2022年单片机彩灯控制器的设计分析方案书.docx

精品学习资源2021 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掌握器的设计姓名及学号学院专业班级指导老师2021 年 5 月 6 日欢迎下载精品学习资源计 算 机 类课 程 设计 任 务书院 系>物电学院 专业班级 通信 103 班同学姓名 邰康园一、运算机课程设计题目多路彩灯掌握器的设计二、运算机课程设计工作自2021年 10月 27 日 起至 2021年 11 月 22 日止三、运算机课程设计进行地点: 物理与电信工程学院试验室四、运算机课程设计的内容要求：1、 彩灯掌握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挑选；4、 课设报告要格式正确，文字流畅，概念精确，规律严密；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>任务开头执行日期 2021 年 10 月 23 日同学签名欢迎下载精品学习资源目 录1 前言 62 彩灯掌握器系统方案的挑选 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 按键掌握电路 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 试验成果图26多路彩灯掌握器的设计邰康园<陕西理工学院物理与电信工程学院通信103 班，陕西 汉中 723003 ）指导老师：陈正涛【摘要】 近年来，彩灯对于美化、亮化城市有着不行轻视的重要作用；因此作为城市装欢迎下载精品学习资源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 灯多半是采纳全硬件电路实现，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掌握器进行改进；本文介绍了一种简易彩灯掌握系统的软硬件设计过程，以 AT-89S52 单片机为掌握中心与帮助硬件电路相结合，利用软件实现对 LED 灯的掌握；本系统具有电路结构简洁，操作简洁，硬件少，成本低等特点；【关键词】 LED彩灯； AT-89S52单片机；彩灯掌握器Design of multiple lights controllerTai Kangyuan<Grade10,Class3,Major of Communication Engineering,School of Physics and Telecommunication Engineering of Shannxi University of Techology,Hanzhong 723000,China）Tutor:Chen Zhengtao欢迎下载精品学习资源【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 fullhardware circuit implementation ,existing circuit is complex,single function etc limitations,so itis 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 前言本次电彩灯掌握器使用 220v 的沟通电源电源，采纳变压器将220v 的高压电转化为9v 的低压直流电对单片机供电，通过单片机电路的掌握实现彩灯彩灯的花样变化及对彩灯花样切换的掌握；其主要以 AT-89S52 单片机为掌握中心，再加上 MAC97A6 、S8550、按键、数码管、电阻、电容这些器件组成一个彩灯掌握电路，操作简洁，接通电源即可工作；具有电路结构简洁、操作简洁、硬件少、等特点；下面主要我们针对我们设计的彩灯掌握器的功能、原理、设计思路、调试等方面做了个系统的介绍；欢迎下载精品学习资源2 彩灯掌握器系统方案的挑选彩灯掌握器大致可分为两种方案实现；一种是利用电子电路装置掌握，另一种是采纳单片机掌握；方案一：依据设计任务要求介绍的彩灯掌握电路的基本组成，可以确定彩灯掌握器应由振荡电路、计数 / 时序安排电路、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；振荡电路控计译制数码电器器路LED 显示电路图 1-1彩灯循环掌握器硬件框图方案二：本方案主要是通过对基于单片机的多掌握、多闪耀方式的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，以单片机为核心掌握，由单片机最小系统 <时钟电路、复位电路、电源）、按键掌握电路、LED 发光二极管和 9V 直流电源电路和供市电彩灯工作的220V 沟通电源组成组成；欢迎下载精品学习资源时钟电路AT89S52单片机按键掌握电路欢迎下载精品学习资源复位电路LED 彩灯显示直流 9V 电源图 1-2单片机彩灯循环掌握系统硬件框图欢迎下载精品学习资源此设计方案中单片机的 P1.2 到 P1.7 口接 8 路按键掌握电路，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，显示彩灯循环情形；结合设计任务书比较以上两种方案可知：利用电子电路装置掌握，其电路不很复杂，制作相对较简洁点，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；采纳单片机掌握其优点是电路集成度高，工作原理简 单，清楚明白，自定义编程，掌握的图案花样多，移植性好等；综上，明显方案二各方面优越于方案一，以及为了表达专业优势，本次设计采纳其次种方案；3 硬件电路设计3.1 总体方案下图为彩灯掌握器的基本原理图，如图3-1 