彩灯设计

第一节 引言

1.1LED彩灯概述 1.2系统主要功能

第二节 新型LED彩灯硬件设计

2.1系统的硬件构成及功能 2.2ATC51单片机及其引脚说明 第三节 系统的软件设计

3.1软件设计 第四节 结语 参考文献 附录

第1节 引言

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。LED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了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但目前市场上各式各样的LED彩灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂，功能单一，这样一旦制作成品只能按照固定的模式闪亮，不能根据不同场合，不同时间段的需要来调节灯亮时间、模式、闪烁频率等动态参数。这种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。 1.1 8路LED彩灯概述

该LED彩灯控制器是一种基于ATC51单片机的彩灯控制器，实现对LED彩等的控制。本方案一ATC51单片机作为主控核心，与按键、显示、驱动等模块组成核心主控制模块。该电路可根据用户的需要编写若干种亮灯模式,利用其内部定时器T0实现一个基本单位时间为一秒的定时中断,根据各种亮灯时间的不同需要,在不同时刻输出灯亮或灯灭的控制信号,然后驱动各种颜色的灯亮或灭,该新型LED彩灯与普通LED彩灯相比,具有体积小、价格低、低能耗等优点。 1.2 系统主要功能

该电路的功能是：开机后第一秒钟L1，L3亮，其他灯熄灭；第二秒钟L2,L4亮，其他灯熄灭；第三秒钟L5,L7亮，其他灯熄灭；第四秒钟L6,L8亮，其他灯熄灭；第五秒钟L1,L3,L5,L7亮，其他灯熄灭；第六秒钟L2,L4,L6,L8亮，其他灯熄灭；第七秒钟全亮；第八秒钟全灭。然后再从头开始，L1,L3亮，接着L2,L4亮……周而复始。LED灯亮的间隔时间是一秒钟，间隔时间由ATC51的内部定时器0控制，定时器0按方式1工作。

第2节 LED彩灯硬件设计

本节主要讲LED彩灯系统的硬件构成及功能，包括ATC51单片机及其引脚说明、电源、LED显示、开关。

2.1 系统的硬件构成及功能

LED彩灯系统包括2大部分，即LED彩灯控制器部分（C51主控模块）和LED彩灯管（管内LED板模块）。前者是主控模块，利用C51的P1口输出控制信号；后者是受控模块，有LED彩灯构成。 2.1.1

主控模块电路组成及其说明 单片机C51最小系统电路

ATC51单片机的最小系统电路包含以下几部分：

1单片机供电电路：ATC51需要具有可靠的5V供电，在电路图中的VCC和GND○为供电网络标示符。

2振荡电路：ATC51需要一个稳定的振荡电路才能够正常工作，在该电路用了○

12Mhz的晶振作为ATC51的时钟源。

3复位电路：复位电路是单片机正常运行的一个必要部分，复位电路应该保证单片○

机在上电的瞬间进行一次有效的复位，在单片机正常工作时将RST引脚置低。此外通过一个按键进行手动复位，在单片机运行不正常时使用。

ATC51单片机的最小系统电路如图1所示： 2.1.2

受控模块电路组成及其说明

LED显示电路

LED显示电路由单片机C51的P1口与LED灯相连接，低电平使灯发光，LED显示电路如图2所示： 2.2 ATC51单片机功能说明 引脚说明： ①电源引脚 Vcc（40脚）：典型值＋5V。 Vss（20脚）：接低电平。 ②外部晶振

XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出

XTAL1、XTAL2分别与晶体两端相连接。当采用外部时钟信号时，XTAL2接振荡

信号，XTAL1接地。

XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 ③输入输出口引脚：

P0口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。 P1口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。 P2口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。 P3口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。

P0口：是一个8位漏极开路输出型双向I/O端口。作为输出端口时，每位能以吸收电流的方式驱动8 个TTL输入，对端口写1时，又可作高阻抗输入端用。

在访问外部程序或数据存储器时，它是时分多路转换的地址（低8位）/数据总线， 在访问期间将激活内部的上拉电阻。

P1口：P1口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P1口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P2口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（Iil）。 P2口：P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P2口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（Iil）。

在访问外部程序存储器时和16位外部地址的外部数据存储器（如执行 MOVX @DPTR）时，P2口送出高8位地址。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行 MOVX @RI）时， P2口引脚上的内容（就是专用寄存器(SFR)区中的P2寄存器的内容），在整个访问期不会改变。

P3口：P3口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P3口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P3口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（Iil）。

P3口也可作为ATC51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

RST： 复位输入。当振荡器复位时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲，在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当作外部数据

存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX,MOVC指令时ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在外部程序存储器取值期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H_FFFFH），不管是否有内部程序存储器，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此内部程序存储器在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

第3节 系统的软件设计 3.1

程序设计思路

定时/计数器T0工作方式1，当时钟频率为12MHz时，由公式：

t=(216—X)*晶振周期*12

可知，当X=0时，t=0.065536（秒），这是一次定时的最长时间。

若实现定时一秒钟，可设置定时器的定时时间为0.05秒，此时X=15536=3CB0H,即（TH0）=3CH,(TL0)=B0H。设置一个记数标志m，m的初值为0。每次定时器溢出并产生中断后，m值加1，当m的值为20时，表明总共的计时已达到1秒，可以进行相关处理。然后再将m的值设为0，重新开始新一次计时。 3.2

汇编程序

ORG 0000H

LJMP MAIN

ORG 0013H；定时器0的入口

LJMP INT_T0 ORG 4100H MAIN： MOV DPTR,#CASE MOV R7,#0 MOV A,#0 MOV TOMD,#01H MOV TH0,#03CH MOV TL0,#0B0H

SETB EA SETB ET0 SETB TR0 LOOP： JMP @A+DPTR CASE： AJMP TYPE0

AJMP AJMP AJMP AJMP AJMP AJMP AJMP TYPE0： MOV AJMP TYPE1： MOV AJMP TYPE2： MOV AJMP TYPE3： MOV AJMP TYPE4： MOV AJMP TYPE5： MOV AJMP TYPE6： MOV TYPE1 TYPE2 TYPE3 TYPE4 TYPE5 TYPE6 TYPE7

P1,#01011111B LOOP P1,#10101111B LOOP P1,#11110101B LOOP P1,#11111010B LOOP P1,#01010101B LOOP P1,#10101010B LOOP P1,#00000000B

AJMP LOOP TYPE7： MOV P1,#11111111B AJMP LOOP INT_T0： INC R7

CJNE R7,#20, RETURN MOV INC INC CJNE MOV RETURN：

MOV MOV RETI END

R7,#0 A A

A,#16,RETURN A,0 TH0,#03CH TL0,#0B0H

3.3程序流程图

L1A=0? 主程序 置中断允许位 设置定时器初值 设置循环标志 0 L22 L L66 L1 L3 L5 L78 L2 L4 L6 L81012 14 与L3与L4与L7与L8全亮全灭 亮亮亮亮 亮亮

NO 中断子程序 R7加1 R7=20? Yes R7 0 A加2 Yes A=16? No A 0 重新设置T0初值，准备下次定时 中断返回