毕业论文-基于单片机的彩灯控制器.docx
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1、目 录毕业论文(设计)任务书- 1 -开题报告- 2 -摘 要- 5 -关键字- 6 -第一章 方案论证与选择11.1主控电路方案论证与选择11.2 电源电路方案论证与选择11.3 显示电路方案论证与选择2第二章 硬件设计32.1 电源电路32.2主控电路32.3 显示电路42.3.1 LED彩灯显示电路42.3.2 数码管显示电路42.4按键电路5第三章 软件设计63.1 主函数流程图73.2 中断函数流程图83.3 模式函数流程图9第四章 芯片简介104.1 AT89S51单片机104.2 三端集成稳压器12第五章 总结13参考文献14附 录15致 谢16 PAGE 16毕业论文(设计)任
2、务书学生姓名专业班级指导教师论文题目彩灯控制器研究的目标、内容及方法任务:设计并制作彩灯控制器。要求:1基本要求(1)自选彩灯,发光二极管、白炽灯、灯串均可以。(2)用电子电路或单片机制作彩灯控制器。(3)彩灯的闪烁效果可以自行选择。用电子电路制作时,闪烁效果最少有两种;采用单片机制作时,闪烁效果最少有三种。2发挥部分(1)制作所需的电源。(2)其它。分阶段完成的工作1、2012年7月1日之前查阅资料,进行功能分析、完成总体方案设计。2、2012年8月1日之前完成各功能模块的设计。3、2012年9月1日之前完成控制器的安装制作及测试。4、2012年10月1日之前完成设计报告的编写。4、2012
3、年10月20日之前进行排错、改进,完善设计报告。5、2012年11月进行设计答辩。系(部)主 任意 见开题报告一、课题来源由指导老师提供。二、设计目的和意义 研究目的 建立基于单片机的彩灯控制器,用它来控制16个发光二极管发光,实现亮点的循环移动。 通过软件编程实现各种各样的亮点平面循环移动。该彩灯控制器能够实现五种闪烁模式。通过按键可选择闪烁模式,并由数码管显示出是第几种模式。 研究意义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色彩,低廉的造价以及控制简单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。通过对彩灯控制器的
4、设计,提高单片机的应用能力,基本掌握单片机控制系统的设计流程。三、国内外现状和发展趋势目前,国内的一些主要城市都是传统的单一循环式的彩灯控制器比较多,因为其功能单一,浪费高,又不方便实用渐趋淘汰,取而代之的新一代的单片机功能实现的控制器,其选择功能相当多,已经有些开始在研究基于单片机、芯片处理技术方面的平面循环彩灯控制器,并且以有一些线路以投入运行,到目前为止反映良好,更能适合于中小城市的普遍推广使用。而我们也是利用单片机通过编程实现对平面彩灯实现各种控制,这种开发出的产品也是适合市场发展的潮流的。在2008年北京奥运会上LED彩灯的应用远不仅于开幕式。据不完全统计,北京奥运会36个比赛场馆中
5、(不包括奥运村、奥运公园等其他公共照明设施市场)使用LED彩灯产品的总值已接近5亿元人民币,采用的LED产品包括:景观照明、数字化交通信息显示、疏导标识、太阳能LED、室外全彩显示屏、应急照明灯等。开创了奥运历史上大规模使用LED照明技术的先河。都是使用单片机控制的大规模彩灯集群。鸟巢,水立方等著名体育场馆更是将LED彩灯照明技术发挥的淋漓尽致。四、设计内容、途径及技术路线研究内容: 设计单片机主控电路,电源电路及与之配套的平面彩灯驱动显示电路,并用DXP画出硬件电路图。采用Keil uVision2软件,通过C语言程序编程,实现彩灯控制器对LED彩灯闪烁的控制。了解彩灯应用电路的过程及有关技
6、术要求。 将调试好的程序下载到单片机里进行综合调试,直到完成设计。 研究途径:收集相关资料和文献,系统学习单片机原理和数码管显示,按键识别与检测等基础知识。设计主控电路、电源电路、按键电路、显示电路,制作硬件电路、编写程序并进行程序调试,直到完成设计。技术路线:1.主控电路:用AT89S51单片机设计主控电路,包含单片机、晶振电路、复位电路等。2.电源电路:采用三端集成稳压器7805提供+5V电源。3.显示电路:采用共阳型数码管显示闪烁模式,及LED彩灯的闪烁模式。4.按键电路:采用独立式按键切换闪烁模式。五、设计工作的主要阶段、进度和指标阶段起始日期 终止日期 进度技术指标第一阶段 2012
7、.06 2012.07 完成选题和资料收集 丰富全面第二阶段 2012.07 2012.08 彩灯控制器的设计 符合控制要求第三阶段 2012.08 2012.09 完成硬件设计和软件编程 设计合理第四阶段 2012.09 2012.10 进行调试直到完成设计 实现控制要求第五阶段 2012.10 2012.10.31编写论文准备答辩 详细全面六、最终目标及完成时间所设计的彩灯控制器实现了五种模式,并由按键切换闪烁模式,及数码管显示闪烁模式。增强了我对单片机原理、电子技术和设计流程等方面的认识,掌握了分析处理方法,调试等基本技能的训练,提高了实践能力。2012年11月之前完成论文“彩灯控制器”
