花样彩灯课程设计

摘要在许多场合都可以看到彩色霓虹灯，LED彩灯由于其彩色丰富，造价低廉，控制简单等特点受到了广泛的应用。本系统是以51系列单片机AT89C51为主控器，附有LED发光二极管，用51系列单片机AT89C51来控制LED发光二极管亮灭，系统运行稳定，花样多多。

关键词彩色霓虹灯AT89C51 LED

一方案设计与论证

1.1单片机

方案一STC89C52

STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。能为许多嵌入式控制引用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

方案二AT89C51

AT89C51是一种带4K字节Flash存储器的低电压、高性能COMS 8位微处理器。AT89C51单片机能为很多嵌入式系统提供一种灵活性高且价廉的方案。

虽然STC89C52具有51单片机不具备的功能，单本系统操作简单，且51单片机价格低廉，所以我们选择方案二。

二硬件电路设计

2．1 主控模块

2.1.1 AT89C51引脚图

图2.1.1 AT89C51引脚图

2.1.2AT89C51引脚功能介绍

Vss:接地端。

Vcc:电源端。

XTAL1：接外部晶体的一个引脚。CHMOS单片机采用外部时钟信号时，时钟信号由此脚引入。

XTAL2：接外部晶振的一个引脚。HMOS单片机采用外部时钟信号时，外部时钟信号由此脚接入。

RST:（1）复位信号输入；（2）Vcc掉电后，此引脚可接备用电源，低功耗条件下保持内部RAM中的数据。

ALE//PROG：地址锁存允许。

/PSEN：程序锁存允许。

/EA/Vpp：EA=0，单片机只访问外部程序存储器。EA=1，单片机访问内部程序存储器。

P0口----P0口可以作为输入/输出口，在实际应用中，常作为地址/数据总线口，即低8位地址与数据线分时使用P0口。低8位地址由ALE信号的下跳沿锁存到外部地址锁存器中，而高8位地址由P2口输出。

P1口----P1口每一位都能作为可编程的输入或输出口线。

P1.0：T2引脚，定时/计数器2外部计数脉冲。

P1.1：T2EX引脚，定时/计数器2触发和方向控制。

P1.5：MOSI引脚，在系统编程数据输入。

P1.6：MISO引脚，在系统编程数据输出。

P1.7：SCK引脚，在系统编程时钟输入。

P2口----P2口可以作为输入口或输出口使用，外接存储器和I/O接口时，又作为扩展系统的地址总线，输出高8位地址，与P0口一起组成16位地址总线。对于内部无程序存储器的单片机来说，P2口一般只作为地址总线使用，而不作

为I/O 口线直接与外设相连接。

P3口----P3口为双功能口。作为第一功能使用时，其功能与P1口相同。当作为第二功能使用时，每一位功能定义见表2.2.2。

端口引脚 第二功能 P3.0 RXD （串行输入线） P3.1 TXD （串行输出线） P3.2 /INT0（外部中断0输入线） P3.3 /INT1（外部中断1输入线）

P3.4 T0

（定时器0外部计数脉冲输入） P3.5 T1（定时器1外部计数脉冲输入） P3.6 /WR （外部数据存储器写选通信号输出） P3.7

/RD （外部数据存储器读选通信号输出）

2.1.3复位电路

单片机的第9脚RST 为硬件复位端，开关复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，如果发生死机，用按钮开关操作使单片机复位。复位电路如图2.1.3所示。

2.1.4 时钟电路

在单片机XTAL1和XTAL2外接晶振，由于单片机内部有一个高增益反向放大器，外接晶振后，就构成了自激振荡器，产生时钟脉冲。晶振使用12MHz 。

表2.1.2 P3口的第二功能

图2.1.3 复位部分电路图

电容C1、C2起稳定振荡频率、快速起振的作用，电容使用22pF 。时钟电路如图2.2.4所示。

2.2 LED 模块

LED 是半导体二极管的一种，可以将电能转化为光能，系统设计中我们用红、黄、绿三种颜色的灯，由单片机的P2脚控制。LED 发光二极管采用共阳接法，由于单片机I/O 口输出功率小。如果把发光二极管阳极接在I/O 口的话，会导致二极管亮度不够。共阳接法使得发光二极管获得比较大的功率。系统用到8个1K 电阻，起到限流作用，保护LED 发光二极管。LED 部分如下图2.2.1所示。

