单片机 彩灯控制器的设计
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目录1 引言 (1)2 设计方案的比较与选择 (2)2.1 设计任务与要求 (2)2.2 方案的论证和选取 (2)3 硬件电路的设计 (5)3.1 单片机系统设计框图 (5)3.2 单片机外围电路 (6)3.3 时钟电路 (7)3.5 按键电路 (9)3.6 ISP下载口电路 (9)3.7 LED彩灯显示电路 (10)3.8 12864液晶电路 (10)3.9 音乐播放电路 (12)3.10 直流稳压电源电路 (13)4 系统软件设计 (14)4.1 单片机系统设计主程序流程图 (14)4.2 音乐产生程序 (18)4.3 定时器子程序设计序 (20)4.5 液晶显示子程序 (27)5 结束语 (31)参考文献 (32)附录 (33)致谢 (48)摘要随着人们生活环境的不断改善和美化,在许多场合可以看到彩色霓虹灯。
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。
本篇设计为基于单片机的音乐彩灯控制器,它是指彩灯能随着音乐信号地变化而变化的一种控制电路。
本文详细论述了音乐彩灯控制器的硬件原理电路,包括振荡、时钟、复位等模块电路。
以及如何在硬件电路的基础上通过单片机进行软件编程最终实现音乐彩灯的同步控制。
关键词:音乐;彩灯;同步控制AbstractAs people living environment of continuous improvement and beautification, in many occasions can see color neon lights. LED lights because of its abundant light color, low cost and simple control characteristics and has been widely used. This design is based on single chip music lights controller, it is to point to lights can along with the input music signal changes to a control circuit. This paper discusses the music lights controller hardware principle circuit, including oscillation, filtering and reset circuit module. And how in hardware circuit based on MCU is through software programming ultimately realize music lights synchronous control.Key words:music; Lights; synchronous control1 引言目前,基于彩灯控制器的设计的方法很多,有利用单片机控制的、有利用传感器控制的,还有利用EDA控制的等等。
51单片机彩灯控制器的设计一、设计目的单片机彩灯控制器是一种能够通过控制程序实现RGBLED灯光颜色和亮度变化的设备。
其设计目的是实现LED的多彩灯光效果,丰富室内环境,提高生活品质。
二、硬件设计1.单片机选择在设计彩灯控制器时,我们选择了常用的8051单片机作为控制芯片。
8051单片机拥有丰富的外设资源,易于编程控制,并且具有较高的稳定性和可靠性。
2.RGBLEDRGBLED是一种由红、绿和蓝三个LED灯组成的组合灯,可以通过控制不同颜色的LED来实现丰富多彩的灯光效果。
在设计中,我们选用了高亮度的RGBLED,以确保灯光效果的良好。
3.驱动电路为了驱动RGBLED,我们设计了一套驱动电路,其中包括三个恒流驱动电路和三个PWM调光电路。
恒流驱动电路可以确保LED的电流稳定,而PWM调光电路可以实现LED的亮度调节。
