2009级电子信息工程单片机课程设计报告设计题目单片机彩灯控制器的设计姓名及学号学院专业班级指导教师2018年5月6日计算机类课程设计任务书院(系>物电学院专业班级通信103班学生姓名邰康园一、计算机课程设计题目多路彩灯控制器的设计二、计算机课程设计工作自 2018 年 10月 27日起至 2018 年11月22日止三、计算机课程设计进行地点:物理与电信工程学院实验室四、计算机课程设计的内容要求：1、彩灯控制器能产生六中不同的花型。
2、花型刻自动变化，循环往复。
3、彩灯变化得快慢可以选择。
4、课设报告要格式正确，文字流畅，概念准确，逻辑严密；软件设计要有完整的源程序。
指导教师陈正涛系(教研室>通信工程系接受论文 (设计>任务开始执行日期2018年10月23日学生签名目录1前言62彩灯控制器系统方案的选择73 硬件电路设计93.1 总体方案93.2 单元电路设计103.2.1 直流稳压电源103.2.2 单片机最小系统103.2.3 按键控制电路113.2.4 LED显示电路124 软件设计145系统调试166 设计总结17参考文献 (18)附录19附录一原理图19附件二 PCB20附录三程序21附录四元件清单25附录五实验成果图 (26)多路彩灯控制器的设计邰康园<陕西理工学院物理与电信工程学院通信103班，陕西汉中 723003）指导教师：陈正涛【摘要】近年来，彩灯对于美化、亮化城市有着不可轻视的重要作用。
因此作为城市装饰的彩灯需求量越来越大，对于彩灯的技术和花样也越来越高。
目前市场上各式各样的LED灯多半是采用全硬件电路实现，存在电路结构复杂，功能单一等局限性，因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。
本文介绍了一种简易彩灯控制系统的软硬件设计过程，以AT-89S52单片机为控制中心与辅助硬件电路相结合，利用软件实现对LED灯的控制。
本系统具有电路结构简单，操作容易，硬件少，成本低等特点。
【关键词】LED彩灯；AT-89S52单片机；彩灯控制器Design of multiple lights controllerTai Kangyuan<Grade10,Class3,Major of Communication Engineering,School of Physics andTelecommunication Engineering of Shannxi University of Techology,Hanzhong723000,China ）Tutor:Chen Zhengtao【Abstract】In recent years,the lights for landscaping,lighting city has understimates the important role.According ,as the city lights of an Increasing demand for decorated with colored lights,the technology and synchronized more is also high.The various styles on the market at present LED lights mostly adopts full hardware circuit implementation ,existing circuit is complex,single function etc limitations,so it is necessary to improve the existing lights controller.This paper introdues a kind of simple LED lights control system with the hardware and software design processm89-S52 microcontroller as the master AT-core and auxiliary hardware circuit rand the software realize combining of LED lights for control.This system has a circuit it simple in structure ,easy for operation ,hardware and low costs less .【Key words】LED lights 。
AT-89S52。
Lights controller1前言本次电彩灯控制器使用220v的交流电源电源，采用变压器将220v的高压电转化为9v的低压直流电对单片机供电，通过单片机电路的控制实现彩灯彩灯的花样变化及对彩灯花样切换的控制。
其主要以AT-89S52单片机为控制中心，再加上MAC97A6、S8550、按键、数码管、电阻、电容这些器件组成一个彩灯控制电路，操作简单，接通电源即可工作。
具有电路结构简单、操作容易、硬件少、等特点。
下面主要我们针对我们设计的彩灯控制器的功能、原理、设计思路、调试等方面做了个系统的介绍。
