基于单片机控制的节日彩灯控制课程设计

基于单片机控制的节日

彩灯控制课程设计 Document number【AA80KGB-AA98YT-AAT8CB-2A6UT-A18GG】

课程设计题目基于51单片机的节日彩灯设计

学院物流工程学院

专业物流工程

班级

姓名

同组者

指导教师

月日

课程设计任务书

学生姓名：专业班级：

指导教师：工作单位：物流工程 __

题目: 单片机节日彩灯控制器

初始条件：

1.Protues 7 professional的ISIS 7 professional和ARES 7 professional软件

2.Keil uvision4软件

3.单片机的相关资料指导书

要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

设计一个节日彩灯控制器,实现不同的闪烁方式,要求:

(1): 开始,按此键则灯开始流动（由上而下）；

(2): 停止,按此键则停止流动,所有灯为暗；

(3): 上,按此键则灯由上向下流动；

(4): 下,按此键则灯由下向上流动。

时间安排：十八周到十九周设计，十九周答辩

指导教师签名：年月日

系主任（或责任教师）签名：年月日

武汉理工大学课程设计教学检查记录表课程设计名称设计周数检查日期课程设计指导教师进行方式：集中□分散□.地点

检查人

附件6：

本科生课程设计成绩评定表

指导教师签字：

年月日

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。

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 设计任务

设计目的

1、通过单片机课程设计，熟练掌握汇编语言的编程方法，将理论联系到实践中去，提高我们的动脑和动手的能力。

2、通过节日彩灯控制系统的设计，掌握简单程序的编写以及硬件选择的能力，最终提高我们的逻辑抽象能力。

设计内容和要求

内容：设计一个彩灯控制器

要求：(1): 开始,按此键则灯开始流动（由上而下）；

(2): 停止,按此键则停止流动,所有灯为暗；

(3): 上,按此键则灯由上向下流动；

(4): 下,按此键则灯由下向上流动。

设计思路

1.先熟悉单片机控制原理，明确选题要求。

2.给出多种方案，并选择一个最优方案来完成彩灯的点亮。

3.绘制电路原理图，编写程序，并进行仿真，实现节日彩灯的功能。

2 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。

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。

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。

方案二

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发光二极管组成。

图2-2 方案二的原理框图

方案二：此设计方案中单片机的P3口接4路按键控制电路，实现彩灯花型的切换功能；单片机上的P1口接8路LED发光二极管组成彩灯电路，显示彩灯循环情况。

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。

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。

3 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。

单片机最小系统设计

要使单片机工作起来，最基本的电路的构成由单片机、时钟电路、复位电路等组成。单片机最小系统如图3-1所示。

时钟电路：本系统采用单片机内部方式产生时钟信号，用于外接一个12MHz石英晶体振荡器和2个30pF微调电容，构成稳定的的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部的时钟电路。

复位电路：确定单片机工作的起始状态，完成单片机的启动过程。单片机系统的复位方式有上电自动复位和手动按键复位。本设计采用手动按键复位，该复位方式同样具有上电自动复位功能。电路如图3-1所示。

图3-1单片机最小系统

LED彩灯显示电路设计

LED彩灯显示电路实际上是由8个发光二极管和8个电阻构成的电路。发光二极管与电阻对应串联,然后接在与之相对应的P1口上。通过软件编程对P2口输出高低电平来实现不同的闪烁花型。由于发光二极管的导通电压一般为以上，另外，他的工作电流根据型号不同一般为1mA到30mA，电阻选择范围100欧姆～3千欧姆在此我们这里选用1k欧姆的电阻。如图3-2所示。

图3-2 LED彩灯显示电路

按键控制电路设计

按键控制电路是由6个按键开关构成的。他们分别接在单片机AT89C51的P1接口和

口,Key1—Key5接在—,Key6接在上。为了一对一的控制LED灯的闪烁方式。当按下开关Key1时, LED彩灯系统闪烁第一种彩灯花型。当按下开关Key2时, LED灯系统闪烁第二种闪烁方式，以此类推。当闭合Key6时，彩灯闪烁节拍变慢。如图3-3所示。总体设计电路如图3-4所示。

图3-3按键电路