4.控制电路控制电路主要由单片机、按键、显示屏等组成。
通过单片机控制按键输入,并根据用户需求调整LED的颜色和亮度。
同时,显示屏可以实时显示LED的参数信息,方便用户操作。
5.电源彩灯控制器的电源一般采用直流5V供电,可以通过USB接口或者外部电源适配器来供电,以满足不同环境下的使用需求。
三、软件设计1.系统架构我们将彩灯控制器的软件设计分为三个模块:按键输入模块、LED控制模块和显示模块。
按键输入模块负责接收用户的按键输入,LED控制模块根据用户输入控制LED的颜色和亮度,显示模块实时显示LED的参数信息。
2.按键输入模块按键输入模块主要负责检测用户按键的状态,并根据按键的状态进行相应的处理。
例如,当用户按下“颜色+/颜色-”按键时,按键输入模块会向LED控制模块发送指令,控制LED颜色的变化。
3.LED控制模块LED控制模块负责控制RGBLED的颜色和亮度。
当接收到按键输入模块发送的指令时,LED控制模块会根据指令调节LED的PWM值,实现LED 颜色的变化和亮度的调节。
4.显示模块显示模块通过显示屏实时显示LED的参数信息,包括LED的颜色、亮度等参数。
单片机彩灯控制器课程设计一、课程目标单片机彩灯控制器课程设计旨在让学生掌握以下知识、技能及情感态度价值观:1. 知识目标:(1)了解单片机的硬件结构,理解各部分功能及相互关系;(2)掌握单片机编程的基本方法,学会使用C语言编写程序;(3)掌握单片机与外围电路的接口技术,了解彩灯控制原理。
2. 技能目标:(1)能够运用所学知识设计简单的单片机彩灯控制器;(2)能够分析并解决彩灯控制器在运行过程中出现的问题;(3)培养团队协作能力和动手实践能力。
3. 情感态度价值观目标:(1)培养学生对单片机及电子制作的兴趣,激发创新精神;(2)培养学生严谨、认真的学习态度,提高解决问题的自信心;(3)培养学生关注社会、关爱他人的责任感,使其认识到科技对生活的影响。
课程性质:本课程为实践性较强的课程,要求学生在理论学习的基础上,动手实践,培养实际操作能力。
学生特点:学生处于高年级阶段,已具备一定的电子知识和编程基础,具有较强的求知欲和自主学习能力。
教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,以学生为主体,教师为主导,引导学生通过自主探究、团队合作等方式完成课程任务。
在教学过程中,关注学生的学习成果,及时进行评估与反馈,确保课程目标的达成。
二、教学内容根据课程目标,教学内容分为以下三个部分:1. 理论知识学习:(1)单片机硬件结构:介绍单片机的内部结构、工作原理及性能特点,关联教材第3章;(2)C语言编程:学习单片机编程基础,掌握C语言语法,关联教材第4章;(3)接口技术:了解单片机与外围电路的连接方法,学习彩灯控制原理,关联教材第6章。
2. 实践操作:(1)设计简单的单片机彩灯控制器:根据理论知识,动手设计并搭建彩灯控制器,关联教材第7章;(2)程序编写与调试:编写彩灯控制程序,进行调试与优化,关联教材第8章;(3)团队协作:分组进行项目实践,培养团队协作能力。
3. 教学进度安排:(1)第1周:理论知识学习,了解单片机硬件结构、C语言编程基础;(2)第2周:理论知识学习,学习接口技术及彩灯控制原理;(3)第3-4周:实践操作,设计、搭建彩灯控制器,编写程序并进行调试;(4)第5周:团队协作,项目总结与展示。
任务书以单片机为核心,设计一个节日彩灯控制器控制24个LED灯:P1.2—开始,按此键则灯开始流动(由上而下)。
P1.3—停止,按此键则停止流动,所有灯为暗。
P1.4—上,按此键则灯由上向下流动。
P1.5—下,按此键则灯由下向上流动。
目录1.引言2.工艺过程3.系统控制要求4.方案论证5.系统电路设计6.系统软件设计7.系统程序设计8.连接调试9.心得10.致谢11.参考文献附录1.引言随着人们生活环境的不断改善和美化,在许多场合可以看到彩色霓虹灯。
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,用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。
