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基于51单片机的51单片机的LED彩灯霓虹灯控制器(心形流水灯)设计

时间：2019-09-22 23:17:46

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基于51单片机的LED彩灯霓虹灯心形流水灯设计

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1 开发环境2 功能说明介绍3 仿真图4 程序5 原理图7 设计报告7.1 设计背景与意义7.2 设计目的7.3 本文结构安排 8 资料清单下载链接

1 开发环境

仿真图:proteus8.9以上

程序代码:KEIL4/KEIL5

原理图:AD

设计编号：A0005

2 功能说明介绍

结合实际情况，基于51单片机设计一个LED彩灯控制器设计。该系统应满足的功能要求为：

具体功能：

（1）至少10个发光管4种花样自动变换，循环往复；

（2）彩灯花样变换的快慢节拍可以手动和自动方式控制，手动控制按钮按一次转换一次；

（3）自动控制方式每15秒变换一次，1分钟循环一遍；

（4）系统复位清零开关；操作简单、功能完善、精确度高。

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。霓虹灯是城市的美容师，每当夜幕降临时，华灯初上，五颜六色的霓虹灯就把城市装扮得格外美丽。LED数码灯带采用全新的结构和专有技术，主体由高亮度发光二极管（简称LED）通过特殊的专利结构进行连接，运用特有的光学技术与专有的包覆层设计而形成。主要特性是节能、环保、防震、防水，其最大的特点就是发光均匀，360度通体发光，在工作状态下从外看不到LED的发光点，与传统霓虹灯的发光效果完全相同。但目前市场上的彩灯控制器结构往往有芯片过多、电路复杂、功率损耗大等缺点。此外，从功能效果上看，亮灯模式少而且样式单调，缺乏用户可操作性，影响亮灯效果。因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。

3 仿真图

AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS16位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器，期间采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用16位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C51单片机可灵活应用于各种控制领域。

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1 6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。

本系统中央控制器采用的单片机AT89C51，复位电路采用上电复位电路。外接的晶振为12MHz晶振。

4 程序

工程文件使用Keil4/keil5打开

代码

部分代码

#include <reg52.h> //包含头文件#include <intrins.h>#define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define SPEED 10//流水灯的速度sbit key0 = P2^0; //定义手动控制按键sbit key1 = P2^1; //定义自动控制按键uint js = 0,flag_auto=0;//定义计数15秒，自动变花样标志位uchar Run_mode=0;/****延时****/void delay(uint i){uint j=1000;while(i--){j=1000;while(j--);}}void delayms(uint z) //毫秒{uint x,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--); }uchar LED_WATER1(){static uchar temp1=0x01,temp2=0x80;P1=~temp1;temp1=_crol_(temp1,1);P3=~temp2;temp2=_cror_(temp2,1);delay(SPEED);if(temp1==0x01)//循环了一圈{return 1;}elsereturn 0;}uchar LED_WATER2(){static uchar temp1=0x01,temp2=0x01;P1=~temp1;temp1=_crol_(temp1,1);P3=~temp2;temp2=_crol_(temp2,1);delay(SPEED);if(temp1==0x01){return 1;}elsereturn 0;}uchar LED_WATER3(){static uchar temp1=0x07,temp2=0x07;P1=~temp1;temp1=_crol_(temp1,1);P3=~temp2;temp2=_crol_(temp2,1);delay(SPEED);if(temp1==0x07){return 1;}elsereturn 0;}uchar LED_WATER4(){static uchar temp1=0x07,temp2=0xe0;P1=~temp1;temp1=_crol_(temp1,1);P3=~temp2;temp2=_cror_(temp2,1);delay(SPEED);if(temp1==0x07)//循环了一圈{return 1;}elsereturn 0;}void timer0() interrupt 1 using 1//定时器0中断服务函数{TH0=(65536-45872)/256;//装初值11.0592M晶振定时50ms数为45872TL0=(65536-45872)%256;js++;//叠加20次是一秒if(js==300) { js=0;//清空 flag_auto=flag_auto+1;//产生15s的倒计时 if(flag_auto>3) flag_auto=1;//限幅，最多4个花样 }}//主函数 void main(){uchar num=0;Timer0_init(); //定时器初始化LED_WATER1();Run_mode=0;while(1){if(key1==0) //自动控制按键{delayms(3); //去除按键抖动if(key1==0){while(!key1); //以上表示按下开始按键flag_auto=0; //清零TR0=1; //开启定时器while(1){if(key0==0) //调节到手动模式{TR0=0; //关闭定时器js=0;flag_auto=0;//计数、自动换花样变量清零break; //跳出}switch(flag_auto)//花样自动变化{case 0: LED_WATER1(); break;case 1: LED_WATER2(); break;case 2: LED_WATER3(); break;case 3: LED_WATER4(); break;}}}}if(key0==0) //手动控制按键{delayms(3); //去除按键抖动if(key0==0){while(1){if(key1==0) //调节到自动模式{TR0=0; //关闭定时器js=0;flag_auto=0;//计数、自动换花样变量清零break;//跳出}if(key0==0) ++flag_auto;//换花样if(flag_auto>3) flag_auto=1;//限幅，最多4个花样switch(flag_auto)//花样手动变化{case 0: LED_WATER1(); break;case 1: LED_WATER2(); break;case 2: LED_WATER3(); break;case 3: LED_WATER4(); break;}}}}}}

