节日彩灯控制器设计

XX大学课程设计2012年3月19日课程单片机课程设计题目节日彩灯控制器设计院系电气信息工程学院测控系专业班级学生姓名学生学号指导教师节日彩灯控制器设计XX大学课程设计任务书课程单片机课程设计题目节日彩灯控制器设计专业测控技术与仪器姓名学号一、任务设计一款基于AT89C51单片机的多控制、多闪烁方式的LED节日彩灯控制器。二、设计要求[1]运用AT89C51单片机作为主控核心，并以按键控制电路、彩灯显示电路以及单片机最小系统等模块组成彩灯的核心主控制电路。[2]利用软件编程烧录程序到单片机，并通过单片机电路的控制，来实现LED彩灯的花样变化及对彩灯花样切换的控制。[3]写出详细的设计报告。[4]给出全部电路和源程序。三、参考资料[1]刘国钧，陈绍业，王凤翥.图书馆目录[M].北京：高等教育出版社，1957.15-18.[2]刘润华,刘立山.模拟电子技术[J].山东:石油大学出版社,2003.[3]苏成富.彩灯控制器[J].北京:电机电器技术,2000，（01）.[4]祝富林.音乐彩灯电路CS9482[J].北京:电子世界,1995，（12）.[5]彭介华.电子技术课程设计指导[J].北京:高等教育出版社,1997.完成期限2012.3.19至2012.3.30指导教师专业负责人2012年3月18日节日彩灯控制器设计目录第1章绪论............................................................................................11.1LED彩灯控制器概述..................................................................................11.2LED彩灯控制技术状况..............................................................................11.3本设计任务...................................................................................................2第2章总体方案设计与论证...............................................................32.1方案比较.......................................................................................................32.2方案论证.......................................................................................................42.3方案选择.......................................................................................................4第3章系统硬件设计...........................................................................53.1直流稳压电源电路设计...............................................................................53.2单片机最小系统设计...................................................................................53.3LED彩灯显示电路设计..............................................................................63.4按键控制电路设计.......................................................................................73.5串口电路设计...............................................................................................8第4章系统的软件设计.......................................................................94.1按键扫描子程序设计...................................................................................94.2主程序设计.................................................................................................10第5章系统调试与测试结果分析.....................................................115.1使用的调试工具及调试环境......................................................................115.2系统调试......................................................................................................115.3测试结果及状态分析..................................................................................11结论......................................................................................................12参考文献..................................................................................................13附录1程序.............................................................................................14附录2系统仿真电路图........................................................................16节日彩灯控制器设计1第1章绪论彩灯是我国普遍流行的传统的民间的综合性的工艺品。彩灯艺术也就是灯的综合性的装饰艺术。新中国成立后，彩灯艺术得到了更大的发展，特别是随着我国科学技术的发展，彩灯艺术更是花样翻新，奇招频出。而随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多节日的气氛里可以看到彩色霓虹灯，这种LED彩灯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。其将电子、建筑、机械、遥控、声学、光导纤维等新技术、新工艺用于彩灯的设计制作，把形、色、光、声、动相结合，思想性、知识性、趣味性、艺术性相统一。在当今的社会里，彩灯已经成为我们生活的一部分，能给我们带来视觉上的享受还能美化我们的生活。1.1LED彩灯控制器概述新型LED彩灯系统包括两大部分，即LED彩灯控制器（89C51主控模块）和LED彩灯管（管内LED板模块）。彩灯控制器是主控模块，具有按键、显示等功能，并利用89C51的P口输出控制信号；彩灯管是受控模块，上面焊有三色LED彩灯和信号驱动芯片，模块置于LED的透明管内。该LED彩灯控制器是一种基于AT89C51单片机的彩灯控制器，实现对LED彩灯的控制。其以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。如果稍微改动控制电路，就可以改变电路的不同工作状态，控制彩灯变幻出不同的闪烁效果。1.2LED彩灯控制技术状况彩灯控制电路是由单元模块电路组合而成的，主要以AT89C51单片机为控制中心，并与按键控制电路、时钟电路、复位电路在直流稳压电路的相互作用下进而控制彩灯亮灭的顺序，从而实现多控制、多闪烁方式的LED彩灯循环，并用快慢两种节拍实现花型交换。节日彩灯控制器设计21.3本设计任务运用AT89C51单片机、三端集成稳压器7805、MAX232芯片等元件组成LED节日彩灯控制电路中的直流稳压电源电路、按键控制电路、彩灯显示电路、串口电路以及单片机最小系统等模块。并用Proteus等软件仿真，做出其电路仿真图。节日彩灯控制器设计3第2章总体方案设计与论证通过查阅大量相关技术资料，并结合自己的实际知识，我主要提出了两种技术方案来实现系统功能。下面我将首先对这两种方案的组成框图和实现原理分别进行说明，并分析比较它们的特点，然后阐述我最终选择方案的原因。2.1方案比较彩灯控制器大致可分为两种方案实现。一种是利用电子电路装置控制，另一种是采用单片机控制。2．1．1方案一根据设计任务要求介绍的彩灯控制电路的基本组成，可以确定彩灯控制器应由振荡电路、计数/时序分配电路、移位位寄存器和彩灯显示五部分组成。其框图如图2-1所示。图2-1方案一的原理框图2．1．2方案二本方案主要是通过对基于单片机的多控制、多闪烁方式的LED彩灯循环系统的设计，来达到本设计的要求。其硬件构成框图如图2-2所示，以单片机为核心控制，由单片机最小系统（时钟电路、复位电路、电源）、按键控制电路、LED发光二极管和5V直流电源组成。振荡电路控制电路译码器LED显示电路计数器节日彩灯控制器设计4图2-2方案二的原理框图方案二：此设计方案中单片机的P1口接5路按键控制电路，实现彩灯花型的切换功能；单片机的P3.7引脚接上一个按钮开关以实现对彩灯闪烁频率的控制，即实现了快慢两种节拍实现花型的变换；单片机上的P2口接8路LED发光二极管组成彩灯电路，显示彩灯循环情况。2.2方案论证如果采用方案一，利用电子电路装置控制，其电路不是很复杂，制作相对较容易点，成本也相对较低，但可调性差，亮灯模式少而且样式单调，达不到设计任务要求或实现困难。而采用方案二，以单片机控制其优点是电路集成度高，工作原理简单，清晰明了，自定义编程，控制的图案花样多，移植性好等。2.3方案选择综上，显然方案二各方面优越于方案一，以及为了体现专业优势，本次设计采用第二种方案。AT89C51单片机时钟电路复位电路按键控制电路直流5V电源电路供电信号LED彩灯节日彩灯控制器设计5第3章系统硬件设计为使该LED节日彩灯控制系统具有更加好的方便性和灵活性，我们对系统的硬件做了精心设计。硬件电路包括直流稳压电源电路、单片机最小系统、LED彩灯显示电路、按键控制电路以及串口电路五大模块。3.1直流稳压电源电路设计对于一个完整的电子设计来讲，首要问题就是为整个系统提供电源供电模块，电源电路的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。电子设备除用电池供电外，还采用市电（交流电网）供电。通过变压、整流、滤波和稳压后，得到稳定的直流电。直流稳压电源是电子设备的重要组成部分。本项目直流稳压电源为+5V。如图3-1所示：直流稳压电源的制作一般有3种制作形式，分别是分立元件构成的稳压电源、线性集成稳压电源和开关稳压电源。图3-1稳压电源采用的是三端集成稳压器7805构成的正5V直流电源。图3-1三端固定式集成稳压电源电路图AT