特别是每当节日的到来,节日彩灯更是到处都看的到。
节日彩灯已成为生活中不可缺少的装饰物。
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。
本文以AT89C51单片机为控制核心,采用模块化的设计方案,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。
按键可以在彩灯使用的时候选择不同的亮法,使彩灯变化多样,键一可以使彩灯依次循环点亮,健二可以使彩灯从左到又从右到左循环点亮,三号键使两端灭,中间亮,再对半交替亮,然后再奇偶亮。
通过按键能方便使用者选择不同样的亮法。
节日彩灯使生活中常常用到的装饰物品,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。
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。
彩灯控制器主要是通过电路产生有规律变化的脉冲信号来实现彩灯的各种变化,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。
本文以AT89C51单片机为控制核心,采用模块化的设计方案,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P1.2键使灯开始流动;按P1.3键则停止流动;按P1.4键则灯由上向下流动;按P1.5键则灯由下向上流动。
实验一单片机彩灯控制器的电路设计与仿真一、实验要求仿照图1-1在Proteus中绘制一个基于89C51的流水灯控制器电路,开关可以控制流动的方向,拨码开关可以调整流动的快慢。
二、实验目的(1)学会使用Proteus ISIS绘制硬件电路图,掌握加载程序和仿真运行等基本操作。
(2)理解通过程序控制单片机的输人输出。
(3)掌握Keil uVision2软件的启动方法和使用的基本步骤。
(4)了解编译过程中产生的不同类型的文件及其作用。
(5)掌握查看和修改MCS-51单片机内部资源的操作方法。
(6)学习Keil uVision2常用热键的使用。
三、实验步骤1.在Proteus ISIS中设计硬件电路(1)创建新的设计。
建议以文件名“1-1”保存在对应的文件夹下,如“D:\MCU\CH1 \EX1-1"下。
(2)利用关键字或分类检索的方法将电路原理图中需要的元器件挑选至对象选择列表,主要元件可参照表1-1,然后依次选中在设计区单击,放入电路图。
(3)从模型选择工具栏的终端(Terminal)模型中将地线端子(Ground)和电源端子(Power)放置到电路中。
(4)连接电路原理图,可参考图1-1单片机彩灯控制电路。
表1-1 单片机彩灯控制器元器件清单图1-1单片机彩灯控制电路2.编辑源程序,添加源程序并构造目标程序若有现成的目标程序,此步可跳过。
第一种方法(无程序调试软件Keil uVision2时使用):(1)用记事本编辑以下源程序(注意,所有标点均为英文符号,不能用中文标点,分号及其后的注释可以不写,用文件名1-1.asm): (无程序调试软件Keil uVision2时使用):(2)执行“Source”菜单下的“Add”命令添加程序“1-1.asm”,执行“Build All”命令构造目标程序“1-1.hex”。
(3)设置单片机属性。
双击“AT89C51”,在属性中设置“Program File”为目标程序“1-1.hex”。
单片机课程设计报告题目:彩灯控制器的设计专业:电气工程及其自动化班级:电气081学号:3080421034学生姓名:廖诗宇指导老师:王水鱼2010年秋季学期起止时间:2011年1月10日至2011年1月14日平时(10%)任务完成(30%)答辩(30%)课设报告(30%)总评成绩彩灯控制器设计一.系统功能及要求分析1)用8盏LED灯实现至四种以上的彩灯灯光效果。
2)通过输入按钮实现彩灯灯光效果的切换。
3)通过输入按钮实现暂停彩灯效果。
在暂停期间小灯全亮。
