基于单片机的彩灯控制器设计

北京化工大学北方学院毕业设计（论文）I诚信申明本人申明：我所呈交的本科毕业设计（论文）是本人在导师指导下对四年专业知识而进行的研究工作及全面的总结。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中创新处不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京化工大学或其它教育机构的学位或证书而已经使用过的材料。与我一同完成毕业设计（论文）的同学对本课题所做的任何贡献均已在文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：年月日北京化工大学北方学院毕业设计（论文）II基于单片机的彩灯控制器设计赵向明自动化专业自控0702班学号070204056指导教师孙丽云讲师杨志强助教摘要随着微电子技术的发展，人民的生活水平不断提高，人们对周围环境的美化和照明已不仅限于单调的白炽灯，彩灯已成为时尚的潮流。彩灯控制器的实用价值在日常生产实践日常生活中的作用也日益突出。基于各种器件的彩灯也都出现，单片机因其价格低廉，使用方便，控制简单而成为控制彩灯的主要器件。目前市场上更多用全硬件电路实现，电路结构复杂，结构单一，一旦制成成品就只能按固定模式，不能根据不同场合，不同时段调节亮度时间，模式和闪烁频率等动态参数，而且一些电路存在芯片过多，电路复杂，功率损耗大，亮灯样式单调缺乏可操作性等缺点，设计一种新型彩灯已迫不及待。近年来，彩灯对于美化、亮化城市有着不可轻视的重要作用。因此作为城市装饰的彩灯需求量越来越大，对与彩灯的技术和花样也越来越高。目前市场上各种式样的LED彩灯多半是采用全硬件电路实现，存在电路结构复杂、功能单一等局限性，因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。本文介绍了一种简易LED彩灯控制系统的软硬件设计过程，以STC-89C52单片机作为主控核心与辅助硬件电路相结合，利用软件实现对LED彩灯进行控制。本系统具有电路结构简单、操作容易、硬件少、成本低等特点。关键词：LED彩灯STC-89C52单片机彩灯控制器北京化工大学北方学院毕业设计（论文）IIIDesignofLanternControllerBasedonSingle-chipAbstractWiththedevelopmentofmicroelectronicstechnology,improvepeople'slivingstandard,peopleonthesurroundingenvironment,landscapingandlightingarenotlimitedtomonotonousincandescentlightshavebecomeafashiontrend.Lanterncontrollerpracticalvalueindailyproductionpracticesindailylifehavebecomeincreasinglyprominentrole.Carnivalisalsobasedonavarietyofdeviceshaveemerged,themicrocontrollerbecauseofitslowprice,easytouse,simpletocontrolyourlightscontrollingthemaindevice.Moreonthemarketwithallthehardwarecircuit,thecircuitstructureiscomplex,singlestructure,oncethefinishedproductscanonlybeafixedpattern,notaccordingtodifferentoccasions,adjustthebrightnessofdifferenttimeperiods,patternsandblinkingfrequencyofthedynamicparameters,andsomecircuitThechiptoomuch,circuitcomplexity,powerconsumptionlarge,LiangDengstylemonotonouslackofoperationandothershortcomings,designanewtypeoflightscannotwait.Inrecentyears,thelanternforthelandscaping,lightingthecityhasanimportantroleshouldnotbeunderestimated.Sothecitydecoratedwithlanternsasthegrowingdemandfortechnologyandlanternshavebecomemoresophisticatedandsynchronized.CurrentlyonthemarketavarietyofstyleLEDlanternisthemosthardware-widerealizationoftheexistenceofcomplexcircuitstructure,functionsandotherlimitationsofasingle,itisessentialtothecurrentcontrollertoimprovethelantern.ThispaperintroducesasimplecontrolsystemoftheLEDlanterndesignprocessofhardwareandsoftware,withSTC-89C52single-chipmicrocomputerasthemastercoreandsupportingthecombinationofhardwarecircuitry,usingsoftwarecontroloftheLEDlanterns.Thespecialtiesofthissystemaresimplestructure,easycontrol,lesshardware,lowcost,andsoon.Keywords:LEDLanternSTC-89C52SCMLanterncontroller北京化工大学北方学院毕业设计（论文）IV目录前言.....................................................1第1章单片机的介绍.........................................2第1.1节单片机的简介.......................................2第1.2节单片机的发展史.....................................3第1.3节单片机的工作过程...................................4第1.4节单片机的应用.......................................5第1.5节单片机的学习应用...................................6第1.6节几种常见的单片机...................................8第2章彩灯控制器简介......................................10第2.1节基于单片机的彩灯控制器............................10第2.2节单片机在彩灯方面的应用............................10第3章基于单片机的彩灯控制器的硬件设计....................12第3.1节芯片的选择及简介..................................12第3.2节两种芯片的比较....................................16第3.3节Protel99SE介绍..................................22第4章基于单片机的彩灯控制器的软件设计....................27第4.1节系统总体设计及流程图..............................27第4.2节系统程序..........................................28结论....................................................34北京化工大学北方学院毕业设计（论文）V附录....................................................36参考文献....................................................38致谢....................................................39北京化工大学北方学院毕业设计（论文）1前言现在这个时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。目前，一个学习与应用单片机的高潮正在工厂、学校及企事业单位大规模地兴起。学习单片机的最有效方法就是理论与实践并重，本文是作者用自制了一款简易的流水灯，重点介绍了其软件编程方法，以期给单片机初学者以启发，更快地成为单片机领域的优秀人才，为国家做出贡献。随着人们生活环境的不断改善和变化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。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广泛应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。目前彩灯种类繁多，但有一种趋势，冷光源、低功耗、寿命长的已渐成主流。在照明工程中推广和普及使用，将为节约我国宝贵的资源，保护我们的环境发挥出巨大的作用。本文根据单片机原理设计的一种彩灯电路。本文侧重对彩灯的闪烁频率，亮灯时间及模式进行设计。导向是软硬件兼使软件为主硬件为辅，很容易实现对彩灯的控制。本电路没有复杂的结构，更容易让人理解接受。操作起来更加简单、方便，当然效率也更高。北京化工大学北方学院毕业设计（论文）2第1章单片机的介绍第1.1节单片机的简介单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳[1]。早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTELi960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端[1]的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因