8、。七、现有条件及必须采取的措施单片机实验室、电子电路实验室、图书馆等。必须措施:在现有条件上还需查看相关文献,并在老师的指导下开发基于单片机彩灯控制器的硬件制作和软件编程。八、协作单位及要解决的主要问题协作单位:学院单片机实验室。所要解决本课题的主要问题是:元器件的选择、硬件电路的制作、按键的识别、各闪烁模式的实现。九、指导教师审核意见指导教师签名年 月 日十、系毕业设计(论文)领导小组意见组长签名年 月 日摘 要本设计介绍了一种通过单片机编程控制的智能彩灯控制器,可以实现五种彩灯控制模式、通过按键切换闪烁模式,并由数码管显示闪烁模式,实现彩灯控制的多样化、美观化。围绕彩灯控制器的设计目标,主
9、要介绍了硬件电路的设计与制作以及相应软件的流程图。硬件电路主要包括主控电路模块、电源电路模块、显示电路模块和按键电路模块等;通过C语言编写主函数和所需其它函数,通过对系统进行综合调试并达到设计要求。在设计中,硬件和软件都采用了模块化结构,本系统具有体积小、硬件少、电路结构简单及容易操作的特点。基本完成设计要求。关键字彩灯控制器;AT89S52单片机;LED;独立式按键;数码管;编程第一章 方案论证与选择1.1主控电路方案论证与选择方案一:采用AT89C51单片机 最高工作频率为24KHz 128*8位内部RAM 32条可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 5个中断源 可编程串行通道 片内振
10、荡器和时钟电路方案二:采用AT89S51单片机 最高工作频率可至 12MHz 内部程式存储器(ROM)为 4KB 内部数据存储器(RAM)为 128B 32 条双向输入输出线,且每条均可以单独做 I/O 的控制 外部程序存储器可扩充至 64KB 外部数据存储器可扩充至 64KB 2 组独立的 16 位定时器 5个中断源 芯片具有数据保密的功能 单芯片提供位逻辑运算指令综上所述,本设计采用方案二。1.2 电源电路方案论证与选择方案一: 采用三节1.5V的干电池构成电源电路对主控电路及显示电路供电。单片机工作电压偏差为10%即为4.9v5.1v,而三节干电池最大电压为4.5v,达不到单片机工作所需
11、要的电压;并且干电池工作不稳定对单片机工作有影响。方案二:采用三端集成稳压器7805构成电源电路对主控电路及显示电路供电。输出电压为5v在单片机正常工作的范围之内;并且工作稳定可靠。综上所述,本设计采用方案二。1.3 显示电路方案论证与选择方案一:采用液晶显示器LCD1602构成显示电路LCD1602共16个引脚,电源电压为5V,带背光,两行显示、每行16个字符,用于显示较复杂的字符或字符串。但性价比高,结构复杂,可视角度小,响应时间过慢。方案二:采用七段数码管构成显示电路共有10个引脚,7个笔段ag,加上一个小数dp,所以一个数码管实际上是由排列成“8”字的8个小发光二极管组成,剩余的两个脚
12、连在一起称为公共端com,用于显示简单的09数字。性价比低,结构简单,在静态显示中应用广泛,响应时间快等。综上所述,本设计采用方案二。第二章 硬件设计2.1 电源电路对于一个完整的电子设计来讲,首要问题就是为整个系统提供电源供电模块,电源电路如图2- 1所示。图2- 1电源电路电源通过L1、L2降压变压器降压为所需要的电压加在由四个二极管组成的单相桥式整流电路的输入端,整流后输出电压通过电解电容C1对整流电压进行滤波,电容C2进行稳压,输出的整流电压通过VI口输入三端稳压器7805,由VO口输出+5v直流电压Vcc。2.2主控电路要使彩灯控制器工作起来,最基本的主控电路如图2-2所示。晶振电路
13、:本系统采用AT89S51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,构成稳定的的自激振荡器,其发出的脉冲直接送入内部的时钟电路。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。本设计采用手动按键复位,该复位方式同样具有上电自动复位功能。由AT89S51单片机、晶振电路、复位电路组成彩灯控制器的主控电路。图2- 2主控电路2.3 显示电路2.3.1 LED彩灯显示电路LED彩灯显示电路如图2- 3所示,由16个发光二极管和16个电阻构成。发光二极管与电阻串联,然后接在与之相对应的P1、P2口
14、上。通过软件编程对P1、P2口输出高低电平来实现不同的闪烁花型。由于发光二极管的导通电压一般为1.7V以上,另外,它的工作电流根据型号不同一般为1mA到30mA,电阻选择范围1003K在此这里选用330的电阻。2.3.2 数码管显示电路数码管显示电路如图2- 3所示,共阳型数码管在显示时,只要com所接电平不符合要求,不论adp是何状态,一定不能点亮LED,数码管就不能显示,因此将公共端com称为字位口;而com加上所需的电平,数码管可以显示时,就由adp端的状态决定显示什么样的数字,因此将引脚adp称为字段口。数码管显示的条件就是:字位口com与字段口adp所加电平使发光二极管正向偏置。因此
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