艺术彩灯控制系统设计.doc

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1、一、设计题目艺术彩灯控制系统设计二、设计内容1．设计并实现具有复位功能的单片机小系统。2．利用单片机进行灯光的场景开关控制。3．利用单片机进行灯光的循环点亮控制及速度变化控制。4．利用单片机进行灯光的色彩连续变化效果控制。5．利用单片机进行灯光的三色联动定时控制。6.配合2至5项中功能，实现液晶屏输出功能或状态信息。（受器件条件限制，只需仿真方式实现。）7.以调节5或4项中的时间为例实现基于4X4键盘的输入功能。（受器件条件限制，只需仿真方式实现。）三、设计要求1．能启动、停止；2．能通过开关进行

2、功能选择；3．要体现循环、组合和色彩变化的控制功能和效果，实现三色联动定时控制，控制变化规律的类型或功能不少于5种；4．要有完善的课程设计报告四、设计流程本课程设计是采用80C51单片机设计艺术彩灯，通过keil进行c语言编程，通过protues进行软件硬件仿真。本设计成果，主要通过按键开关对彩灯进行控制，包括灯光的场景开关控制、灯光的循环点亮控制及速度变化控制、灯光的色彩连续变化效果控制、灯光的三色联动定时控制，以上内容均基于面包板完成。在4X4矩阵键盘和LCD液晶显示方面均在仿真下完成。五、设

3、计方案（一）硬件设计（1）单片机最小系统设计80c51单片机最小系统是由晶体振荡器和复位电路构成，如图所示晶振电路：复位电路：（2）单片机外部电路设计单片机外部电路由八个彩灯，4X4矩阵键盘，1602LCD液晶显示和4个独立按键开关组成。以上电路可以完成本课程设计要求的所有功能。整体电路如图所示：元件清单：独立按键21个，彩灯8个，80C51单片机1个，1602LCD显示器1个，1nF电容3个，1K排阻1个，12M无源晶振1个。（3）硬件设计分析本硬件设计简单易操作，不死机，只需按键即可达到指定指

4、令，省略模式选择，简单易懂。（二）软件设计（1）交通灯三色联动本交通灯三色联动采用基本延时的方法实现，稳定性及实时性高。该交通灯为十字路口交通灯设计，分红、绿、黄三色，其中一方向红灯所亮时间等于另一方向绿灯、黄灯所亮时间总和。即为基本交通灯。voidjtd(){while(1){P1=~0x22;delay1s();delay1s();delay1s();delay1s();P1=~0x20;delay500ms();P1=~0x22;delay500ms();P1=~0x00;delay500m

5、s();P1=~0x22;delay500ms();P1=~0x00;delay500ms();P1=~0x22;delay500ms();P1=~0x00;delay500ms();P1=~0x21;delay500ms();delay100ms();delay100ms();P1=~0x14;delay1s();delay1s();delay1s();delay1s();P1=~0x04;delay500ms();P1=~0x14;delay500ms();P1=~0x00;delay500m

6、s();P1=~0x14;delay500ms();P1=~0x00;delay500ms();P1=~0x14;delay500ms();P1=~0x00;delay500ms();P1=~0x0c;delay500ms();delay100ms();delay100ms();}}（2）PWM亮度变化PWM（PulseWidthModulation）控制——脉冲宽度调制，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。PWM脉宽调制，是靠改变脉冲宽度来控制输出电压，即通过

7、改变占空比来控制输出电压。脉冲宽度调制波通常由一列占空比不同的矩形脉冲构成，其占空比与信号的瞬时采样值成比例。下图所示为脉冲宽度调制系统的原理框图和波形图。该系统由一个比较器和一个周期为Ts的正弦波发生器组成。原始信号x(t)如果大于正弦波信号，比较器输出正常数A，否则输出0。因此，从图中可以看出，比较器输出一列下降沿调制的脉冲宽度调制波。原始信号x(t)+PWM_正弦波发生器调制原理图调制波形图定时器/计数器原理：定时器/计数器的核心是16位加法计数器，在图中用特殊功能寄存器TH0、TL0及TH

8、1、TL1表示。TH0、TL0是定时器/计数器T0加法器的高8位和低8位，TH1、TL1是定时器/计数器T1加法器的高8位和低8位。方式寄存器TMOD用于设定定时器/计数器T0、T1的工作方式，控制寄存器TCON用于对定时器/计数器启动、停止进行控制。当定时/计数器用于定时是，加法计数器对内部机器周期Tcy计数。由于机器周期时间是定值，所以对Tcy的计数就是定时。当定时/计数器用于计数时，加法计数器对单片机芯片引脚T0（P3.4）或T1（P3.5）上的计数脉冲计数。每来一个输入脉冲