节日彩灯控制器课程设计报告样本.docx
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节日彩灯控制器课程设计报告样本
实习报告
实习名称：
单片机应用实习
系部名称：
电气与信息工程学院
专业班级：
电气10-1班
学生姓名：
王翠玲
学号：
0505
指引教师：
葛洪军李萍
黑龙江工程学院教务处制
年7月
实习题目
简易节日彩灯控制器
实习时间
7月2日至年7月13日共两周
实习单位
或实习地点
实验楼513
实习单位评语：
（分散实习填）
签字：
公章：
年月日
指引教师评语：
成绩
指引教师签字：
年月日
注：
后附实习总结。
其内容应涉及：
实习目、实习内容、实习成果及实习心得等项目。
第1章．绪论----------------------------------------------------1
1.1课题国内外现状-----------------------------------------1
1.2课题发展趋势-------------------------------------------1
1.3课题研究重要内容 -------------------------------------1
第2章.节日彩灯控制器设计--------------------------------------3
2.1设计目-------------------------------------------------3
2.2设计规定------------------------------------------------3
2.3总体方案设计与选取论证--------------------------------3
2.4核心芯片及重要功能简介----------------------------------4
2.4.1AT89S52芯片----------------------------------------4
2.4.274HC377芯片---------------------------------------7
2.4.374HC138芯片---------------------------------------7
2.5硬件设计--------------------------------------------8
2.5.1直流电源电路----------------------------------------8
2.5.2按键电路-------------------------------------------9
2.5.3时钟复位电路---------------------------------------9
2.5.4LED显示电路----------------------------------------10
2.5.5硬件调试---------------------------------------------10
2.6软件设计-------------------------------------------------10
第3章.总结-----------------------------------------------------15
3.1实验方案设计可行性、有效性-----------------------------15
3.2设计内容实用性-----------------------------------------15
3.3实习心得------------------------------------------------15
第4章.道谢-----------------------------------------------------17
附录一：
参照文献------------------------------------------------18
附录二：
总体电路图----------------------------------------------19
附录三：
元器件清单----------------------------------------------20
附录四：
实物电路图----------------------------------------------21
第1章绪论
一：
课题国内外现状
由于国内生活水平不断提高，人民向往较佳生活质素，对灯具灯饰也不断提出了新规定，近年内地灯饰市场有如下状况：
功能细分：
人们规定灯具能符合不同场合，不同照光功能需求日高，因而合用于各种使用规定灯具逐应运而生，如学生灯、书写灯、应急灯、日光灯、霞光灯、晚餐灯以及不同高度落地灯等新品叠出。
高技术化：
