atc单片机的led彩灯控制器设计方案 .docx

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1、精品名师归纳总结基于 AT89C51单片机的 LED彩灯把握器设计摘要介绍了一种新型的 LED彩灯把握系统的设计方法，以 AT-89C51单片机作为主控核心，与按键、显示器等较少的帮忙硬件电路相结合，利 用软件实现对 LED彩灯进行把握。本系统具有体积小、硬件少、电路结构简洁及简洁操作等优点。关键词： LED彩灯 AT89C51单片机 彩灯把握器 模块设计可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结目录中 文摘要 第 一 章 引 言 1 其次章 LED 简介 22. 1 LED 的特点 22. 2L ED的 应 用 领 域 3第三章系统功能 4第四章 硬件设计 64.1主 控 模 块 电

2、路 设 计 64. 2管 内 L ED 板 模 块 设计 6第五章软件设计 8终止语11参考文献12可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第一章 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颜色，低廉的造价以及把握简洁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。但目前市场上各式样的LED彩灯把握器大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一旦制作成品只能依据固 定的模式闪亮，不能依据不同场合、不同时间段的需要来调剂亮灯时 间、模式、闪烁频率等动态参数。这种彩灯把握器结构往往有芯片过多、电路复杂

3、、功率损耗大等缺点。此外从功能成效上看，亮灯模式 少而且样式单调，缺乏用户可操作性，影嘹亮灯成效。因此有必要对 现有的彩灯把握器进行改进。本文提出了一种基于 AT89C51单片机的彩灯把握方案，实现对 LED彩灯的把握。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把握模块。在主控模块上设有8 个按键和 5位七段码 LED显示器，依据用户需要可以编写如干种亮灯模式，利用其内部定时器 T0 实现一个基本单位时间为 5 ms 的定时中断，依据各种亮灯时间的不同需要，在不同时刻输出灯亮或灯灭的把握信号，然 后驱动各种颜色的灯亮或灭。该新型LED彩灯及其把握器是上海某公

4、司托付开发产品，产品实际应用成效较好，亮灯模式多，用户可以根 据不同场合和时间来调剂亮灯频率和亮灯时间。与一般LED彩灯相比，具有体积小、价格低、低能耗等优点。其次章 LED 简介可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结发光二极体 LED 从原本仅能应用於指示信号及景观装饰，提升至照明领域，缘由在於磊晶、製程、封装等整体 技术提升，促成 LED 亮度增进。发光二极体 LED从原本仅能应用於指示信号及景观装饰，提升至照明领域，缘由在於磊晶、製程、封装等整体技术提升，促成LED 亮度增进。随之而来的问题是 LED真能取代其他 光源吗.这是目前许多人在摸索的问题，笔者以为仍须一段努力方可实现

5、固态照明L E DLi qht Emittinq Diode是一种能够将电能转化为可见光的半导体，它转变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而接受电场发光。2.1 LED 的特点 ：1）电压： LED使用低压电源。供电电压在 6 24V之间。依据产品不同而异，所以它是一种比使用高压电源更安全的电源。2) 效能：消耗能量比同光效的白炽灯削减 80。3) 适用性：每个单元 LED小片是 3 5mm的正方形。所以可以制备成各种形状的器件。并且适合于易变的环境。4) 稳固性： 10万小时，光衰为初始的 50。5) 响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级。LED灯的响应时间为纳秒级6) 对环境污染

6、：无有害金属汞。7) 颜色转变电流可以变色。发光二极管便利的通过化学修饰方法。调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结8) 价格： LED的价格比较昂贵，相较于白炽灯。几只 LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当。而通常每组信号灯需由上 300500只二极管构成。2.2 LED 的应用领域1）、信号指示应用：信号照明是LED单色光应用比较广泛也是比较早的一个领域，约占 LED应用市场的 4左右。2) 、显示应用：指示牌、广告牌、大屏幕显示等，LED用于显示屏幕的应用约占 LED应用的 20一25，显示屏幕可分为单色和彩色。3) 、照明