2彩灯控制器系统方案的选择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1-1所示。
图1-1彩灯循环控制器硬件框图方案二：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1-2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9V直流电源电路和供市电彩灯工作的220V交流电源组成组成。
图1-2单片机彩灯循环控制系统硬件框图此设计方案中单片机的P1.2到P1.7口接8路按键控制电路，实现彩灯花型的切换功能；单片机上的P0和P2口接十六路市电彩灯电路，显示彩灯循环情况。
结合设计任务书比较以上两种方案可知：利用电子电路装置控制，其电路不很复杂，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。
采用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。
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 硬件电路设计3.1 总体方案下图为彩灯控制器的基本原理图，如图3-1所示，以单片机为控制中心，在将单片机芯片装上之前就把程序写入到芯片中。
，当电源接通知后，按下S9，单片机的电路复位，此时若按下S1，则为自动交替花样循环；若按下S1则手动控制，再在S2~S8六种不同的花样中选择一种中花样。
同时数码显示管会显示出我们是采用的手动选择还是自动循环及所选用的是花样几。
这都是由单片机根据我们选择的情况而调用相应的程序。
最后再通过8550的开关作用及MAC97A6双向可控硅的的控制，实现彩灯模块花样的变化。
图3-1硬件原理图3.2 单元电路设计3.2.1 直流稳压电源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！本工程直流稳压电源为+5V。
如图4-1所示。
图4-1 直流电源电路3.2.2 单片机最小系统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4-2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。
本设计采用方式为上电自动复位功能。
电路如下图所示。
17161213141512345678293011101G N S W -P B图4-2 单片机最小系统3.2.3 按键控制电路按键控制电路<如图4-3所示）是由8个按键开关构成的。
他们分别接在单片机AT89S52的P1.2到P1.7口,D1,D2用于显示所选为手动花样切换还是自动花样切换，按键S2~S8为手动花样选择键，数码管显示花样方式，由于P3口得电流过小，不足以驱动数码管，所以加上拉电阻。
当下一键时，单片机会根据所按下的键调用相应的程序来实现高低电平的转换，从而使数码管显示按键信息及实现对彩灯的控制。
S W -P B图4-3 按键控制电路3.2.4 LED 显示电路市电彩灯显示电路(如图4-4所示>，是由16个25W 市电彩灯、32个电阻、及8550和MAC97A6构成的电路。
8550起开关作用，为使市电彩灯能正常工作，在J1口接入220V 的交流电源。
8550的基极对应的接到单片机的P0及P2端口。
通过软件编程对P0及P2口输出高低电平来实现不同的闪烁花型。
84 软件设计单片机的应用系统由硬件和软件组成，上述硬件原理图搭建完成上电之后，我们还不能看到多控制、多闪烁方式的LED灯系统循环点亮的现象，我们还需要编写程序控制单片机管脚电平的高低变化，来实现市电彩灯的明灭。
软件编程是多控制、多闪烁方式市电彩灯灯系统中的一个重要的组成部分，是本设计的重点和难点。
下面,我将阐述多控制、多闪烁方式的LED灯系统是如何实现6种不同的花样变化的。
图5-1按键扫描流程YN YY图5-2主程序流程图本设计是以单片机AT89S52为核心控制16个LED的6种不同的花样的变换。
硬件电路如图附录1所示，16个LED相当于分别接在单片机的P0.0－P0.7及P2.0~P2.7接口上，当端口输出“1”时，8550相当于开关处于导通状态，使LED通电。
当输出“0”时，LED灯熄灭。
由于使用汇编语言写程十分的杂，所以我们采用了C语言来设计程序。
程序启动时跳转到键盘判断模块程序中，，循环检测直到有按键按下的时候，程序转去相对应按键的彩灯显示的花型模块。
具体程序流程如图5-1<按键扫描流程）和图5-2<主程序流程）所示。
5系统调试<1）调试工具①万用表②9V直流电源<2）调试环境①地点：实验室②室温：20 ℃<3）测试过程当我们把硬件焊接等工序完成之后便开始进行测试，首先是测试了位于单片机之前的部分，在电源一接近的地方就出现了短路的情况，但我们仔细检查，不关是元件在焊接还是电路线都没出现问题，最后在老师的帮助下才知道是元件的正负极接反，待重接之后我们又继续进行检测，通电之后又发现数码显示管有一线始终没亮过，在我的观察下发现有短线的情况，在补接之后，单片机的前部分测试完毕。