4)使用定时器实现通过89C51芯片控制LED。
使其显示出四种彩灯效果:自动先从上到下再从下到上。
自动分为从上到下和从上到下。
闪烁,先亮一.三.五.七,再亮二.四.六.八。
交替亮.,暂停时,小灯全亮。
二.方案设计及其说明以AT-89C51单片机作为主要控制器,与按键.显示器等硬件相结合.利用软件实现对LED彩灯进行控制.该系统特点有极小,硬件少,电路结构简单及容易操作等优点。
我们在实验中采用了一种基于AT-89C51单片机的彩灯控制方案。
本方案以AT-89C51单片机作为控制核心,与显示.驱动等模块组成主要控制模块,在主控模块上没有五个按键和8位LED显示器,根据用户需要可以编写若干种亮灯模式。
利用其内部定时器TD实现一个基本时间的定时中断,根据各种亮灯时间的不同需要,在不同的时刻输出灯亮或者灯灭的控制信号,然后驱动各种颜色的灯亮或者灯灭,整个系统龚做由软件控制运行,根据需要,用户可以在LED彩灯工作时通过主控模块上的按键来设定亮灯的时间和亮灯闪动的频率。
同时通过按键,可以实现工作模式切换的功能。
三.原理线路设计1.)原理线路(见打印图)2)工作原理说明通电后,接通开关1,系统经过初始化,会直接自动进入自动模式,即LED彩灯会自动顺序亮灯,而在自动模式下,用户根据自己需要选择其他手动模式,并且可以改变每种模式下的时间和频率的参数,本实验设定的默认延迟200MS,当开关2接通后会进入手动模式,手动模式下,有两种工作模式,当开关3断开断开时,LED灯会按照从上往下的顺序亮灯,最下方的灯亮后又会回到最上方的灯亮,当开关3接通时,LED灯则会按照从下到上的顺序亮灯。
基于单片机的彩灯控制器设计一、引言彩灯是一种可以调节颜色和亮度的灯光装置,被广泛应用于舞台灯光效果、建筑物装饰、商业广告、节日庆典等场合。
传统的彩灯控制器往往依赖于传感器和模拟电路实现,无法快速调节灯光效果,操作不方便。
为了实现更加灵活、方便的彩灯控制,本文将设计一款基于单片机的彩灯控制器。
二、系统设计本彩灯控制器系统设计基于单片机,通过单片机控制器实现对灯光的调节和控制。
系统硬件主要由单片机、彩灯模块、按键开关、显示模块和电源构成,软件主要由单片机程序编写实现。
1.单片机选择单片机是整个系统的核心控制器,选择合适的单片机至关重要。
根据给定的设计要求,选取具有较强处理能力和丰富外设接口的单片机。
一般来说,常用的51系列单片机和STM32系列单片机具备较好的性能和扩展能力。
2.彩灯模块设计彩灯模块是实现灯光调节的核心部分,可以使用RGBLED灯珠或者是WS2812灯带等灯光模块。
通过控制彩灯模块的亮度和色彩来实现不同的灯光效果。
3.按键开关设计通过按键开关来切换不同的灯光模式,实现系统的开关和功能选择。
可以设计多个按键开关,分别对应不同的灯光模式,通过按下不同的按键实现灯光模式的切换。
4.显示模块设计为了方便用户了解灯光的当前状态和模式选择,可以使用OLED显示模块或者数码管显示模块来实现数据的显示。
5.电源设计由于彩灯模块通常需要较高的驱动电流,所以需要提供稳定的电源。
可以采用电池供电或者是AC-DC转换器等方式,确保系统稳定运行。
三、系统实现1.程序设计通过单片机编程实现对彩灯的控制和灯光模式的切换。
根据不同的按键输入,设置对应的灯光参数和模式,通过单片机的I/O接口控制彩灯模块的亮度和色彩。
2.硬件连接按照设计要求,将单片机、彩灯模块、按键开关、显示模块和电源连接起来。
通过对应的引脚和接口进行连接,确保系统正常运行。
四、总结本文设计了一款基于单片机的彩灯控制器,通过单片机编程实现对彩灯的控制和灯光模式的切换。
单片机课程设计(论文)-LED彩灯控制器题目:基于单片机的LED彩灯控制器设计与实现摘要:随着科技的不断发展,LED彩灯在现代生活中的应用越来越广泛。
本课程设计旨在设计和实现一种基于单片机的LED彩灯控制器,能够根据用户需求控制LED彩灯的颜色、亮度和模式等参数,实现照明、装饰和氛围营造等多种功能。
关键词:单片机、LED彩灯、控制器、颜色、亮度、模式1. 引言随着人们对照明需求的日益增长,彩色LED灯越来越受到人们的喜爱。