由于电子技术被广泛用于灯具制造，适应不同电压，使可调节亮度第三代照光灯具多起来。
无频闪灯、3种波长色谱可调灯，放射远红外光灯等具备保护视力功能灯具也开始推出市场。
多功能化：
符合当前消费潮流、集各种功能于一体灯如床头兼作光敏电话自控灯、带八音盒台灯等，是近年另一需求特点。
节能环保：
新推出高科技无频闪书写灯，光线平稳并可节能源50%，这种灯具很受消费者欢迎。
环保是灯具生产技术崭新主题，显示人们对居室生态环境注重，这亦是将来家居照明重要发展方向。
国际灯具行业当代化产品设计潮流是：
减少产品尺寸，以减少材料投入；当代社会对产品开以制造最重要着眼点是“经济”和“环保”。
照明产品最佳能体现这一潮流是紧凑荧光灯，细管径，超细管径直管荧光灯和无汞射频（RF）或微波（MW）激发硫灯。
紧凑型荧光灯直径和尺寸，它们形式各种各样用途也十分广泛。
普通来说，它们有5倍于白炽灯光效和8倍于白炽灯寿命。
因而，它们是绿色照明工程推荐产品，使用紧凑型荧光灯灯具也日益多见。
二：
课题发展趋势
彩灯发展趋势有：
（1）向高效节能方向发展一方面是采用节能光源，然后是按照节能光尺寸、形状，精心设计灯具光学系统，真正提高灯光有效运用率。
如在射灯中，选用光色好高强度气体放电灯，可导致一种光线弥散、均匀柔和照明环境，且灯具保护角小、效率高，能较好地显示建筑物构造。
（2）向集成可调化方向发展技术迅速发展各种集成化装置和电子算机控制系统对灯具和照明系统应用获得了明显进步，如应用电子镇流器对灯具及照明系统进行调光、遥控、控制光色。
（3）向多功能小型化发展随着紧凑型光源发展镇流器等灯用电器配件超小、超薄、各种新技术、新工艺不断采用，当代灯具正在向小型、实用和多功能方向发展。
（4）向装配系列化转当代灯具选型追求简洁明快裁减了过去一味追求表面华美
造型及过度装饰风格。
既强调个性，又强调与背景环境协调，还注重体现灯具材料质感。
为了保证照明条件和视觉舒服感，灯具大都配有各种系列成套配件选取，以使顾客依照需要自我调节。
三：
本文研究重要内容
彩灯控制是以彩灯为主，从调光灯、触摸灯和延迟灯电子控制器到节能灯、遥控灯和自控以便灯电子控制器专用设备，种类繁多。
这是一种老式灯具方式，虽然彩灯成本较低，但由于采用接触式控制彩灯方式显示花样信息，因而，受干扰较大，甚至不会显示信息，当前灯具设计观念未能与时俱进，零配件质量很差。
工业照明、公共照明等大型高附加值、高档次或新型灯具产品很少。
灯具产品科技含量低、档次不高将在一定限度上削弱了将来我灯具产品竞争力。
灯具样式缺少特色， 存在安全隐患。
设计中重要根据彩灯控制电路，电路最大特点是稳压和整流装置，只顾按键、二极管、按钮及很少阻容器件便能实现各种花样等自然变换，并能即按即变，永久保存。
在国外已经得到了广泛地应用，国内应用正在渗入到老式家电领域、通信领域、装饰领域及待开发领域。
在装饰领域方面，采用彩灯控制电路，加强了人机联系，如会显示数字和中文大型彩灯组，从而有效提高审美观念，以便了使用者；更为人们所熟悉。
大至工业领域，小到玩具、彩灯据此本文简介了用新偏控制方式，通过单片机AT89S52和地址锁存器做成得彩灯控制器。
由于AT89S52在片内具有Flash存储器，而地址锁存器可将片内信息存于闪烁存储器中，并且有自动变换花样高质量、自然还原技术。
此外，它内置微控制器串行通信接口，可通过单片机AT89S52实现其所有功能。
要制作彩灯控制器，需要将单片机与彩灯芯片控制端口进行连接，并对单片机进行编程，使其实现相应功能；还要将单片机输出口连接键盘和显示屏，使其控制相应功能并得到显示。
随着人们生活环境不断改进和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。
彩灯由于其丰富灯光色彩，低廉造价以及控制简朴等特点而得到了广泛应用，用彩灯来装饰街道和都市建筑物已经成为一种潮流。
但当前市场上各式样彩灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路构造复杂、功能单一，这样一旦制作成品只能按照固定模式闪亮，不能依照不同场合、不同步间段需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。
这种彩灯控制器构造往往有芯片过多、电路复杂、功率损耗大等缺陷。
此外从功能效果上看，亮灯模式少并且样式单调，缺少顾客可操作性，影响亮灯效果。
因而有必要对既有彩灯控制器进行改进。
本文提出了一种基于AT89S52单片机彩灯控制方案，实现对彩灯控制。
本方案以AT89S52单片机作为主控核心，与键盘、显示、驱动等模块构成核心主控制模块,可以显示不同花样。
第2章节日彩灯控制器设计
一：
设计目
1、理解节日彩灯控制器工作原理
2、掌握按键输入消抖解决程序和延时程序编写
3、掌握独立电源设计办法及原理