图2.1.4 时钟部分电路图

图2.2.1 LED 模块电路图

2.3电源模块

系统是由单片机直接控制处理，其稳定的电压十分重要，所以设计了一个稳压电源，如图2.3.1所示，C1、C2、C3、C4滤波，LM7805稳压，使循环彩灯能在各种特殊的环境下都能工作。

图2.3.1 电源模块电路图

3 总结

实践是检验真理的唯一标准，当然也是检验学习的唯一标准。再经过几天的学习后，我了解自己的所学应如何应用在实践中，应为任何知识够源于实践，归于实践，所以要将所学的知识在实践中来检查。

我希望通过此次学习，能够将来把这些设计运用到工作中去，能够为我们找工作取得一定的基础，理论联系实际。

在设计期间，在老师同学的指导下，通过自身的努力完成了此次的设计，还学到了书上无法学到的经验，对电子元件有了进一步的认识。

此设计一AT89C51单片机为核心控制的花样彩灯，最后按设计要求在单片机上试验成功。

附录附录A 系统原理图

附录B 元件清单

元件名标号封装数量标称值Cap C1 CAP 1 1uF Cap Pol2 C2 10UF 1 10uF Cap Pol2 C3 10UF 1 0.1uF Cap C4 CAP 1 0.01uF Cap Pol2 C5 10UF 1 1uF 22pF C6, C7 CAP 2

LED红D1, D6, D9 灯LED 3

LED0 D2 10UF 1

1N4007 D3 DIO7.1-3.9x1.9 1

LED黄D4, D7, D10 灯5MM 3

LED绿D5, D8 灯LED 2

Header 2H P1 sip02 1

Res2 R1 res 1 200

R2, R3, R4, R5,

AXIAL-0.4 8 1K Res2

R7, R8, R9, R10

Res2 R6 res 1 10K SW-PB S1 ZISUO 1

SW-PB S2 SPST-2 1

LM7805 U1 sip3 1

AT89C51 U2 DIP40 1

XTAL Y1 XTAL-H 1

附录C 源程序

#include //头文件

sbit P2_0=P2^0;

sbit P2_1=P2^1;

sbit P2_2=P2^2;

sbit P2_3=P2^3;

sbit P2_4=P2^4;

sbit P2_5=P2^5;

sbit P2_6=P2^6;

sbit P2_7=P2^7;

rzmzy(); //红色走马左移声明

rlszy(); //红色流水左移声明

rlsyy(); //红色流水右移声明

rzmyy(); //红色走马右移声明

rzmnwyd(); //红色走马内外移动声明

rlsnwyd(); //红色流水内外移动声明

rtbyd(); //红色跳变移动声明

rsdzmyy(); //红色3灯走马右移声明

rsdzmzy(); //红色3灯走马左移声明

rjl(); //红色渐亮声明

rja(); //红色渐暗声明

rdlszy(); //倒流水左移函数

//rdlsyy(); //倒流水右移函数，还未加入

zkb(unsigned char d);

void ys1ms(unsigned int s); //延时声明，修改s的数值，就可以改变时间main() //主函数，由于模块化设计，只要修改下面各模块的排列顺序和时间，就可以实现各种变化模式

{

EA=1;//打开中断,使用中断方便调试查看模式EX0=1; //允许外部中断0中断

EX1=1; //允许外部中断1中断

PX0=1; // 外部中断0位高优先级

while(1) //无限循环

{

rdlszy(); //倒流水左移

rja(); //渐暗

P2=0xff;

ys1ms(300); //延时0.3秒

//rdlsyy(); // 倒流水右移

//P0=0xff;