所示，以单片机为掌握中心，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，此时如按下 S1，就为自动交替花样循环；如按下S1 就手动掌握，再在 S2S8六种不同的花样中挑选一种中花样；同时数码显示管会显示出我们是采纳的手动挑选仍是自动循环及所选用的是花样几；这都是由单片机依据我们挑选的情形而调用相应的程序；最终再通过 8550 的开关作用及MAC97A6 双向可控硅的的掌握，实现彩灯模块花样的变化；DA11U2Vin3VoutQA9QA10QA11QA12QA13QA14QA15QA16D N GJ1R33R34R35R36R37R38R39R40C40.1uC5C6212C7B1R17B2R18B3R19B4R20B5R21B6R22B7R23B8R2412345678VCCCAIDENG19 1B2B3B4B5B6B7B8BP1.5J313579VCCJ2CAIDENG2 1PAIXIAPNA1IXIAN1 2BP921BB3B4B5B6B7B8B-S9C1W SRST P1.7 P1.6246810CON212345678ISP1k R50RSTR25R26R27R28R29R30R31R32R49934GNDB9B10B11B12B13B14B15JB416U1DS1VCCTR41R42R43R44R45R46R47QA2QA3QA4QA5QA6QA7QA8R48 2345678910K*8A139A238 A337 A436 A535 A634A733 A832S P0R0P01 P02P03 P04P05 P06P07ACECVP3.0/RXDP3.1/TXD P3.2/INT0P3.3/INT1 P3.4/T0P3.5/T1 P3.6/WRP3.7/RD1011121314151617R54 7R55 65R65075R65085R6509219ab cd ef gDP3QA15R6506485R6600560 10VCC5560ALE PSEN3029R51D1LEDVCCA3A4A5A6A7A8A921P20A1202P21A1213P22A1224P23A1235P24A1246P25A1257P26A1268P27P10P11 P12P13 P14P15 P16P1712345678R52 560560D2LEDA1A2P1.5P1.6 P1.7R1R2R3R4R5R6R7R8S1S2S3S4B1B2B3B4B5B6B7B8Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8D21NXXGVCCS5S6S7S8890112Y1VCCR53 RES2Q9Q10Q11Q12Q13Q14Q15Q16C2C3B9 R10B10 R11B11 R12B12 R13B13 R14B14 R15B15 R16B16D3LEDGNDR9A16A15A14A13A12A11A10A9欢迎下载精品学习资源图 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供应电源供电模块，电源电路的稳固牢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，仍采纳市电<沟通电网）供电；通过变压、整流、滤波和稳压后，得到稳固的直流电；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：本系统采纳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，构成稳固的的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部的时钟电路；欢迎下载精品学习资源复位电路：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；本设计采纳方式为上电自动复位功能；电路如下图所示；欢迎下载精品学习资源0 1 2 3 41 1 1 1 11UTD D 0 1 0X X T T /5 6 71 1 1T1 R D./R/0 93 21NEL E2 301 14 521 316 741 51861 71欢迎下载精品学习资源R/T/.0 1.33P P0 4C C VNI/ 2.3 PNI/4.33.3 PP5 W/.36 7PP 3 3PA SP PP P P PP P PD N G0 2欢迎下载精品学习资源T11 3CCS9CRV059Rk4A E000T S0R 1 2 P P PCC3 4 5 6 70 0 0 0 0P P P P P0 1 22 2 2P P P3 4 5 6 72 2 2 2 2P P P P P1 X39 1C122 XY8 1CD N G欢迎下载精品学习资源R1V 9 8931 32SA A7 63 34A A5 435 36A A3 273 38A A1 20 1329 12 21A A A24 5312 21A A46 75 8612 21 21A A A欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源D N GB P- W S图 4-2 单片机最小系统欢迎下载精品学习资源3.2.3 按键掌握电路按键掌握电路 <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仍是自动花样切换，按键 S2S8为手动花样挑选键，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，单片机会依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掌握；欢迎下载精品学习资源ALE