7、应用：便携灯具：手电筒、头灯、矿工灯、潜水灯等。汽车用灯：高位刹车灯、刹车灯、转向灯、倒车灯等。大功率的LED已被大量用于汽车照明中。特殊照明：太阳能庭院灯、太阳能路灯、水底灯等。由于 LED尺寸小。便于动态的亮度和颜色把握，因 CL,I ： Is 较适合用于建筑装饰照明。背光照明：一般电子设备功能显示背光源、笔记本电脑背光源、大尺寸超大尺寸 LCD显示器背光源等。 LED作为手机显示的背光源是 LED应用最广泛的领域。投影光源：投影仪用 RGB光源。一般照明：各类通用照明灯具、照明光源等LED作为一种新型的光源，从目前的进展趋势和在绿色照明的概念下， 近年来 LED的灯具产品开发的种类越来越

8、多，市场份额也在增长。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第三章系统功能新型 LED彩灯分为 2 部分，即彩灯把握器（主控模块）和管内LED 板模块（受控模块）。彩灯把握器可直接与220 V 沟通市电相连接， 经过开关电源变换，输出直流工作电压，一方面为管内LED模块供应 12 V 工作电源，另一方面为主控模块单片机系统（彩灯把握器）供应5 V 工作电源。整个系统工作由软件程序把握运行，依据需要，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时间和灯光闪动频率。上电后系统经过初始化，查询是否有功能切换键按下：有，就进入用户设定模式状态。无，就进入默认缺省工作状态。在用户

9、设定模式状态下，用户可以依据个人爱好及不同场合的需要来指定调用哪些模式，并且可以转变每种模式的时间Ti 、频率 Fi 参数，假如用户想进入缺省状态模式，只需按一下功能切换键即可跳入缺省模式，程序会自动次序调用亮灯模式。在缺省工作状态下，LED彩灯把握器依据程序设定好的如干亮灯花样模式程序Model_i 次序调用往下走，从第Model_1 模式开头工作，自 Model_1 到 Model_2到 Mod el_n 为一个亮灯周期，然后再回到 Model_1 循环连续工作，同样假如想进入用户设定模式状态，只需按下功能切换键即可。整个n 种亮灯模式时间可以看作一个大周期 T，其中的每一种花样工作模式

10、Model_i （ i=1 ， 2， n）时间为小周期 Ti ，对于每一个模式编写一个独立工作子程序 Model_i ，其中设定了 LED三色灯（红、绿、蓝）的点亮时刻（RED_on，GREEN_o，n BLUE_on）和熄灭时刻（ RED_off， GREEN_of，f可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结BLU E_off ，以及模式工作时间Ti 以及该模式 LED闪烁频率 Fi 。5 位七段码显示器的前 2 位（ L1， L2）显示当前工作模式的序号 Model_i 。 后 3 位（ L3， L4， L5）七段码 显示三色 LED的工作状态，如该颜色灯点亮就对应七段码显示位为“

11、 1”，反之熄灭时就显示位为“灭”即不显示，对系统工作状态起到了很好的实时监控作用。因此在 LED彩灯上电工作后，用户可以便利的通过主控模块上的显示器知道 LED彩灯当前工作模式 Model_i ，工作时间 Ti ，频率 Fi 等实时参数。照实际应用需要依据不同场合和时间来转变彩灯闪亮效果，用户可以通过主控模块上的按键来设定LED不同的闪烁频率 Fi 和亮灯时间 Ti ，以便符合实际需要。此外假如用户对某一种模式感爱好需要仔细观看该种亮灯模式，可以通过键盘选定任意第Model_i 模式使系统循环重复工作在该花样模式下。第四章硬件设计新型 LED彩灯系统包括 2 大部分，即 LED彩灯把握器（

12、89C51主控模块）和 LED彩灯管（管内 LED板模块）。前者是主控模块，具有按键、显示等功能，并利用 89C51的 P 口输出把握信号。后者是受控模块，上面焊有三色 LED彩灯和信号驱动芯片，模块置于LED的透亮灯管内。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4.1 、主控模块电路设计主控模块电路如图 1 所示。主控模块主要设计器件有89C51，5 个七段码 LED显示器， 8 个按键， 2 个稳压器（供应 12 V ，5 V 电压）， 1 个信号输出驱动模块芯片 MC4049等。通过软件设计，使单片机 P0 口作为三色 LED驱动信号输出口及移位时钟 CLOCK信号， P3 口为

13、按键输入口， P2 口、P1 口与 5 位七段码 LED相接作为显示器的输出口。4.2 、管内 LED板模块设计管内 LED板模块电路见图 2。管内 LED板模块设计主要器件有LED彩灯（红、绿、蓝）、移位触发模块芯片CD4076等。依据实际应用彩灯长 度需要，可将不同数量的该管内LED模块实现级连，组成一个完整的 LED彩灯。考虑到功率损耗， LED板模块之间接口处用信号正向驱动模块芯片 MC4049连接。每个 LED板模块上均匀分布 3 种颜色 LED 灯，在实际制作 PCB时接受红、绿、蓝 3 色互隔焊接方式，在电路板上把 LED 发光管按次序 L1 红 、L2 绿 、L3 蓝 、L4