。主程序流程图如下图所示。

在整个报警系统工作中，烟雾浓度信息经ADC0832转换处理后，由单片机进行分析处理，判断系统是否启动报警。主程序还包括LED八段式数码管浓度字符显示功能、手动报警功能、报警浓度设定功能，中断子程序等，使报警器功能更加完善，更加方便。

预热后，程序就开始执行初始化子程序，初始化实现的功能是I/O口输入、输出状态设定，寄存器初始化，中断功能等。首先，设定定时初值为50ms，利用IAP 写入EEPROM，作为取值间隔。然后，设置定时器0，选择方式1。方式1状态下，定时器的工作寄存器TH1、TL1，是全16位参与操作。接下来，定时器0中断的允许位置1，打开定时器0，关闭蜂鸣器，开启绿灯，设置报警限初值。

5 原理图

原理图由AD绘制，原理图和仿真图有出入，原理图需要电源，电源开关模块。此设计资料详细，硬件手册资料图片详细，不对硬件调试负责，做实物需要一定的基本功。主控芯片可以换为STC89C51/STC89C52

如图3.1是本系统的硬件设计方案，具体地，硬件电路由以下模块构成：

（1）单片机最小系统。用于驱动和控制其他模块，以实现整体功能，其以STC89C51单片机为核心芯片，并辅以复位电路和晶振电路。

（2）按键模块。用于实现自动模式与手动模式。

（4）LED排灯模块。心形排列，用以实现多种花样电路；

（5）电源模块。用于整个系统的供电。

7 设计报告

7.1 设计背景与意义

霓虹灯是城市的美容师，每当夜幕降临时，华灯初上，五颜六色的霓虹灯就把城市装扮得格外美丽。LED数码灯带采用全新的结构和专有技术，主体由高亮度发光二极管（简称LED）通过特殊的专利结构进行连接，运用特有的光学技术与专有的包覆层设计而形成。主要特性是节能、环保、防震、防水，其最大的特点就是发光均匀，360度通体发光，在工作状态下从外看不到LED的发光点，与传统霓虹灯的发光效果完全相同。因此，利用LED发光二极管设计彩色霓虹灯是一个不错的选择。

本设计采用STC89C51单片机的彩灯控制系统，实现对LED彩灯的控制。根据用户需要可以编写若干种亮灯方式，并实现了手动控制及自动控制，各种亮灯时间的不同，在不同时刻输出灯亮或灯灭的控制信号，驱动各种颜色的灯亮或灭。亮灯方式多，用户可以根据不同场合和时间来调节亮灯频率和亮灯时间。彩灯控制系统得到了广泛应用。