彩灯方案设计书报告.docx
- 文档编号:26749864
- 上传时间:2023-06-22
- 格式:DOCX
- 页数:15
- 大小:159.73KB
彩灯方案设计书报告.docx
《彩灯方案设计书报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《彩灯方案设计书报告.docx(15页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
彩灯方案设计书报告
摘要:
随着电子技术的迅速发展,单片机得到了越来越多的应用。
本设计用单片机STC89C52结合发光二极管制作了一种新型的彩灯控制系统的设计方法,以STC89C52单片机作为主控核心,与复位按钮等较少的辅助硬件电路相结合,利用软件实现对彩灯进行控制。
本系统具有体积小、硬件少、电路结构简单及容易操作等优点。
关键字:
发光二极管;STC89C52单片机;彩灯控制器;模块设计
引言
随着人们生活水平的提高,环境的不断改善和美化,在许多场合可以看到很多彩色的霓虹灯。
特别是当今充满竞争的时代,各地政府为吸引游客和投资者,在城市的沿街、沿道、沿河、沿线等地用霓虹灯造景,实施"亮化工程",以美化环境、树立城市形象。
但是目前市场上各种式样的LED彩灯多半是采用全硬件电路实现,电路结构复杂、功能单一,这样一旦制成成品只能按照固定的模式闪亮,不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。
同时这种彩灯控制器结构往往有芯片过多、电路复杂、功率损耗大等缺点。
此外从功能上来看,亮灯模式少而且样式单调,缺乏用户可操作性,影响亮灯效果。
因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。
本设计提出了一种基于stc89c52单片机的彩灯控制方案,以实现对彩灯的控制。
本方案以stc89c52单片机作为控制核心,与键盘、显示、驱动等模块组成核心控制模块。
在核心控模块里设计3个按钮和8个发光二极管,根据需要可以编写若干种亮灯模式,根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控制信号,然后驱动各种颜色的灯亮或灭。
该彩灯实际应用效果较好,亮灯模式多,用户可以根据不同场合和时间来调节,与普通LED彩灯相比,具有体积小,价格低,耗能低等优点。
第一章设计要求及任务目的
1.1设计要求
1.1.1:
在主控模块上设有4个按键和8个发光二极管,根据需要使其灯亮
1.1.2利用软件控制彩灯亮或灭,实现至少四种亮灭效果,不包含全亮或全灭,可用按钮转换自动控制,手动控制
1.2.任务目的:
1.2.1熟悉相关数字芯片的功能和使用方法
1.2.2通过实验掌握显示的接口电路及程序设计,熟悉各种操作指令,子程序的调用以及中断知识和计数器的计数。
第二章.设计内容及总体方案
2.1STC89C52单片机
2.1.1:
芯片介绍
STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。
在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
具有以下标准功能:
8k字节Flash,512字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,内置4KBEEPROM,MAX810复位电路,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口。
另外STC89X52可降至0Hz静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。
最高运作频率35Mhz,6T/12T可选。
2.1.2.主要特性:
·8K字节程序存储空间。
·512字节数据存储空间。
·内带4K字节EEPROM存储空间。
·可直接使用串口下载。
·MAX810复位电路。
·三个16位定时器/计数。
·32位I/O口线。
·一个6向量2级中断结构。
2.1.3.管脚说明
2.1.3STC89C52引脚路
VCC:
供电电压。
GND:
接地。
P0口:
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口
P1口:
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,
P2口:
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,
P3口:
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST:
复位输入。
/PSEN:
外部程序存储器的选通信号。
XTAL1:
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2:
来自反向振荡器的输出。
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
第三章.硬件设计
3.1STC89C52单片机原理说明
彩灯分为2部分,即彩灯控制器(主控模块)和管内模块(受控模块)。