传统的彩色LED灯通常需要手动调节开关和旋钮来改变颜色和亮度,操作不够方便。
因此,设计一种基于单片机的LED彩灯控制器成为了迫切的需求。
2. 设计思路与方法本课程设计采用单片机作为主控制器,通过串口通信与电脑进行数据传输。
通过程序设计,实现用户对LED彩灯的颜色、亮度和模式等参数进行控制。
设计主要包括硬件设计和软件设计两个方面。
2.1 硬件设计硬件设计包括电路图设计和电路元器件的选择。
电路图设计主要包括单片机、LED灯、按键等元器件的连接方式。
根据设计要求,选择适当的电路元器件并进行连线。
2.2 软件设计软件设计主要包括单片机的程序设计和上位机的图形界面设计。
程序设计采用C语言进行编写,利用单片机的定时器和定时中断实现彩灯的颜色和亮度的控制。
上位机的图形界面设计通过GUI软件实现,提供简单直观的操作方式。
3. 实验与结果分析通过实验验证,LED彩灯控制器实现了对彩灯颜色、亮度和模式的控制功能。
用户通过上位机的图形界面,可以选择不同的颜色和亮度,并设置自动模式或手动模式。
实验结果表明,LED彩灯控制器具有良好的实用性和稳定性。
4. 总结与展望本课程设计通过设计和实现了一种基于单片机的LED彩灯控制器,实现了对LED彩灯的颜色、亮度和模式的控制。
该控制器具有操作简便、功能实用等特点,具有很好的应用前景。
在今后的研究中,可以进一步完善LED彩灯控制器的功能,提高其性能和稳定性,以满足用户更多的需求。
节日彩灯控制器一、设计目的1、了解节日彩灯控制器的工作原理2、掌握按键输入的消抖处理程序和延时程序的编写3、掌握电路板的实物焊接二、设计内容1、设计4个按键S17、S18、S19、S20,S17—开始,按此键则灯开始流动(由上而下)。
S18—停止,按此键则停止流动,所有灯为暗。
S19—上,按此键则灯由上向下流动。
S20—下,按此键则灯由下向上流动。
2、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。
3、要求做出实物。
三、电路及连线设计图1电路图1、所需元器件1)电阻:10KΩ(1个)、200Ω(8个)、500Ω(2个)2)电容:10μF(1个)、30pF(2个)3)LED灯(8个)、按钮(4个)、晶振(12MHZ)四、使用说明1、使用5V电源供电2、按启动键S17,开始从右到左依次循环点亮3、按第一个转换键S19,灯变为从左到右依次循环点亮4、按第二个转换键S20, 灯变为从右到左依次循环点亮5、按停止按键S18,灯停止循环,全部熄灭五、流程图设计图2程序流程图六、程序设计如下org 00hljmp startorg 30hstart: mov p3,#0ffhjnb p3.3,kaishisjmp startstop: mov p1,#0ffhsjmp startkaishi: mov p1,#0fehlcall delayloop: mov a,p1rl amov p1,alcall delayjnb p3.2,stopjnb p3.1,kaishi ;判断有没有3号键按下jnb p3.0,fansjmp loopfan: mov p1,#07fhlcall delaylop: mov a,p1rr amov p1,alcall delayjnb p3.2,stopjnb p3.1,kaishi ;判断有没有3号键按下sjmp lopdelay: mov r6,#200 ;(4*250+3)*200+2=0.2sloop2: mov r7,#250loop1: nopnopdjnz r7,loop1djnz r6,loop2retend七、设计总结:感谢学校安排这次单片机小学期,让我们有了将理论与实践同步的机会。
51单片机彩灯控制器的设计一、引言彩灯控制器是一种用于控制多个彩灯的设备,可以通过控制器改变灯光的亮度、颜色和闪烁等效果。
本文将介绍使用51单片机设计的彩灯控制器。
二、设计目标与需求1.控制多个彩灯:控制器需要具备控制多个彩灯的能力,能够同时控制彩灯开关、亮度和颜色等。
2.节约成本:设计需要尽量简化硬件电路,减少成本。
