彩灯控制器设计(单片机 )

郑州轻工业学院

微控制器应用课程设计

彩灯控制器设计

院（系）：电子信息工程

专业：电信11-01

学号：

姓名：

指导老师：耿鑫

完成时间：2015年1月10日

郑州轻工业学院

课程设计任务书

题目彩灯控制器设计

专业、班级电信11-01 学号 541 姓名

主要内容、基本要求、主要参考资料等：

一、主要内容：

①熟悉单片机应用系统的设计方法和规范，达到综合的目的。

②学习文件检索和查找数据手册的能力。

③学习protel软件的使用。

④学会整理和总结设计文档报告。

二、基本要求：

①以MCS-51系列单片机为核心，设计了一种多花样（至少8种以上）自动切换的彩灯

控制器。

②随着彩灯显示图案的变化，发出不同的音响声。

③彩灯显示的不同形式可由不同进制计数器驱动LED显示完成。

④音响由选择不同频率CP脉冲驱动扬声器形成。

三、主要参考资料：

①张毅坤等单片微型计算机原理及应用西安西安电子科技大学出版社

②李建忠编著单片机原理及应用西安西安电子科技大学出版社

完成期限：

指导教师签名：

课程负责人签名：

2015年 1月 17日

目录

目录 (1)

摘要 (2)

1 设计要求 (3)

2 设计方案 (3)

3 硬件介绍 (3)

3.1 AT89C51芯片 (3)

3.2 LED彩灯 (4)

3.3 扬声器 (4)

4硬件电路 (5)

4.1上电复位电路 (5)

5 软件设计 (7)

5.1源程序 (8)

5.2调试仿真 (12)

总结 (14)

参考文献 (15)

附录1 元器清单 (16)

附录2原理图 (17)

摘要

电子技术发展迅速，彩灯控制器的种类越来越多，本设计用单片机

AT89C51结合LED制作了一种新型的LED彩灯控制系统的设计方法，以AT89C51单片机作为主控核心，利用软件编程实现对LED彩灯和扬声器进行控制，实现多花样自动切换，彩灯显示图案变化的同时，扬声器发出不同的音响声。本系统具有体积小、硬件少、电路结构简单、用处广、易于制作及容易操作等优点。

关键字：LED彩灯；AT89C51单片机；彩灯控制器；扬声器

1 设计要求

以MCS-51系列单片机为核心，设计了一种多花样（至少8种以上）自动切换的彩灯控制器。随着彩灯显示图案的变化，发出不同的音响声。彩灯显示的不同形式可由不同进制计数器驱动LED显示完成。音响由选择不同频率CP脉冲驱动扬声器形成。

2 设计方案

本系统核心硬件为AT89C51单片机，用于控制LED彩灯和扬声器，以高低电平控制LED灯的明灭，通过LED彩灯明灭以显示不同图案花样，让彩灯整体达到美轮美奂的视觉效果。同时，以单片机端口的高低电平变化产生脉冲，驱动扬声器发声，以不同频率的脉冲让扬声器发出不同声音，已达到视觉听觉同时感受的效果。

3 硬件介绍

3.1 AT89C51芯片

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。

本系统以AT89C51为控制核心，电路结构简洁，易制作、操作，使用方便。

3.2 LED彩灯

LED彩灯是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P 区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED 灯发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。

LED灯非常节能，白光LED的能耗仅为白炽灯的1/10，节能灯的1/4；寿命长，寿命可达10万小时以上,对普通家庭照明可谓"一劳永逸"；可以工作在高速状态.节能灯如果频繁的启动或关断灯丝就会发黑很快的坏掉；环保，没有汞的有害物质。LED灯泡的组装部件可以非常容易的拆装，不用厂家回收都可以通过其它人回收；固态封装，属于冷光源类型。所以它很方便运输和安装，可以被装置在任何微型和封闭的设备中，不怕振动，基本上用不着考虑散热。

本系统中，主要利用LED彩灯的低耗节能使用时间长等特性，便于电路的设计制作。

3.3 扬声器

扬声器是一种把电信号转变为声信号的换能器件，扬声器的性能优劣对音质的影响很大。扬声器在音响设备中是一个最薄弱的器件，而对于音响效果而言，它又是一个最重要的部件。扬声器的种类繁多，而且价格相差很大。音频电能通过电磁，压电或静电效应，使其纸盆或膜片振动并与周围的空气产生共振（共鸣）而发出声音。