基于单片机的节日彩灯设计课程设计.doc

辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 辽 宁 工 业 大 学单片机原理及接口技术课程设计（论文）题目： 基于单片机的节日彩灯设计 院（系）： 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 起止时间： 本科生课程设计（论文）课程设计（论文）任务及评语摘 要节日彩灯时生活中常常用到的装饰物品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，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。

它集中地运用了单片机、LED、自动控制等技术，是典型的机遇单片机的电子产品彩灯控制电路时近年来随着电子技术发展而产生的一种控制装置它能使彩灯按照要求有序地被点亮本彩灯控制器可控制八个彩灯的一次点亮，能营造出平面上色彩变化的场景，本电路结构简单适合初学者学习本文以AT89C51单片机为控制核心，采用模块化得设计方案，运用LED彩灯、按键等组成电路，实现彩灯在开启时满足不一样的闪亮方法按键可以再彩灯使用的时候选择不同的亮法，使彩灯变化多样，按键一可以使彩灯常亮，按键二可以使彩灯闪烁，三号按键键使流水线亮，四号按键使彩灯单数等闪亮累计5次后，换双数灯闪亮5次，依次交换通过按键能方便使用者选择不同样的亮法关键词：LED彩灯；循环；AT89C51目 录第1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 单片机选择 53.1.2 时钟电路设计 83.1.3 复位电路设计 83.1.4 锁存控制电路 93.1.5 单片机最小系统 103.2 按键控制电路 113.3 LED彩灯显示模块 123.4 系统总电路图 14第4章 软件设计 154.1 按键扫描子程序设计 154.2 主程序设计 16第5章 课程设计总结 21参考文献 22II第1章 绪论节日彩灯是生活中常常用到的装饰物品。

它集中地运用了单片机、LED、自动控制等技术，是典型的基于单片机的电子产品随着计算机、微电子、信息技术的快速进步，智能化技术的开发速度越来越快，智能度越来越高，应用范围也得到了极大的扩展在海洋开发、宇宙探测、工农业生产、军事、社会服务、娱乐等各个领域在娱乐方面，场地的装饰离不开彩灯在建筑方面也采用彩灯来装饰高楼大厦彩灯有灵活多变的点亮方式，装饰效果非常好，特别是晚上似的高楼大厦更加漂亮在国内外，微控制系统主要采用单片机作为控制核心因此，单片机的发展将有助于简单实用电子产品的开发在本设计中，采用比较先进的AT89C51单片机为控制核心，它的功耗很低单片机技术发展至今，掌握最先进技术的仍然是国外的几大公司如Intel公司发展的MCS-51系列的新一代产品，如8xC152、80C51FA/FB、80C51GA/GB、8Xc451、8Xc452 ，还包括了Philips、Siemens、ADM、Fujutsu、OKI、Harria-Metra、ATMEL等公司以80C51为核心推出的大量各具特色、与80C51兼容的单片机新一代的单片机的最主要的技术特点是向外部接口电路扩展，以实现Microcomputer完善的控制功能为己任，可连接一些外部接口功能单元如A/D、PWM、PCA（可编程计数器阵列）WDT（监视定时器）、高速I/O口、计数器的捕获、比较逻辑等。

这一代单片机中，在总线方面最重要的进展是为单片机配置了芯片间的串行总线，为单片机应用系统设计提供了更加灵活的方式Philips公司还为这一代单片机80C51系列8xC52单片机引入了具有较强功能的设备间网络系统总线——CAN（Controller Area Network BUS） 由于国内生活水平不断提高，人民向往较佳的生活质素，对灯具灯饰也不断提出了新要求，近年内地灯饰市场有以下情况： 功能细分：人们要求灯具能符合不同场合，不同照光功能的需求日高，因此适用于各种使用要求的灯具逐应运而生，如学生灯、书写灯、应急灯、日光灯、霞光灯、晚餐灯以及不同高度的落地灯等新品叠出 高技术化：由于电子技术被广泛用于灯具的制造，适应不同的电压，使可调节亮度的第三代照光灯具多起来无频闪灯、3种波长色谱可调灯，放射远红外光灯等具备保护视力功能的灯具也开始推出市场 多功能化：符合当前的消费时尚、集多种功能于一体的灯如床头兼作光敏自控灯、带八音盒台灯等，是近年另一需求特点 节能环保：新推出的高科技无频闪书写灯，光线平稳并可节能源50%，这种灯具很受消费者的欢迎环保是灯具生产技术的崭新主题，显示人们对居室生态环境的重视，这亦是未来家居照明的主要发展方向。