//ys1ms(300);

rzmyy(); //走马右移

P2=0xff;

ys1ms(300);

rzmzy(); //走马左移

P2=0xff;

ys1ms(300);

rjl(); //渐亮

rja(); //渐暗

P2=0xff;

ys1ms(300);

rzmnwyd(); //走马内外移动

P2=0xff;

ys1ms(300);

rlszy(); //流水左移

rja(); //渐暗

ys1ms(300);

rlsyy(); //流水右移

rja(); //渐暗

ys1ms(300);

rsdzmyy(); //3灯走马右移

P2=0xff;

ys1ms(300);

rsdzmzy(); //3灯走马右移

P2=0xff;

ys1ms(300);

rlsnwyd(); //流水内外移动

P2=0xff;

ys1ms(300);

rtbyd(); //跳变7种模式

P2=0xff;

ys1ms(300);

}

}

rzmyy() //走马拖尾右移函数

{

P2=0x7f;

ys1ms(60);

P2=0xbf;

if(P2_7==1)

{

unsigned int a;

for(a=0;a<350;a++) //调节点亮时间

{

unsigned char i;

P2_7 = 0;

P2_7 = 1;

for(i = 0; i < 50; i++);

}

}

P2=0xdf;

if(P2_6==1)

{

unsigned int a;

for(a=0;a<350;a++) //调节点亮时间

{

unsigned char i;

P2_6 = 0;

for(i = 0; i < 15; i++); //调节亮度高低

P2_7 = 0;

for(i = 0; i < 1; i++); //调节亮度高低

P2_6 = 1;

P2_7 = 1;

for(i = 0; i < 50; i++);

}

}

P2=0xef;

if(P2_5==1)

{

unsigned int a;

for(a=0;a<350;a++) //调节点亮时间

{

unsigned char i;

P2_5 = 0;

P2_6 = 0;

for(i = 0; i < 1; i++); //调节亮度高低

P2_5 = 1;

P2_6 = 1;

for(i = 0; i < 50; i++);

}

}

P2=0xf7;

if(P2_4==1)

{

unsigned int a;

for(a=0;a<350;a++) //调节点亮时间

{

unsigned char i;

P2_4 = 0;

for(i = 0; i < 15; i++); //调节亮度高低

P2_5 = 0;

for(i = 0; i < 1; i++); //调节亮度高低

P2_4 = 1;

P2_5 = 1;

for(i = 0; i < 50; i++);

}

}

P2=0xfb;

if(P2_3==1)

{

unsigned int a;

for(a=0;a<350;a++) //调节点亮时间

{

unsigned char i;

P2_3 = 0;

for(i = 0; i < 15; i++); //调节亮度高低

P2_4 = 0;

for(i = 0; i < 1; i++); //调节亮度高低

P2_3 = 1;

P2_4 = 1;

for(i = 0; i < 50; i++);

}

}

P2=0xfd;

if(P2_2==1)

{

unsigned int a;

for(a=0;a<350;a++) //调节点亮时间

{

unsigned char i;

P2_2 = 0;

for(i = 0; i < 15; i++); //调节亮度高低

P2_3 = 0;

for(i = 0; i < 1; i++); //调节亮度高低

P2_2 = 1;

P2_3 = 1;

for(i = 0; i < 50; i++);

}

}

P2=0xfe;

if(P2_1==1)

{

unsigned int a;

for(a=0;a<350;a++) //调节点亮时间

{

unsigned char i;

P2_1 = 0;

for(i = 0; i < 15; i++); //调节亮度高低

P2_2 = 0;

for(i = 0; i < 1; i++); //调节亮度高低

P2_1 = 1;

P2_2 = 1;

for(i = 0; i < 50; i++);

}

}

P2=0xff;

if(P2_0==1)

{

unsigned int a;

for(a=0;a<350;a++) //调节点亮时间

{

unsigned char i;

P2_0 = 0;

for(i = 0; i < 15; i++); //调节亮度高低

P2_1 = 0;

for(i = 0; i < 1; i++); //调节亮度高低

P2_0 = 1;

P2_1 = 1;

for(i = 0; i < 50; i++);

}

}

if(P2_7==1)

{

unsigned int a;

for(a=0;a<350;a++) //调节点亮时间

{

unsigned char i;

P2_0 = 0;

for(i = 0; i < 1; i++); //调节亮度高低

P2_0 = 1;

for(i = 0; i < 50; i++);