PSENP20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17VCCS9C11 k R50RST10R49934U1DSVCC A13 9A23 8A33 7A43 6A53 5A63 4A73 3A83 2TSA EC CR547R55 65R6506 45R6507 25R6508 15R6509 95605a bc d e f gDP385R6600560 1 0VCCR51D1LEDVCC560A92 1 A1202 A1213 A1224 A1235 A1246 A1257A1268R52560D2LEDS1S2S3S42X1XDN GS5S6S7S8819102BP-PR00VP3.0/RXDP01P3.1/TXDP02 P03P3.2/INT0 P3.3/INT1P04P3.4/T0P05P3.5/T1P06P3.6/WRP07P3.7/RD1 01 11 21 31 41 51 61 73 02 9123456P1.57P1.68P1.7W S图 4-3按键掌握电路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 的沟通电源； 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耀花型；欢迎下载精品学习资源QA9QA1 0QA1 1QA1 2QA1 3QA1 4QA1 5QA1 6R3 3R3 4R3 5R3 6R3 7R3 8R3 9R4 0B1R1 7B2R1 8B3R1 9B4R2 0B5R2 1B6R2 2B7R2 3B8R2 412345678CAIDENG1912345678BBBBBBBBJ2CAIDENG22191PAIXIAPNA1IXIAN1B2B3B4B5B6B7B8BCON212345678R2 5R2 6R2 7R2 8R2 9R3 0R3 1R3 2B9B1 0B1 1B1 2B1 3B1 4B1 5R4 1R4 2R4 3R4 4R4 5R4 6R4 7QA1QA2QA3QA4QA5QA6QA7QA8A1A2A3A4A5A6A7R1R2R3R4R5R6R7B1B2B3B4B5B6B7B8R8Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8R1 0R1 1R1 2R1 3R1 4R1 5R1 6A1 6A1 5A1 4A1 3A1 2A1 1A1 0A9R4 8VCCQ9Q1 0Q1 1Q1 2Q13Q1 4Q1 5Q1 6B9B1 0B1 1B1 2B1 3B1 4B1 5B1 6R9图 4-4 LED 显示电路4 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，我们仍 不能看到多掌握、多闪耀方式的LED灯系统循环点亮的现象，我们仍需要编写程序掌握单片机管脚电平的高低变化，来实现市电彩灯的明灭；软件编程是多掌握、多闪耀方式 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, 我将阐述多掌握、多闪耀方式的 LED灯系统是如何实现 6 种不同的花样变化的；欢迎下载精品学习资源开头是否有键按下YN推迟 10ms是否有键按下YN键号终止图 5-1 按键扫描流程YYNYYx / 25N欢迎下载精品学习资源Key=2Key=3Key=4Key=5Key=6Key=7按键 S2按键 S3按键 S4按键 S5按键 S6按键 S7主程序程序初始化调用键盘扫描Y是否有键按下NNYKey 是否为 0调用自动彩灯显示YKey 是否在 17彩灯花样调用数码管显示 key值Y图 5-2 主程序流程图本设计是以单片机 AT89S52为核心掌握 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 P2.0P2.7 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非常的杂，所以我们采纳了C语言来设计程序；程序启动时跳转到键盘判定模块程序中，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；详细程序流程如图5-1<按键扫描流程）和图5-2< 主程序流程）所示；欢迎下载精品学习资源5 系统调试<1）调试工具万用表 9V直流电源<2）调试环境地点：试验室室温： 20 <3）测试过程当我们把硬件焊接等工序完成之后便开头进行测试，第一是测试了位于单片机之前 的部分，在电源一接近的地方就显现了短路的情形，但我们认真检查，不关是元件在焊 接仍是电路线都没显现问题，最终在老师的帮忙下才知道是元件的正负极接反，待重接 之后我们又连续进行检测，通电之后又发觉数码显示管有一线始终没亮过，在我的观看 下发觉有短线的情形，在补接之后，单片机的前部分测试完毕；然后我们把我们编写的 程序写入单片机，将单片机接入电路进行测试，通电之后有关单片机的全部部分都没有 工作，然后在老师的帮忙下将整个程序进行修改，调试；当最终程序确定下来之后，我 们便进行最终的测试，我们把电路板与我们最先设计的市电彩灯连接好，通电，此时就 有几个市电彩灯不亮，然后我们检查彩灯，发觉彩灯也没问题，询问老师才知道有可能 是我们的三极管的驱动不够；在其次次通电是，由于有一彩灯短路，在此彩灯接入电路 的过程中由于短路使与其相接的三极管被烧毁；于是我们又从新换元件，测电路，在最 后，我们考虑到安全与成本问题，觉得采纳LED代替市电彩灯；刚开头我们在电源部分使用的是桥式整流，因只有一个变压器，为了使桥堆不能短路，只能用直流电源进行调试；最终我们将其改为半波整流，可直接使用变压器将220V 的市电转化为 9V 