1、I密级：学号：本 科 生 毕 业 设 计 （ 论 文 ）基于单片机的节日彩灯控制器设置学 院： 专 业： 班 级： 学生姓名： 指导老师： 完成日期： II学士学位论文原创性申明本人郑重申明：所呈交的设计（论文）是本人在指导老师的指导下独立进行研究，所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名（手写）： 签字日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，
2、同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江西科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保 密 ， 在 年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密 。（请在以上相应方框内打“” ）学位论文作者签名（手写）： 指导老师签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月III摘 要节日彩灯在人们的生活中随处可见，由于彩灯绚丽的色彩和低廉的价格，使得彩灯在人们的生活中得到了广泛的应用，彩灯在城市的高楼大厦中的装饰已经成为了一种风尚。彩灯是一种在单片机的基础上研制的产品，并
3、结合了 LED 和自动控制技术，是基于单片机发展起来的电子产品。控制彩灯的电路是最近发展起来的控制装置。它能够控制彩灯按照人们的意愿点亮。在本文的彩灯研究中，控制器能够控制八个彩灯，一次性的点亮，使得场景不断的变化，这对于初学者来说的学习是有利的。在本文的研究中，控制核心是 AT89C51 单片机，利用了模块化的设计思想，将 LED 彩灯和按键组成电路，实现彩灯在开启的时候按照不同的方式点亮。按键是控制彩灯的点亮方式的，控制彩灯的变化，按键一到按键四分别控制了彩灯常亮、彩灯全灭、流水线上行亮、使流水线下行亮，使用者利用按键选择亮法。关键词：LED 彩灯；循环； AT89C51IV目 录第 1
4、章 绪论 .1第 2 章 课程设计的方案 .32.1 概述 .32.2 系统组成总体结构 .3第 3 章 硬件设计 .53.1 单片机最小系统设计 .53.1.1 时钟电路设计 .53.1.2 复位电路设计 .63.1.3 单片机最小系统 .63.2 按键控制电路 .73.3 LED 彩灯显示模块 .83.4 系统总电路图 .9第 4 章 软件设计 .104.1 按键扫描子程序设计 .104.2 主程序设计 .10第 5 章 系统调试与测试结果分析 .125.1 系统调试 .125.2 测试结果及状态分析 .12第 6 章 结论与展望 .136.1 结论 .136.2 进一步工作的方向 .13
5、参考文献 .14附录 1 程序 .15附录 2 系统仿真电路图 .151第 1 章 绪论节日彩灯在人们的生活中随处可见，运用到的技术有单片机、LED、自动控制等，是在单片机的基础之上发展而来的电子产品。随着计算机技术的不断发展，智能化也随之到来，智能化的程度也越来越高，也得到了广泛的应用，在工业、农业、军事、娱乐等领域都得到了广泛的应用。节日彩灯经常用于娱乐场所，在建筑的大厦中也经常用到彩灯，节日彩灯多变的亮灯方式，达到了很好的效果，将高楼大厦装饰的更加漂亮。微控制系统的控制关键是单片机，单片机的发展对于电子产品的开发是极为有利的，在本文的设计中，以 AT89C51 单片机为控制核心，主要是因
6、为该单片机的功耗是很低的 1。单片机的发展，还是国外的几个巨头公司处于领先的地位，如 Intel 研制的MCS-51 系列产品，包括了8xC152、80C51FA/FB 、80C51GA/GB、8Xc451 、 8Xc452 等，另外Philips、Siemens 等公司在 80C51 的基础上研制了很多的产品，这些产品与80C51 都是兼容的。在该单片机中，总线为单片机配备了串行总线，保证了单片机更加灵活的设计方式。Philips 公司还专门进行了研究，引入了网络系统总线 2。随着我国人们生活水平的提高，人们对于灯具的要求也在不断的提升，目前，我国的灯具市场的情况可以概括为：功能细分：在不同