彩灯控制器可直接与220V交流市电相连接,经过开关电源变换,输出直流工作电压,一方面为管内模块提供12V工作电源,另一方面为主控模块单片机系统(彩灯控制器)提供5V工作电源。
整个系统工作由软件程序控制运行,根据需要,用户可以在彩灯工作时通过主控模块上的按键来控制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,则进入用户设定模式状态;无,则进入默认缺省工作状态。
在用户设定模式状态下,用户可以根据个人爱好及不同场合的需要来指定调用哪些模式,并且可以改变每种模式的时间Ti、频率Fi参数,如果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,程序会自动顺序调用亮灯模式;在缺省工作状态下,LED彩灯控制器按照程序设定好的若干亮灯花样模式程序Model_i顺序调用往下走,从第Model_1模式开始工作,自Model_1到Model_2……到Model_n为一个亮灯周期,然后再回到Model_1循环继续工作,同样如果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_on,BLUE_on)和熄灭时刻(RED_off,GREEN_off,BLUE_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,若该颜色灯点亮则对应七段码显示位为“1”,反之熄灭时则显示位为“灭”即不显示,对系统工作状态起到了很好的实时监控作用。
因此在彩灯上电工作后,用户可以方便地通过主控模块上的显示器知道彩灯当前工作模式Model_i,工作时间Ti,频率Fi等实时参数。
若实际应用需要根据不同场合和时间来改变彩灯闪亮效果,用户可以通过主控模块上的按键来设定不同的闪烁频率Fi和亮灯时间Ti,以便符合实际需要。
此外如
果用户对某一种模式感兴趣需要仔细观看该种亮灯模式,可以通过键盘选定任意选定
STC89C52单片机原理图
3.2模块设计
3.2.1主控模块电路设计
主控模块电路,主要设计器件有STC89C52,8个发光二极管,3个按键,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口作为驱动信号输出口及移位时钟CLOCK信号,P3口为按键输入口,P2口、P1口相接作为显示器的输出口。
3.2.2管内板模块设计
管内板模块电路。
管内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。
根据实际应用彩灯长度需要,可将不同数量的该管内模块实现级连,组成一个完整的彩灯。
考虑到功率损耗,板模块之间接口处用信号正向驱动模块芯片MC4049连接。
每个板模块上均匀分布彩灯,在实际制作PCB时采用红、绿、蓝3色互隔焊接方式,在电路板上把发光二极管按顺序依次均匀焊在板上成一个v字。
为了得到更多的花样模式效果,可以使2种灯从前往后驱动点亮闪烁,灯从后往前驱动点亮闪烁,这样具有很好的动感视觉效果。
第四章软件设计
4.1设计程序流程图
新型彩灯控制器最大特点在于所有亮灯模式均由软件控制完成。
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顺序调用Model_i花样亮灯模式流程为主程序,以一个单位时间5ms的T0定时为中断服务子程序。
在这个5ms的T0定时基础上,可以根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Model_i内点亮和熄灭各种颜色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)、5ms中断服务子程序(T0Interrupt)、键盘扫描处理子程序(KeyBoard)、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,根据模式需要计算好各控制信号的发生时刻,根据不同的模式Model_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LED灯的驱动时刻与移位触发的翻转时刻步调一致,使LED彩灯按照设计的模式工作。
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个模式改变按键(模式上翻UP、模式下翻DOWN、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,为主程序查询作准备,同时查询是否已中断6次(30ms),若30ms到了,则对参数按键查询一次,是否有时间Ti频率Fi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,还一直保持查询是否有功能切键按下以及是否有模式改变按键按下,一旦有功能切换键和模式改变键按下,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可以编写若干(n种),只要控制好各色灯触发和熄灭时刻就可以组合成各种亮灯效果。
Model_i程序流程如图4所示。
4.2主程序代码
#include
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
sbitzd=P1^0。
sbitsd=P1^1’
voiddelay_ms(uinta)
{
uintI。
while(a--!