4、掌握电路板实物焊接
二：
设计规定
设计4个按键K1，K2，K3,K4
K1—上，按此键则灯由上向下流动。
K2—下，按此键则灯由下向上流动。
K3—全亮，按此键则灯全亮。
K4—停止，按此键则停止流动，所有灯为暗。
三：
总体方案设计与选取论证
随着人们生活环境不断改进和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。
LED彩灯由于其丰富灯光色彩，低廉造价以及控制简朴等特点而得到了广泛应用，用彩灯来装饰街道和都市建筑物已经成为一种潮流。
但当前市场上各式样LED彩灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路构造复杂、功能单一，这样一旦制作成品只能按照固定模式闪亮，不能依照不同场合、不同步间段需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。
这种彩灯控制器构造往往有芯片过多、电路复杂、功率损耗大等缺陷。
此外从功能效果上看，亮灯模式少并且样式单调，缺少顾客可操作性，影响彩灯效果，因而有必要对既有彩灯控制器进行改进。
（一）设计方案
彩灯控制器大体可分为两种方案实现。
一种是运用电子电路装置控制，另一种是采用单片机控制。
方案一：
依照设计任务规定简介彩灯控制电路基本构成，可以拟定彩灯控制器应由振荡电路、计数/时序分派电路、移位位寄存器和彩灯显示五某些构成。
其框图如图1-1所示。
方案二：
本方案重要是通过对基于单片机多控制、多闪烁方式LED彩灯循环系统设计，来达到本设计规定。
其硬件构成框图如图1-2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直流电源电路构成。
图2 单片机彩灯循环控制系统硬件框图
此设计方案中单片机P1口接5路按键控制电路，实现彩灯花型切换功能；单片机P1口引脚接上四个按钮开关以实现对彩灯闪烁频率控制，即实现了快慢两种节拍实现花型变换；单片机上P2口接二十四路LED发光二极管构成彩灯电路，显示彩灯循环状况。
（二） 方案选取
结合设计任务书比较以上两种方案可知：
运用电子电路装置控制，其电路不很复杂，制作相对较容易点，成本也相对较低，但可调性差，亮灯模式少并且样式单调，达不到设计任务规定或实现困难。
采用单片机控制其长处是电路集成度高，工作原理简朴，清晰明了，自定义编程，控制图案花样多，移植性好等。
综上，显然方案二各方面优越于方案一，以及为了体现专业优势，本次设计采用第二种方案。
四：
核心芯片及重要元件功能简介
（一）AT89S52芯片
管脚阐明：
管脚图如图3所示：
（1）P0口
P0口为一种8位漏级开路双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。
作为输出口用时，能驱动8个TTL逻辑门电路。
对端口写“1”时，被定义为高阻输入。
在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻.
在Flash编程时，P0口接受指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，规定外接上拉电阻。
（2）P1口
P1口是一种带内部上拉电阻8位双向I/O口,P1口输出缓冲级可驱动（吸取或输出电流）4个TTL逻辑门电路。
对端口写“1”,通过内部上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。
作输入口使用时,由于内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一种电流（I
）。
图3单片机89S52管脚图
在Flash编程和程序校验期间,P1接受低8位地址。
某些端口尚有第二功能,如表1所示:
端口引脚
第二功能
P1.5
MOSI（用于ISP编程）
P1.6
MISO（用于ISP编程）
P1.7
SCK（用于ISP编程）
表1P1口某些引脚第二功能
（3）P2口
P2口是一种带有内部上拉电阻8位双向I/O口，P2口输出缓冲级可驱动（吸取或输出电流）4个TTL逻辑门电路。
对端口写“1”,通过内部上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。
作输入口使用时,由于内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一种电流（I
）。
在访问外部程序存储器或16位地址外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR指令）时,P2口送出高8位地址数据。