国际灯具行业现代化产品设计的潮流是：减少产品的尺寸，以减少材料的投入；现代社会对产品的开以制造最重要的着眼点是“经济”和“环境保护”照明产品最好能体现这一潮流的是紧凑荧光灯，细管径，超细管径直管荧光灯和无汞的射频(RF)或微波(MW)激发的硫灯紧凑型荧光灯直径和尺寸，它们的形式多种多样用途也十分广泛一般来说，它们有5倍于白炽灯的光效和8倍于白炽灯的寿命因此，它们是绿色照明工程的推荐产品，使用紧凑型荧光灯的灯具也日益多见第2章 课程设计的方案2.1 概述本文提出了一种基于AT89C51单片机的彩灯控制方案，实现对LED彩灯的控制本方案以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在主控模块上设有4个按键和8个LED显示器，可以有多种闪光模式 2.2 系统组成总体结构利用单片机设计，框图如图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 利用单片机设计结构框图LED彩灯系统包括5大部分，即闪烁系统，脉冲震荡系统，核心控件（89C51主控模块），复位电路主控模块，具有控制功能，闪烁系统是受控模块，上面有16个LED灯及16个电阻。

核心控件主要由89C51芯片组成，是整个彩灯循环系统的核心，是控制彩灯循环闪烁等等一切功能的部件复位开关连接控制器的RST端，实现复位控制根椐彩灯的亮灭规律，为了便于控制，决定采用移位型系统方案即用移位寄存器模块的输出驱动彩灯，彩灯亮，灭和花型的转换通过改变移位寄存器的工作方式来实现16路彩灯需要移位寄存器模块的规模为16位，但为了便于实现花型4的演示花型，将其分为左，右两个8位移位寄存器模块LSR8和RSR8由按键控制功能的流水灯,其中的LED采取共阳极接法，通过依次向连接LED的Ｉ/Ｏ口送出低电平，可实现题目要求的功能第3章 硬件设计3.1 单片机最小系统设计3.1.1 单片机选择本次设计选择AT89C511）AT89C51单片机硬件结构：AT89C51是一种低功耗、低电压、高性能的八位CMOS单片机，片内有一个4KB的FLASH可变成可擦除只读存储器（FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory），它采用了CMOS工艺和ATMEL公司的高密度非易失性存储器技术，而且其输出引脚和指令系统都与MSC-51兼容片内置通用8位中央处理器（CPU）和FLASH存储单元，片内的存储器允许在系统内改变程序或用常规的非易失性存储器编程。

因此，AT89C51是一种功能强、灵活性高且价格合理的单片机，可方便的应用于各种控制领域2）主要特性：1. 与MCS-51产品指令系统兼容2. 4K字节可编程闪烁存储器3. 寿命：1000写、擦循环4. 数据保留时间：10年5. 全静态工作：0Hz-24Hz6. 三级程序存储器锁定7. 128*8位内部RAM8. 32可编程I/O线9. 两个16位定时器、计数器10. 6个中断源11. 可编程串行通道12. 低功耗的闲置和掉电模式13. 片内振荡器和时钟电路（3）管脚说明：VCC（40）：供电电压，其工作电压为5VGND(20):接地P0端口（P0.0-P0.7）:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据、地址的第八位再LFASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高P1端口（P1.0-P1.7）：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能够接收4TTL门电流P1口管脚写入1后，被内部上拉为高电平，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

再FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收P2端口（P2.0-P2.7）：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流这是由于内部上拉的缘故P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号P3端口（P3.0-P3.7）：P3口管脚是一个带有内部上拉电阻的8位的双向I/O端口，可接收输出4个TTL门电流当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入作为输入端时，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如表1所示P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号复位RST(9)：复位输入在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引脚时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，51芯片便循环复位。

复位后P3.0-P3.7口均置1，引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为ROM的00H处开始运行程序复位操作不会对内部RAM有所影响ALE/(30)：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。