=0)
{
For(i=0。
i<600。
i++)。
}
}
Voidcail()
{
P0=0x00。
delay_ms(100)。
P0=0xff。
delay_ms(100)。
P2=0x00。
delay_ms(100)。
P2=0xff。
delay_ms(100)。
}
voidcai2()
{
P0=P2=0x00
delay_ms(100)。
P0=P2=0xff。
delay_ms(100)。
}
voidcai3()
{
ucharn。
P0=0xfe。
for(n=0。
n<8。
n++)
{
P0<<=1。
P0|=0x01。
delay_ms(100)。
}
P2=0xfe。
for(n=0。
n<8。
n++)
{
P2<<=1。
P2|=0x01。
delay_ms(100)。
}
}
voidcai4()
{
ucharn。
P2=P0=0xfe。
for(n=0。
n<8。
n++)
{
P0=P2<<=1。
P0=P2|=0x01。
delay_ms(100)。
}
}
voidmain()
{
uchara,b,c。
a=c=1。
b=0。
if(zd==0)
{
delay_ms(30)。
if(zd==0)
{
while(a)
{
cai1()。
delay_ms(100)。
cai2()。
delay_ms(100)。
cai3()。
delay_ms(100)。
cai4()。
delay_ms(100)。
if(sd==0)
{
a=0。
}
}
}
}
if(sd==0)
{
delay_ms(30)。
if(sd==0)
{
b=1。
while(c)
{
switch(b)
case1:
cai1():
break:
case2:
cai2():
break:
case3:
cai3():
break:
case4:
cai4():
break:
case5:
b=1:
break:
}
if(zd==0)
{
c=0。
}
}
}
}
}
第五章上机调试运行结果及分析
5.1.硬件调试
硬件调试可分为脱机调试与联机调试两步进行。
脱机调试是在用户系统未工作时的一种硬件检测。
第一步:
目测。
检查外部的各种元件或者是电路是否有断点。
目测结果:
电路及各元件正常。
第二步是通电检查。
通电后发现各个交通灯均能发光,证明电路线路无误。
联机调试:
将编好的程序写入单片机后进行调试。
5.2.软件调试
通过PROTEUS仿真,我们的程序能够实现想要所有功能,包括显示到记时、交通灯循环点亮功能。
在仿真时,应注意一下几个方面的问题:
1.proteus仿真和用wave软件生成的hex文件应保存在同一个文件夹里,否则程序不能正常执行
2.在运行proteus仿真图之前,必须先装载文件,要不然程序也无法正常运行。
3.在proteus仿真过程中,硬件复位电路可能会不能实现复位功能,这对实际的硬件电路没有影响,需要复位时直接将proteus软件复位即可。
4.由于我们的软件运行时在电脑上进行的,所以程序的精确度和电脑有关,在有些运行比较慢或者在电脑运行程序比较多的时候,计时会不准确,这种情况应当考虑。
5.程序在刚启动或者在暂停后继续运行的时候,反应比较慢,计时不准,不知道此问题在实际电路中会不会出现。
结束语
通过对本次毕业论文的编写,使我明白应用主控模块输出的控制信号去控制灯管内的板模块工作,使得产品性能稳定,便以安装容易操作。
由于控制程序存储在STC89C52单片机的电可擦除Flash闪存EPROM中,如果用户需要更改系统的亮灯模式Model_i,无须改变系统硬件电路,只需修改其中程序即可,是一种很有发展前途的彩灯控制器。
通过编写论文,使我对单片机实现彩灯的原理及其使用问题有了更深刻的认识,是我从中体会到《单片机原理及技术应用》的课题的重要意义,值得我们探讨,使我更深的理解和学会综合运用单片机技术、模拟电子电路、数字电子电路、传感器,软件技术、计算机软件编程技术,设计彩灯。
通过设计全面地培养与锻炼电子信息工程专业学生综合运用本专业知识分析问题和解决问题的能力。
参考文献
1.杨志忠主编,卫桦林编,《单片机应用技术》第二版
北京,高等教育出版社,2003
2.胡宴如主编,耿苏燕编,《单片机应用技术》第三版 高等教育出版社2003
3叶致诚,唐冠中,《单片机应用技术》北京:
高等教育出版社,1995年
4.张秀娟,陈新华主编。
《单片机应用技术》 机械工业出版社。
2008
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 彩灯 方案设计 书报