沟通电使用，是我们的调试更为便利；最终通电测试，测试结果与估计结果完全相符合，调试终止；6 设计总结经过努力，我们组最终完成这次数字彩灯的课程设计任务；我们第一查阅了大量的书本资料，接着又上网搜集了很多有用信息；但最终仍是在薛院长和江老师的指导下将方案的大致方向确定了下来；方案确定下来之后我们便开头运算一些器件的参数；当最终的方案设计出来以后，我们便又请教了学院的几位老师，他们的一个小小指欢迎下载精品学习资源点就给我们很大启示和灵感，不管是对我们的原理图的设计仍是程序方面都提出了很多有价值的建议，在此薛院长和江老师表示热闹感谢；由于每一步都是我们自己亲自做过的，所以通过这次课程设计，我们增强了对单片机的懂得，；进一步提高分析解决实际问题的才能，制造一个动脑动手独立开展电路试验的机会，锤炼分析解决程序编写问题的实际本事，真正实现由课本学问向实际才能的转化；通过典型程序的设计与制作，加深对基本原理的明白，增强了实践才能；由于我们的才能和水平有限，试验过程过于简洁，试验体会尚浅，错误之处在所难免，恳请老师加以订正，以后不断学习改进！参考文献1 周国运 .单片机原理及应用M. 北京：中国水利水电出版社，20212 陈梓城 .模拟电子技术基础M. 北京：高等训练出版社，20073 陈正义 .单片机掌握实习 M. 北京：人民邮电出版社，20064 姚富安等 .有用电子实际基础M.北京：理工大出版社， 2021欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源附录附录一 原理图CCV4S8S2 4 6 8 013J1 3 5 7 9I5.T 7. 6.1PS 1 1R P PC37CSSVC38CVDELDEL7C261D2SSD6CSDa b c d e f g DP15R06527 6 4 2 1 9 0 5560R54 5 06 07 08 09 00 0 01155 5 65 65 65 65 66 6 6SSR R 5R 5R 5R 5R 5R 5 51J2 15. 6. 7.1 1 10 1 2 3 4 5 6 70 91 1 1 1 1 1 1 13 2P P P1 2 3 4 5 6 7 81UDX TD 0 1 0X T T T/1T/ R DE NL E01 1 21 31 41 51 61 71R/ /N N 4 5 W/ R/A SP P P P P P P P0. 1.I/ I/ . .2. 3. 3 3 .36 7.P3PP PCC V3 3P 3 3 P P P PD NG02041CA E1 X3CCCT S R1391V910TS 0R0 10 20 30 40 50 60 702 XY5P P P P P P P P02 12 2 32 42 52 62 72P P P P P P P P812CRk9CCD N G914RVS93 83 71 2 3 4 3 6 3 8A A A A A A A A63 5 432312 021 123 421 531 641 751 681D9 2 1 2 2 2 2 2A A A A A A A A3 S23 ED LD5 EN8G61 14 2 3 4 5 6 7 8 98*8RRK08A8C C VR R61BP -WS4JB1Q8AQ2A QCC6V1Q642R3R8B1B8B88577A7R104R8 BA Q8B1B4R57Q793A Q5A2R13R7B1Q51 16B R7B7766697 B431R741B4RAR6Q01ABQ0226A3QR41A6BQ4 151 RRB6B6686 B3545A5R313R61BR5Q1AB531AQ9A Q1Q12R2R53 14B1 RB5B5473R55 B244R1B4RA421A Q5BQ204A Q21A2R82R4B1Q21 13B R4B4464 B11B34R33AR133Q31R4ABQ793A Q11A12R1Q1 12R3B1 RB3B3353 B022A2R013R14R2Q3B42ABQ68A Q0111A1R2R2Q0 1B1 RB2B2111943R22 B12 AIN9B4RAR1Q5A Q21XBG I1N NA71E API2DX51A QR9Q0ARI IA AC P1B1B9 1B R11311 B3R1G96BNE 9 DIAC1A29R22 1JN O C欢迎下载精品学习资源附件二 PCB欢迎下载精品学习资源附录三 程序#include <reg52.h>#define uchar unsigned charUchar codeleddisplay= 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90；/ 数码管显示uchar code ledp168= 0XFF,0X00,0XFF,0X00,0XFF,0X00,0XFF,0X00, 0X0F,0X88,0XF0,0X44,0X00,0X22,0X00,0X11,0X01,0X12,0X24,0X48,0X80,0X00,0X00,0XFF,0X7F,0XC8,0X7F,0XC8,0X7F,0XC8,0X7F,0XC8,0X48,0XA4,0X12,0X01,0X12,0XA4,0X48,0XFF,0X9F,0X60,0X9F,0X60,0X9F,0X60,0X9F,0X60；uchar code ledp368= 0XFF,0X00,0XFF,0X00,0XFF,0X00,0XFF,0X00, 0X00,0X88,0X00,0X44,0X0F,0X22,0XF0,0X11,0X00,0X00,0X01,0X12,0X24,0X48,0X80,0XFF,0X13,0XFE,0X13,0XFE,0X13,0XFE,0X13,0XFE,0X12,0X25,0X48,0X80,0X48,0X25,0X12,0XFF,0