3.方便使用:控制器需要易于操作,提供用户友好的界面和操作方式。
三、硬件设计1.单片机选择:本设计选择了常用的51单片机作为主控芯片,其具备较强的计算和控制能力。
2.输入设备:采用4x4矩阵键盘作为输入设备,通过矩阵键盘可以方便地输入控制指令和参数。
3.输出设备:使用数字电路和三极管驱动电路实现对多个彩灯的控制,通过PWM技术控制灯光的亮度。
4.通信接口:设计可选装串口通信接口,以便将控制器与其他设备连接。
四、软件设计1.系统框图:彩灯控制器的软件框图如下:```主程序├4x4矩阵键盘扫描功能├彩灯控制函数├开关控├亮度控└颜色控└串口通信功能(可选)```2.矩阵键盘扫描功能:通过扫描矩阵键盘,获取用户输入的按键信息,并根据按键信息触发相应的彩灯控制功能。
3.彩灯控制函数:实现对彩灯开关、亮度和颜色等参数的控制。
-开关控制:根据用户输入的指令,控制彩灯的开关状态。
-亮度控制:使用PWM技术控制彩灯的亮度,根据用户输入的亮度参数设置对应的PWM占空比。
-颜色控制:根据用户输入的颜色参数,控制彩灯的颜色。
可以通过RGB色彩模型实现颜色变化。
4.串口通信功能(可选):通过串口通信接口,实现与其他设备的通信,可以通过串口发送控制指令和接收反馈信息。
五、总结本文介绍了使用51单片机设计的彩灯控制器。
通过合理的硬件设计和软件设计,实现了对多个彩灯的控制。
控制器具备控制开关、亮度和颜色等功能,简化了硬件电路,节约了成本。
同时,控制器还提供了用户友好的界面和操作方式,方便使用。
设计还可选装串口通信接口,实现与其他设备的通信。
辽宁工业大学单片机原理及接口技术课程设计(论文)题目:彩灯控制器设计院(系):电气工程学院专业班级:学号:学生姓名:指导教师:起止时间:摘要近年来,彩灯在美化城市中起着不可忽视的主要作用。
因此作为城市、家庭装饰品的彩灯的需求越来越大,当然对于彩灯的技术和彩灯显示的花样等也越来越高。
但是目前市场上各式各样的LED灯多半是采用全硬件电路实现,这样的设计电路复杂、功能单一和成本高等局限性。
所以本设计采用AT89C51单片机作为核心部件,与按键、开关等较少的辅助硬件电路相结合,利用软件实现对24个LED彩灯进行控制,根据用户需要可以编写若干种亮灯模式。
本设计具有体积小、硬件少、电路结构简单、适用场合广、易操作、成本低、节约资源。
关键词:单片机AT89C51;彩灯控制;;关键词4目录第1章绪论 (1)1.1彩灯发展来源 (1)1.2国内外发展现状 (1)1.3存在问题和解决方案 (2)第2章课程设计方案 (2)2.1概述 (2)2.2系统任务分析 (2)2.3方案确定 (2)2.4主要器件选择 (3)2.4.1 单片机的选择 (3)2.4.2 数据存储的选择 (3)第3章硬件设计 (5)3.1单片机最小系统设计 (5)3.2按键电路 (6)3.3显示电路 (7)3.4数据存储电路 (7)3.5电源转换电路 (8)第4章软件设计 (10)4.1系统总体图 (10)4.2彩灯四级闪烁控制程序 (11)4.3彩灯十级递增递减闪烁控制程序 (12)4.4彩灯显示方式 (12)第5章系统模拟调试结果及说明 (14)第6章误差分析 (16)第7章课程设计总结 (17)参考文献 (18)附录Ⅰ:硬件总电路图 (19)附录Ⅱ:系统程序 (20)第1章绪论1.1彩灯发展来源彩灯,又名花灯,是中国普遍流行,具有极高艺术价值的汉族传统工艺品。
彩灯艺术也就是灯的综合性的装饰艺术。
中国彩灯,饮誉古今;自贡灯会,久负盛名。
随着社会生产力的发展,人类开始用动植物和矿物的油蜡来作采光的灯。
《周礼、司恒氏》载“凡邦之大事,供烛庭燎、烛麻烛也”,可见,周朝就有了烛灯。
到了战国,灯的制造工艺蓬勃发展,这在屈原《楚辞》中就有所表述:“兰膏明烛华铜错”。
汉代是铜灯制作的鼎盛时期。
《西京杂记》载:“汉高祖入咸阳宫,秦有青玉五枝灯,高七尺五寸,下作蟠螭,口衔灯,燃则鳞甲皆动,焕炳若列星盈盈。
””到了唐朝,元宵放灯发展成盛况空前的灯市,京城“作灯轮高二十丈,衣以锦绮,饰以金银,燃五万盏灯,簇之如花树”。
这之后,各地花灯活动尤为盛行。