14、红 、L5 绿 、L6 蓝 依次均匀焊在板上成一条直线。为了得到更多的花样模式成效，可以使红绿 2 种灯从前往后驱动点亮闪烁，蓝灯从后往前驱动点亮闪烁，这样具有很好的动感视觉成效。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第五章软件设计新型 LED彩灯把握器最大特点在于全部亮灯模式均由软件把握完成。系统中软件可以分为主程序和中断服务子程序。上电后在缺省状态以次序调用 Model_i 花样亮灯模式流程为主程序，以一个单位时间5 ms 的 T0 定时为中断服务子程序。在这个 5 ms 的 T0 定时基础上，可以依据需要来确定各种模式工作时间Ti ，以及确定在各种亮灯模式 Mode l_i内点

15、亮和熄灭各种颜色LED灯的时刻： Red_on， Red_off ， Green_on，Green_off ， Blue_on， blue_off以及 Clock （移位翻转脉冲）等。整个系统软件由主程序（Main ）、各个模式子程序（Model_i ）、5 ms 中断服务子程序 T0 Interrupt、键盘扫描处理子程序（ Key Board ）、显示子程序（ Display ）等程序组成。利用 T0 定时器作为定时基本单位，依据模式需要运算好各把握信号的发生时刻，依据不同的模式 Mo del_i可以设定不同的工作时间 Ti 和脉冲翻转频率 Fi 通过 P0 口输出，使各色 L ED 灯的

16、驱动时刻与移位触发的翻转时刻步调一样，使 LED彩灯依据设计的模式工作。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结除了 T0 定时中断之外，程序的大部份时间是在处理按键的查询和LED显示的延时。 8 个按键分别为： 4 个参数按键（ Fi 增、减按键， Ti 增、减按键）， 3 个模式转变按键（模式上翻 UP、模式下翻 DOW、N模式保持 KEEP）， 1 个功能切换按键。在每次的 T0 定时中断服务子程序里，需要对各个时间寄存器和模式寄存器进行加1 或者清，为主程序查询作预备，同时查询是否已中断6 次（ 30 ms），如 30 ms 到了，就对参数按键查询一次，是否有时间Ti 频率 F

17、i 增减键按下并进行相应子程序处理。主程序除了调用各种子模式子程序（ Model_i ），调用 LED显示子程序Display和延时子程序 Delay 之外，仍始终保持查询是否有功能切键按下以及是否有模式转变按键按下，一旦有功能切换键和模式转变键按下，就会进入相应的按键处理。主程序流程如图 3 所示。亮灯模式子程序 Model_i 可以编写如干 n 种 ，只要把握好各色灯触发和熄灭时刻就可以组合成各种亮灯成效。Model_i 程序流程如图 4 所示。下面以第一种模式工作为例。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结终止语与市面上大多数的 LED 彩灯相比，该种彩灯具有更好的灯光装饰成效

18、，性价比更高，与一般的全硬件LED 彩灯相比具有更好的经济效益。应用主控模块输出的把握信号去把握灯管内的L ED 板模块工作， 使得产品性能稳固，便以安装简洁操作。由于把握程序储备在89C51 单片机 的电可擦除 Flash 闪存 EPROM中，假如用户需要更换系统的亮 灯模式 Model_i ，无须转变系统硬件电路，只需修改其中程序即可，是一种很有进展前途的彩灯把握器。参考文献1 王幸之、钟爱琴等 . AT89系列单片机原理与接口技术.北京：北京航空航天高校出版社 . 20052 孙涵芳、徐爱卿 .单片机原理及应用 .北京：北京航空航天高校出版社. 1996可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3 阳宪惠.现场总线技术及其应用 .北京：清华高校出版社 . 19994 求是科技 . 8051系列单片机 C 程序设计完全手册 .北京：人民邮电出版社 . 20065 房小翠、王金凤 .单片机使用系统设计技术 .北京：国防工业出版社. 19996 李华. MCS-51 系列单片机有用接口技术 .北京：北京航空航天大学出版社 . 2003可编辑资料 - - - 欢迎下载