节日彩灯的设计和制作.doc

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1、节日彩灯的设计和制作【摘要】介绍了一种新型的彩灯控制系统的设计方法，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。【关键词】彩灯AT89C51单片机简易第一章系统硬件电路的设计1．1方案论证与选择方案一：基于在系统可编程器件（ISP）来实现可编程现代彩灯的控制系统。用8种频率信号控制彩灯扫描速度，并可随时改变扫描速度，通过把4组彩灯在空间适当排列组合，可得各种花案效果。方案二：基于AT89C51单片机来实现对彩灯的

2、控制。与按钮、74LS373芯片等模块组成核心主控制模块。在主控模块上设有1个按键和32个发光二极管，根据用户需要可以编写若干种亮灯模式，利用其内部定时器T0实现一个基本单位时间为0.5s的定时中断，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。与方案一相比，方案二实现条件简单，操作方便，用材少，具有体积小、价格低、低能耗等优点。1.2系统功能分析该系统以AT89C51单片机作为主控核心，与按钮、74LS373芯片等模块组成核心主控制模块。在主控模块上设有1个按键和32个发光二极管，彩

3、灯控制器与5V直流电相连接，经过通电，输出直流工作电压，主控模块单片机系统（节日彩灯控制器）提供5V工作电源。系统包括2大部分，即彩灯控制器（89C51主控模块）和32个发光二极管（管内模块）。前者是主控模块，具有按键、显示等功能，并利用89C51的P口输出控制信号；后者是受控模块，用来显示十种花样的。1.3系统结构框图地址锁存器电源单片机模式切换显示模块1.4各功能部件单元电路设计1.4.1单片机的选择目前市场上的单片机，种类繁多，性能各异。所以，如何选择适合本系统的单片机就成为本设计首要解决的问题。通常，单片机的选择以性价比高

4、、能够满足实际需要、常用等为标准。为此，本设计中的单片机选用AT89C51单片机。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器。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。主要特性：·8031CPU与MCS-51兼容·4K字节可编程FLASH存储器(寿命：1000写/擦循环)·全静态工作：0Hz-24KHz·三级程序存储器保密锁

5、定·128*8位内部RAM·32条可编程I/O线·两个16位定时器/计数器·6个中断源·可编程串行通道·低功耗的闲置和掉电模式·片内振荡器和时钟电路1.4.2单片机基本外围电路设计振荡电路：XTAL1和XTAL2分别为反向放大振荡器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。我们采用的是12MHz的晶振,C1,C2选择为30pF,机器周期为1us。复位电路：当振荡器复位电路复位器件时

6、，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。在RST引脚出现高电平时实现复位和内部初始化。在振荡器运行的情况下，要实现复位操作必须使RST引脚至少保持两个机器周期（24个振荡周期）的高电平。复位的实现通常可以采用开机上电复位和外部手动复位两种方式，在本设计中采用的是外部手动复位。在该复位电路中，C采用10uf，R采用8.2K,时间常数为。只要Vcc的上升时间不超过1ms，振荡器建立时间不超过10ms，这个时间常数足以保证完成复位操作。1.4.3彩灯显示单元电路该显示模块设计主要器件有发光二极管（红、绿、黄）、74LS373芯片等。根

7、据实际应用彩灯长度需要，可将不同数量的该发光二极管实现级连，组成一个完整的彩灯。考虑到功率损耗，模块之间接口处用信号正向74LS373连接。每个模块上均匀分布3种颜色灯，在实际制作PCB时采用红、绿、蓝3色互隔焊接方式，在电路板上把发光管按顺序1个(红)、1个(绿)、1个(黄)、每8个为一组，依次均匀焊在板上成正方形。为了得到更多的花样模式效果，可以使红绿黄3种灯从前往后驱动点亮闪烁，根据花样显示，这样会具有很好的动感视觉效果。由于节日彩灯系统所设计的二极管较多，所需译码器需要多线输出，因此选用芯片74LS373来控制其位口译码输

8、出。1.4.4彩灯调整控制单元电路设计本设计通过按键来对彩灯进行调整和控制。而按键信号的获取方法采用中断扫描法。由于本设计的结构较简单，所以只设置了两个按钮，一个是在该显示模块里用来对彩灯花型进行切换的切换按钮，另一个是在复位模块里用到了复位按钮。