1.2国内外发展现状中国古代彩灯文化就有了很大的发展,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,传统的制灯工艺和现代科学技术紧密结合,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,自贡灯会这门古老的艺术更加绚丽多彩。
中国彩灯在国内外已声名鹊起,先后得到国内外数十个地区和城市的邀请,还将继续赴国内外展出。
2005年9月1日,德国慕尼黑奥林匹克体育场成了灯的海洋,中国自贡大型灯展在这里隆重开幕。
自贡灯展气势之磅礴,灯组之奇巧,工艺之精湛,地方风情之浓烈,令来宾们叹为观止。
观众穿过迎宾门,只见满目的灯山光海、珠阁琼楼、龙游凤舞,21组大型彩灯组成了灯彩的大观园,灯光的交响诗。
那些根据中国名胜、古典名著、神话传说等题材制作的大型彩灯如天坛、九龙壁、西游记场景、七仙女与董永、十二生肖、八仙过海、刘姥姥进大观园、巨大的瓷龙灯、孔雀开屏等等,无不让德国观众惊叹中国彩灯的精美壮观以及自贡人巧夺天工的构思和技艺。
流连在灯廊灯亭中,倘佯在灯树灯花下,使来宾们宛如步入梦幻般的境界。
彩灯在世界各地得到了很大的应用,已经成为人们日常生活中的一种装饰用品,它美观大方,尤其在节日期间,倍增节日气氛。
它蕴涵着丰富的文化底蕴,被广泛地应用于各种店面的装饰。
变换无穷的彩灯样式,给城市增添活力,吸引着人们的注意力,深受人民的喜爱。
在日常生活中,人们还将彩灯摆放成各种图案,增添美感。
在技术方面,大多数彩灯都是全硬件设计,但是随着电子技术的发展,应用系统向着小型化、快速化、大容量、重量轻的方向发展,单片机技术的应用引起电子产品及系统开发的巨大变革,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”;单片机或者PLC的应用也是当前的主流。
1.3存在问题和解决方案虽然彩灯在的发展有利很长的时间,并且得到了很大的发展,到目前的国内外彩灯的应用已经进入了人们最普通的日常生活中,各式各样的彩灯层出不穷,花样各式各样,为节日等活动增加了气氛,深受人们的喜爱。
但是目前市场上各式各样的LED灯多半是采用全硬件电路实现,这样的设计电路复杂、功能单一和成本高等局限性。
在自动化空前发展的新世纪,这样的设计最终会被前进的潮流所遗忘,所以本设计采用单片机AT89C51作为核心元件,在开关、按钮的配合下通过软件设计控制彩灯的闪烁快慢和点亮的图案。
并且自编的灯光显示方式可以储存,掉电不丢失。
本设计具有体积小、硬件少、电路结构简单、适用场合广、易操作、成本低,很好的解决了全硬件电路的缺点。
第2章课程设计方案2.1概述本设计是基于AT89C51单片机的彩灯控制系统,实现对LED彩灯的控制。
本方案以AT89C51单片机作为主控核心,与键盘模块、彩灯开关控制模块和数据存储模块组成核心主控制模块。
在主控模块上设有6个按键、4个开关和32个LED 显示器,彩灯闪烁速度可以改变,24个彩灯显示方式也可以改变。
2.2系统任务分析本设计主要设计可对户外装饰用彩灯进行控制的控制器,具有以下功能:灯光闪烁的快慢可以用四个开关控制,即控制四级快慢,如当s1合上时,灯光亮闪最慢,当s4合上时,灯光亮闪最快;灯光闪烁的快慢还可采用两个按键(“+”键和“—”键)的方式控制灯光快慢亮闪显示,控制十级速度(1~9),每按一下“+”键,级数加1,灯光流动速度逐级加快;每按一下“-”键,级数减1,灯光流动速度逐级减慢;可工作于自编的灯光显示方式,按下相应编码,彩灯以对应的显示方式显示;自编的灯光显示方式可存储,掉电不丢失。
要求手动选择彩灯闪烁速度,所以,我们采用4个开关与单片机的P1口连接来控制彩灯闪烁速度的不同,通过检测按键接口电平的高低来判断开关是否闭合,从而选择彩灯的闪烁速度。
再选择两个按键来控制十级彩灯闪烁速度,通过一个按键来增加彩灯闪烁速度,另一个按键来降低彩灯的闪烁速度。
另外还必须有4个按键来选择彩灯显示方式,按下不同的按键,彩灯的显示方式不同。
此外还必须有LED显示电路,我们采用P1口作为输出,连接3个74LS573以及二十四个小灯进行控制。
