节日彩灯控制器的设计

一、设计要求：

以单片机为核心，设计一个节日彩灯控制器：

K1—开始，按此键则灯开始流动(由上而下)。

K2—停止，按此键则停止流动，所有灯为暗。

K3—下，按此键则灯由下向上流动。

K4—交替闪烁，按此键则奇数序号灯与偶数序号灯交替闪烁。

二、方案论证：

通过查阅大量相关技术资料，并结合自己的实际知识，我提出课两种技术方案来实现该公能。下面我将首先对这两种方案的组成框图和实现原理分别进行说明，并分析比较它们的特点，然后阐述我最终选择方案的原因。

1 方案比较

彩灯控制器课分为两种方案实现。一种是利用数字逻辑电路装置控制，另一种是采用单片机控制。

1.1 方案一

根据任务要求介绍的彩灯控制电路的基本组成，可以确定彩灯控制器应由振荡器、计数/时序分配电路、移位寄存器和彩灯显示五部分组成。其框图如图所示。

1.2 方案二

本方案主要是通过对基于单片机的多控制、多闪烁方式的LED彩灯循环系统的设计，来达到本设计的要求、其硬件构成框图如图所示，以单片机为核心控制，由单片机最小系统(时钟电路、复位电路、电源)、按键控制电路、LED发光二极管和5V直流电源组成。

2 方案论证

如果采用方案一，利用数字逻辑电路装置控制，其电路不是很复杂，制作相对较容易，成本也相对较低，但可调性差，亮灯模式少而且样式单调，达不到设计任务要求或实现困难。而采用方案二，以单片机控制其优点是电路集成度高，工作原理简单，清晰明了，自定义编程，控制的图案花样多，移植性好等。

3 方案选择

综上，显然方案二各方面优于方案一，以及为了体现专业优势，本次设计采用方案二。

三、理论设计：

1、主程序设计

程序启动时跳转到键盘判断模块程序中，此程序里面包含K1—K4的按键情况判断，循环检测直到有按键按下的时候，程序转去相对应的按键的彩灯显示的模块。

2、键盘扫描程序

四、电路仿真和仿真结果分析：

1 仿真电路

1.1 时钟电路和复位电路

1.2 按键控制电路

1.3 LED显示电路

2 仿真结果分析：

此次系统设计结果较好，经Proteus软件仿真系统的调试，可检测出仿真电路正常；对应按键按下，彩灯出现不同花型，实现了多控制、多闪烁的LED彩灯循环；经以上仿真测试证实，本设计能实现设计系统要求的预期功能。

五、心得体会：

本次作业设计以C51单片机为核心，控制电路、LED显示电路、以及单片机最小系统等模块组成的核心主控制电路，实现了由单片机对LED灯的控制。

通过对软件的仿真调试，对彩灯控制器的运行成果满意，实现了题目的要求，同时此设计具有电路简单、易操作、成本小、体积小、耗能低等优点。

但是在设计中也出现了一些问题，在程序编写过程中发现自己有的知识模块模糊，导致实验速度减缓，通过c程序的编写实验就发现自己很多地方的不足，在查阅资料和同学的帮助下才解决了困难，这都是以后要多学习的地方。

单片机源程序如下:

#include

#define uchar unsigned char //宏定义

#define uint unsigned int

sbit k1=P1^2; //位定义

sbit k2=P1^3;

sbit k3=P1^4;

sbit k4=P1^5;

uchar a=0; //定义所需变量

uchar b;

uchar code table1[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f}; //从上到下流水数组

uchar code table2[]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe}; //从下到上流水数组

void delay_ms(uint xms) //延时函数

{

uint i,j;

for(i=xms;i>0;i--)

for(j=110;j>0;j--);

}

void key_scan(uchar b) //按键扫描

{

if(b==1) //若K1按下

{

while(k2==1&&k3==1&&k4==1)

{

for(a=0;a<8;a++) //执行从上到下流水操作

{

P0=table1[a];

delay_ms(100);

}

a=0;

}

}

if(b==2) //若K2按下

{

while(k1==1&&k3==1&&k4==1)

{ //P0全部输出高电平，关闭LED

P0=0xff;

}

}

if(b==3) //若K3按下

{

while(k1==1&&k2==1&&k4==1)

{

for(a=0;a<8;a++) //执行从下到上流水操作

{

P0=table2[a];

delay_ms(100);

}

a=0;

}

}

if(b==4) //若K4按下

{

while(k1==1&&k2==1&&k3==1)

{

P0=0xaa; //奇偶位分别点亮

delay_ms(100);

P0=0x55;

delay_ms(100);

}

}

}

void main(void) //主函数

{

TMOD=0X01; //定时器中断初始化

TH0=(65536-1000)/256;

TL0=(65536-1000)%256;

EA=1;

ET0=1;

TR0=1;

while(1);

}

void T0_time interrupt 1 //中断服务函数

{

TH0=(65536-1000)/256;

TL0=(65536-1000)%256;

if(k1==0)b=1;

if(k2==0)b=2;

if(k3==0)b=3;

if(k4==0)b=4;

key_scan(b);

}

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