在访问8位地址外部数据寄存器（例如执行MOVX@Ri指令）时,P2口线上内容（也即特殊功能寄存器（SFR）区中P2寄存器内容）,在整个访问期间不变化。
在Flash编程或校验时,P2亦接受高位地址和其他控制信号。
（4）P3口
P3口是一种带有内部上拉电阻双向8位I/O口，P3口输出缓冲级可驱动（吸取或输出电流）4个TTL逻辑门电路。
对P3口写“1”时,它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。
作输入口使用时,被外部信号拉低P3口将用上拉电阻输出电流（I
）。
P3口除了作为普通I/O口线外,更重要用途是它第二功能,如表2所示:
P3口还接受某些用于Flash闪速存储器编程和程序校验控制信号。
端口引脚
第二功能
P3.0
RXD（串行输入口）
P3.1
TXD（串行输出口）
P3.2
（外中断0）
P3.3
（外中断1）
P3.4
T0（定期/计数器0）
P3.5
T1（定期/计数器1）
P3.6
（外部数据存储器写选通）
P3.7
（外部数据存储器读选通）
表2P3口引脚第二功能
（5）RST复位输入
当振荡器工作时，RST引脚浮现两个机器周期以上高电平时间将使单片机复位。
WDT溢出将使该引脚输出高电平,设立SFRAUXRDISRTO位（地址8EH）可打开或关闭该功能。
DISRTO位缺省为RESET输出高电平打开状态。
（6）ALE/
:
当访问外部存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存容许）输出脉冲用于锁存地址低8位字节。
虽然不访问外部寄存器,ALE仍以时钟振荡频率1/6输出固定正脉冲信号,因而它可对外输出时钟或用于定期目。
值得注意是:
每当访问外部数据存储器时将跳过一种ALE脉冲。
对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（
）。
如有必要,可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中8EH单元D0位置位,可禁止ALE操作。
该位置位后,只要一条MOVX和MOVC指令才会激活ALE。
此外,该引脚会被薄弱拉高,单片机执行外部程序时,应设立ALE无效。
（7）
：
程序存储容许（
）输出是外部程序存储器读选通信号,当AT89S51由外部程序存储器取指令（或数据）时,每个机器周期两次
有效,即输出两个脉冲。
当访问外部数据存储器时,没有两次有效
信号。
EA/VPP：
外部访问容许。
欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必要保持低电平（接地）。
需要注意是:
如果加密位LB1被编程,复位时内部会锁存EA端状态。
如EA端保持高电平（接VCC端），CPU则执行内部程序存储器中指令。
Flash存储器编程期间，该引脚用于施加+12V编程电压（VPP）。
（8）XTAL1：
反向振荡放大器输入及内部时钟工作电路输入端。
（9）XTAL2：
反向振荡放大器器输出端。
（二）74HC377芯片
输出接口扩展通惯用74HC377芯片来实现。
该芯片是一种带容许端8D锁存器
（1）芯片引脚如图4所示
图474HC377引脚图
（2）各有关引脚功能如下：
◇D0～D7为8位数据输入端；
◇Q0～Q7为8位数据输出端；
◇G为使能控制端；
◇CLK为时钟信号，上升沿锁存数据。
（3）74HC377真值表如下
E
CLK
功能
1
X
保持
X
O
保持
0
上升沿
锁存
表374HC377真值表
（三）74HC138芯片
74HC138是一款高速CMOS器件，74HC138引脚兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。
（1）74HC138引脚
74HC138译码器可接受3位二进制加权地址输入（A0，A1和A2），并当使能时，提供8个互斥低有效输出（Y0至Y7）。
74HC138特有3个使能输入端：
两个低有效（E1和E2）和一种高有效（E3）。
除非E1和E2置低且E3置高，否则74HC138将保持所有输出为高。
运用这种复合使能特性，仅需4片74HC138芯片和1个反相器，即可轻松实现并行扩展，组合成为一种1-32（5线到32线）译码器。
任选一种低有效使能输入端作为数据输入，而把别的使能输入端作为选通端，则74HC138亦可充当一种8输出多路分派器，未使用使能输入端必要保持绑定在各自适当高有效或低有效状态。
图574HC138引脚图
（2）74HC138功能如下
74HC138作用原理于高性能存贮译码或规定传播延迟时间短，在数据传播系统高性能存贮器系统中,用这种译码器可以提高译码系统效率。