2.3方案确定本设计系统采用AT89C51八位机作为核心单元进行控制。
采用开关选择灯光闪烁的快慢,4个开关接到单片机的P0口,还可以通过键盘实现灯光闪烁的快慢的十级控制,另个按键分别是闪烁加快键和闪烁减慢键。
并且自己可以编写4种显示方式,在按下相应的键后会显示不同的图案,并且这些自编的灯光闪烁方式通过ROM存储。
系统框图如图2.1所示。
图2.1 系统总体方案图2.4主要器件选择本设计主要用到的器键有单片机、数据存储器、开关、按钮、键盘和灯,对这些器件的主要选择如下所述。
2.4.1单片机的选择本设计选择的AT89C51单片机是一种带4K字节FLASH存储器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能CMOS 8位微处理器。
是一种可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。
AT89C51 提供以下标准功能:4k 字节Flash 闪速存储器,128字节内部RAM,32 个I/O 口线,两个16位定时/计数器,一个5向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。
同时,AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU的工作,但允许RAM,定时/计数器,串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容,但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
AT89C51成为很多微机开发的主干,因为它的功能强大价格低廉,所以得到了广泛的应用。
2.4.2数据存储的选择24C16B 是一个有16kbit、2048字节的EEPROM存储器,其内部共分8块,每块 16页,每页16字节,其读写时序符合I2C规程,器件发送数据到总线上,则定义为发送器;器件从总线上接收数据,则定义为接收器,由主器件(MCU)控制总线,并产生串行时钟SCL,控制总线的传送方向,并产生开始和停止条件,24C16为从器件。
无论主从器件,接受1个字节后必须发送一个确认信号ACK。
读写时序主器件发出开始信号后,紧接着发送读写控制字节,格式1010B2 B1 B0W/R,其中最高4位1010是从器件为EEPROM时的代码,由Philips公司的CI2规程决定,B2、B1、B0是内部存储区8个块的选择位,W=0代表写命令,R=1代表读命令;主器件接收到应答位后再发送读写字节的绝对地址0xXXX(其实就是其所在块的相对地址,即发送0x0XX即可),接收到应答位后,主器件再发送要写的字节数据或是接收字节数据。
24C16B的主要参数如表1所示。
表1 24C16B主要参数第3章硬件设计3.1单片机最小系统设计AT89C51是一种最常用的单片机,带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器,并且带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器。
任何单片机都必须有最小系统,与单片机最小系统有关的几个引脚功能如下:①RST:复位输入。
当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。
②EA/VPP:外部访问允许。
当EA信号为低电平时,对ROM的读操作限定在外部程序存储器;而当EA信号为高电平时,则对ROM的读操作是从内部程序存储器开始,并可延至外部程序存储器。
③XTAL1:振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。
④XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。
复位是任何单片机的初始化操作,单片机要想从起始地址0000H运行,必须有可靠地复位电路。
同时复位电路很容易受到外界扰动,因此复位电路必须具有一定的抗干扰能力。