}

}

}

/******************************************************************** ********/

rzmzy() //走马拖尾左移函数

{

P2=0xfe;

ys1ms(60);

P2=0xfd;

if(P2_0==1)

{

unsigned int a;

for(a=0;a<350;a++) //调节点亮时间

{

unsigned char i;

P2_0 = 0;

for(i = 0; i < 10; i++); //调节亮度高低

P2_0 = 1;

for(i = 0; i < 50; i++);

}

}

P2=0xfb;

if(P2_1==1)

{

unsigned int a;

for(a=0;a<350;a++) //调节点亮时间

{

unsigned char i;

P2_1 = 0;

for(i = 0; i < 15; i++); //调节亮度高低

P2_0 = 0;

for(i = 0; i < 1; i++); //调节亮度高低

P2_1 = 1;

P2_0 = 1;

for(i = 0; i < 50; i++);

}

}

P2=0xf7;

if(P2_2==1)

{

unsigned int a;

for(a=0;a<350;a++) //调节点亮时间

{

unsigned char i;

P2_2 = 0;

for(i = 0; i < 15; i++); //调节亮度高低

P2_1 = 0;

for(i = 0; i < 1; i++); //调节亮度高低

P2_2 = 1;

P2_1 = 1;

for(i = 0; i < 50; i++);

}

}

P2=0xef;

if(P2_3==1)

{

unsigned int a;

for(a=0;a<350;a++) //调节点亮时间

{

unsigned char i;

P2_3 = 0;

for(i = 0; i < 15; i++); //调节亮度高低

P2_2 = 0;

for(i = 0; i < 1; i++); //调节亮度高低

P2_3 = 1;

P2_2 = 1;

for(i = 0; i < 50; i++);

}

}

P2=0xdf;

if(P2_4==1)

{

unsigned int a;

for(a=0;a<350;a++) //调节点亮时间

{

unsigned char i;

P2_4 = 0;

for(i = 0; i < 15; i++); //调节亮度高低

P2_3 = 0;

for(i = 0; i < 1; i++); //调节亮度高低

P2_4 = 1;

P2_3 = 1;

for(i = 0; i < 50; i++);

}

}

P2=0xbf;

if(P2_5==1)

{

unsigned int a;

for(a=0;a<350;a++) //调节点亮时间

{

unsigned char i;

P2_5 = 0;

for(i = 0; i < 15; i++); //调节亮度高低

P2_4 = 0;

for(i = 0; i < 1; i++); //调节亮度高低

P2_5 = 1;

P2_4 = 1;

for(i = 0; i < 50; i++);

}

}

P2=0x7f;

if(P2_6==1)

{

unsigned int a;

for(a=0;a<350;a++) //调节点亮时间

{

unsigned char i;

P2_6 = 0;

for(i = 0; i < 15; i++); //调节亮度高低

P2_5 = 0;

P2_6 = 1;

P2_5 = 1;

for(i = 0; i < 50; i++);

}

}

P2=0xff;

if(P2_7==1)

{

unsigned int a;

for(a=0;a<350;a++) //调节点亮时间

{

unsigned char i;

P2_7 = 0;

for(i = 0; i < 15; i++); //调节亮度高低

P2_6 = 0;

for(i = 0; i < 1; i++); //调节亮度高低

P2_7 = 1;

P2_6 = 1;

for(i = 0; i < 50; i++);

}

}

if(P2_0==1)

{

unsigned int a;

for(a=0;a<350;a++) //调节点亮时间

{

unsigned char i;

P2_7 = 0;

P2_7 = 1;

for(i = 0; i < 50; i++);

}

}

}

/******************************************************************** ********/

rlszy() //流水左移函数

{

unsigned char a,i,led; //声明无字符整形变量a,i,led

led=0xfe; //左移初始值定位

P2=led; //输出

ys1ms(120); //延时

for(i=1;i<8;i++) //设置移动7次

{

a=led<

P2=a; //依次点亮

ys1ms(120);

}

}

/******************************************************************** *******/

rlsyy() //流水右移函数

{

unsigned char a,i,led; //声明无字符整形变量a,i,led

led=0x7f; //左移初始值定位

P2=led; //输出

ys1ms(120); //延时