将迅速赋能电路用于高速存贮器时,译码器延迟时间和存贮器赋能时间普通不大于存贮器典型存取时间,这就是说由肖特基钳位系统译码器所引起有效系统延迟可以忽视不计。
HC138按照三位二进制输入码和赋能输入条件,从8个输出端中译出一种低电平输出。
两个低电平有效赋能输入端和一种高电平有效赋能输入端减少了扩展所需要外接门或倒相器,扩展成24线译码器不需外接门;扩展成32线译码器,只需要接一种外接倒相器。
在调节器应用中,赋能输入端可用作数据输入端。
（3）74HC138特性
复合使能输入，轻松实现扩展兼容JEDEC原则no.7A存储器芯片译码选取抱负选取低有效互斥输出ESD保护HBMEIA/JESD22-A114-C超过VMMEIA/JESD22-A115-A超过200V温度范畴-40～+85℃-40～+125℃多路分派功能
五：
硬件设计
（1）直流电源电路
对于一种完整电子设计来讲，首要问题就是为整个系统提供电源供电模块，
电源电路稳定可靠是系统平稳运营前提和基本。
电子设备除用电池供电外，还采用市电（交流电网）供电。
通过变压、整流、滤波和稳压后，得到稳定直流电。
直流稳压电源是电子设备重要构成某些！
本项目直流稳压电源为+5V。
如下图所示：
直流稳压电源制作普通有3种制作形式，分别是分立元件构成稳压电源
线性集成稳压电源和开关稳压电源。
下图稳压电源采用是三端集成稳压器7805构成正5V直流电源。
图6三端集成稳压器7805构成正5V直流电源。
（2）按键电路
按键控制电路（如图8所示）是由4个按键开关构成。
她们分别接在单片机AT89S52P1接口
K1—上，按此键则灯由上向下流动。
K2—下，按此键则灯由下向上流动。
K3—全亮，按此键则灯全亮。
K4—停止，按此键则停止流动，所有灯为暗。
图7按键电路
（3）时钟复位电路
要使单片机工作起来，最基本电路构成由单片机、时钟电路、复位电路等构成
时钟电路：
本系统采用单片机内部方式产生时钟信号，用于外接一种12MHz石英晶体振荡器和2个30pF微调电容，构成稳定自激振荡器，其发出脉冲直接送入内部时钟电路。
复位电路：
拟定单片机工作起始状态，完毕单片机启动过程。
单片机系统复位方式有上电自动复位和手动按键复位。
本设计采用手动按键复位，该复位方式同样具备上电自动复位功能。
电路如下图所示。
图8时钟复位电路
（4）LED显示电路
LED彩灯显示电路（如图所示）事实上是由24个发光二极管和24个电阻构成电路。
发光二极管与电阻相应串联,然后接在与之相相应74HC377口上。
通过软件编程对P2口输出高低电平来实现不同闪烁花型。
（5）硬件调试
（1）调试：
依照原理图将应当焊接好，用AltiumDesigner6.9软件下载Keil生成HEX文献到单片机中，再给单片机上电，程序开始运营。
（2）故障及解决：
完毕硬件焊接后，接上电程序并不能下载到单片机中，对比原理图连线，一步一步检查，最后找到故障所在，74HC138使能端未接地/高电平，74HC377未接地，这些问题解决后在教师那可以烧进去程序，但是回到自己那后还是烧不进去程序，再次查询电路时发现，单片机接地端未接地，单片机31管脚接地了，事实上应当接+5V，这些问题挥霍了很长时间，因此在做设计时一定要认真仔细，故障排除后可以正常运营。
六：
软件设计
单片机应用系统由硬件和软件构成，上述硬件原理图搭建完毕上电之后，咱们还不能看到多控制、多闪烁方式LED灯系统循环点亮现象，咱们还需要告诉单片机怎么样进行控制，即编写程序控制单片机管脚电平高低变化，来实现发光二极管明灭。
软件编程是多控制、多闪烁方式LED灯系统中一种重要构成某些，是本设计重点和难点。
下面,我将阐述多控制、多闪烁方式LED灯系统是如何实现24个LED灯循环点亮，来简介实现流水灯控制软件编程办法。
本设计是以单片机AT89S52为核心控制24个发光二极管4种闪烁方式变换。
K1—上，按此键则灯由上向下流动。
K2—下，按此键则灯由下向上流动。
K3—全亮，按此键则灯全亮。
K4—停止，按此键则停止流动，所有灯为暗。
流程图如下：
程序如下：
K1EQUP1.0
K2EQUP1.1
K3EQUP1.2
K4EQUP1.3
ORG0000H
AJMPMAIN
ORG0030H
MAIN:
MOVR2,#49H
MOVR3,#92H
MOVR4,#24H
CLRC
L：
JNBK1,LOOP
JNBK2,LOOP1
JNBK3,LOOP2
JNBK4,G1
MOVDPTR,#5FFFH
MOVA,#00H
MOVX@DPTR,A
MOVDPTR,#7FFFH
MOVA，#00H
MOVX@DPTR,A
MOVDPTR,#9FFFH
MOVA,#00H
MOVX@DPTR,A
LJMPL
G1:
LJMPLOOP3
LOOP：
JNBK2,LOOP1
J
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