7、的场合配备不同的灯饰，人们对于照明的要求也在不断的提高，因此各种灯具也在不断的发展，如应急灯、日光灯、书写灯等等产品不断的涌现。高技术化：在灯具的制造上，电子技术不断的被应用进来，对于电压也在不断的适应，因此可调节亮度的灯具不断的制造出来，无频闪、 ，放射远红外光灯等逐渐的占领了市场。多功能化：灯具正在不断的适应着人们时尚的要求，多功能集于一身的灯具也不断的涌现，如电话自控灯等，符合了人们的需求。节能环保：无频闪书写灯是一种高兴技术的产品，能够节约一半的能源，受到了人们的广泛关注。环保作为当代的主题，表明了人们对于环境的重视，这也引导着未来灯具发展的方向 3。目前灯具的设计正在朝着尺寸变小、材
8、料变少的方向发展，目前人们对于灯具的普遍要求就是经济与环保。紧凑荧光灯就符合了人们经济环保的要求，2该灯具形式多样，应用广泛，通常情况下，该灯的照明强度是白炽灯的五倍，其寿命是白炽灯的八倍 4。因此该灯是绿色环保的推荐产品，目前，紧凑荧光灯也逐渐的走入了人们的生活之中。3第 2 章 课程设计的方案2.1 概述随着我国的经济不断的进步，人们的生活质量正在不断的提高，对灯具点亮的效果要求也提高了很多，人们期望在不同的场所有不同的灯具点亮方式，灯具的功能也在不断的变化，从最初的点亮到现在的装饰 5。因此，适用于各种使用要求的灯也相继产生。从最开始的油灯发展到基于电的诞生所产生的白炽灯泡，到现在的节能
9、灯、荧光灯等灯具。彩灯就在这样的形式下催生出来，彩灯的功能多、价格低，这些优点使得彩灯受到了人们的广泛关注。随着社会的发展，彩灯已经成为了人们的必备品，为人们的生活增光添彩，提高了人们生活的品质。目前，大多数的彩灯都是利用了全硬件电路的思路进行设计的，其电路较为复杂，但是实现的功能却不多，消耗的资源比较多，样式也不全，操作性也比较差，不足以适应各种各样场合的需求，看起来容易给人们带来疲劳，不会给人留下太深刻的印象。因此，我们应该对彩灯控制器进行一些改进。本文利用了 AT89C51 单片机实现了彩灯的控制 6。在本文的设计中，控制核心是 AT89C51 单片机，除此之外，控制模块还包括了键盘、显
10、示、驱动等，包括了 4 个按键和 16 个 LED 显示器，实现了很多方式的闪光模式。2.2 系统组成总体结构单片机的设计如图 2.1 所示：AT89C51单片机LED 彩灯显示电路时钟电路按键电路复位电路图 2.1 单片机设计的结构图本文设计的控制装置，共有四大模块：闪烁系统、脉冲震荡系统、核心控4件、复位电路。核心控件作为系统的主控部分，对系统具有总控的功能，其中的闪烁系统就是受控部分，包括了 16 个 LED 灯。核心控件是 89C51 芯片构成的，是系统的关键部分，是控制彩灯功能的构件。复位电路是复位控制实现部分 7。针对亮灯的规律，利用按键控制彩灯，在 LED 部分是采用了共阳极接法
11、，实现相应的功能。5第 3 章 硬件设计3.1 单片机最小系统设计3.1.1 时钟电路设计单片机的时钟信号是一种时间的标准，方便系统内的各个操作，复位操作就是恢复初始值，使得单片机从初始状态继续的操作。时钟电路的设计是利用了两种电路形式实现的：内部振荡和外部振荡。在引脚 XTAL1 和 XTAL2 外接入晶振，形成内部振荡。在单片机中，含有高增益反相放大器，当接入晶振的时候，就会形成振荡时钟脉冲。如图 3.1 所示，电容器 Cl 和 C2 是起到了稳定振荡频率和加快震荡速度的作用，在这两个电容器中，通常情况下，电容都在 5-30pF 之间。晶振频率大都为 12MHz 或者是 6MHz。在这种情
12、况下，内部振荡方式的信号是稳定的，应用也较为广泛。图 3.1 时钟电路89c51X1 X2C1 C2GND63.1.2 复位电路设计复位电路设计如图 3.2 所示：当引脚 RST 出现 2 个周期的高电平时，单片机就会被复位。当引脚 RST一直高电平时，那么单片机就会被一直的复位。依据事先的需求，复位包括了两种形式：上电复位和开关复位，上电复位指的是接通电源的时候，就会进行自动的复位 8。在上电复位中，电容 C1 和电阻 R1 是电源的微分电路，通电后，引脚 RST处于高电平，由于等效电阻的存在，若图中的电阻 R1 不存在，也可以实现上电复位。10F+5V RET1K图 3.2 复位电路电路图开关复位指的就是当通电后，单片机会自动的复位，在单片机运行的过程中，利用开关的操作，也可以实现上电或开关复位。通电后，电容 C3 的充电和反相门的作用，RESET 会处于高电平。在单片机运行时，按下复位键并松开，RESET 也会处于高电平，实现上电或开关复位。3.1.3 单片机最小系统在系统的 XTAL1、XTAL2 端接入晶振和谐振电容两个，在 RESET 端接入电阻和电容，当按键复位存在时，再连上按键就是一个小系统，通电时，该系统就能够正常的运行了。单片最小系统图如下：
