起限流作用，當(dāng)去掉電阻后其

12、發(fā)光變得多亮。 把控制程序下載到單片機(jī)中，發(fā)現(xiàn)單片機(jī)的P0口無(wú)法輸出控制信號(hào)而別的IO口也可以正常輸出信號(hào)。在檢查程序時(shí)并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)。再次檢查電路圖時(shí)發(fā)現(xiàn)P0口沒(méi)有加上拉電阻，因而導(dǎo)致電流太小。加上上拉電阻后，P0口能正常控制彩燈電路。7、心得體會(huì)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)硬件電路的工作原理有了進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)；在軟件方面，在程序的設(shè)計(jì)，程序的調(diào)試方面都學(xué)到了很多東西，很有成就感。在這次課程設(shè)計(jì)中我遇到了一些困難，但在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助，再加上自己查閱了些許資料的情況下都解決了。雖然課程設(shè)計(jì)進(jìn)行的不夠順利，但還是完成了任務(wù)，使自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)又得到了提升。21世紀(jì)是計(jì)算機(jī)全面發(fā)展應(yīng)

13、用的時(shí)代，很多人不是在制造計(jì)算機(jī)而是在使用計(jì)算機(jī)，在使用計(jì)算機(jī)的人群中只有從事嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的人才真正地進(jìn)入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部軟硬件體系中，才能真正領(lǐng)會(huì)計(jì)算機(jī)的智能化本質(zhì)并掌握智能化設(shè)計(jì)的知識(shí)。通過(guò)這次難得的實(shí)踐機(jī)會(huì)給了我很大的收獲，不僅鞏固了原有的知識(shí)，并增強(qiáng)了動(dòng)手能力，培養(yǎng)了面對(duì)問(wèn)題的分析能力以及遇到困難如何面對(duì)。附錄一1、 電路原理圖2、 實(shí)物圖3、 PCB圖4、仿真圖附錄二程序代碼：#include<reg51.h> /包含單片機(jī)寄存器的頭文件#include <intrins.h>/*函數(shù)功能：延時(shí)一段時(shí)間*/unsigned char L8=0x01,0x03

14、,0x07,0x0f,0x1f,0x3f,0x7f,0xff;unsigned char L18=0x7f,0x3f,0x1f,0x0f,0x07,0x03,0x01,0x00;void delay1s(unsigned int i) unsigned int j; while(i-) for(j=0;j<=151;j+); /*函數(shù)功能：主函數(shù)*/void main(void) unsigned char i,j;P0 = 0x00;P1 = 0x00;P2 = 0x00;P3 = 0x00;while(1)for(j=0;j<8;j+) P0=Lj; delay1s(100);for(j=0;j<8;j+) P1=Lj; delay1s(100);for(j=0;j<8;j+