摘要：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AT-89C51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；AT-89C51单片机；彩灯控制器
I延安大学西安创新学院本科毕业论文(设计)DesignofLanternControllerbasedonSingle-chip
Abstract:Inrecentyears,thelanternforthelandscaping,lightingthecityhasanimportantroleshouldnotbeunderestimated.Sothecitydecoratedwithlanternsasthegrowingdemandfortechnologyandlanternshavebecomemoresophisticatedandsynchronized.CurrentlyonthemarketavarietyofstyleLEDlanternisthemosthardware-widerealizationoftheexistenceofcomplexcircuitstructure,functionsandotherlimitationsofasingle,itisessentialtothecurrentcontrollertoimprovethelantern.ThispaperintroducesasimplecontrolsystemoftheLEDlanterndesignprocessofhardwareandsoftware,withAT-89C51single-chipmicrocomputerasthemastercoreandsupportingthecombinationofhardwarecircuitry,usingsoftwarecontroloftheLEDlanterns.Thespecialtiesofthissystemaresimplestructure,easycontrol,lesshardware,lowcost,andsoon.
Keywords:LEDlantern;AT-89C51single-chipmicrocomputer;Lanterncontroller
II延安大学西安创新学院本科毕业论文(设计)目录
摘要-------------------------------------------------------------------------------------------------------------Ⅰ第一章引言---------------------------------------------------------------------------------------------------1第二章硬件电路设计-------------------------------------------------------------------------------------2第三章软件编程设计-------------------------------------------------------------------------------------3
3.1位控法------------------------------------------------------------------------------------33.2循环移位法------------------------------------------------------------------------------43.3查表法-----------------------------------------------------------------------------------53.4硬件软件组合-------------------------------------------------------------------------6第四章结束语-----------------------------------------------------------------------------------------------7参考文献--------------------------------------------------------------------------------------------------------8谢辞---------------------------------------------------------------------------------------------------------------9
III延安大学西安创新学院本科毕业论文(设计)第一章引言
近年来，彩灯对于美化、亮化城市有着不可轻视的重要工作。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。但传统的彩灯控制电路一般是由数字电路组成，这种彩灯控制器电路结构复杂、成本较高、功率损耗大，此外从功能效果上看，彩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。而单片机具有体积小、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。LED彩灯具有成本低、发光纯度高、发光热量小、耗电量低、超长寿命的特点。所以利用单片机作LED彩灯控制，不仅是使控制花样、路数大大增加,成本也很低，而且对环境能源没有污染，有着很大的发展前景。本方案是一种基于AT-89C51单片机的彩灯控制方案，实现对LED彩灯的控制。主要以AT-89C51单片机作为主控核心与发光二极管、晶振、复位、电源等组成电路，利用软件编辑实现彩灯流水灯的效果。
1延安大学西安创新学院本科毕业论文(设计)第二章硬件电路设计
按照单片机系统扩展与系统配置状况，单片机应用系统可分为最小系统、最小功耗系统及典型系统等。AT-89C51单片机是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机，具有丰富的内部资源：4kB闪存、128BRAM、32根I/O口线、2个16位定时/计数器、5个向量两级中断结构、2个全双工的串行口，具有4.25～5.50V的电压工作范围和0～24MHz工作频率，使用AT-89C51单片机时无须外扩存储器。因此，本彩灯控制系统实际上就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。其具体硬件组成如图1所示。
图1彩灯硬件原理图
从图1中可以看出，如果要让接在P1.0口的LED1亮起来，那么只要把P1.0口的电平变为低电平就可以了；相反，如果要让接在P1.0口的LED1熄灭，就要把P1.0口的电平变为高电平；同理，接在P1.1～P1.7口的其他7个LED的点亮和熄灭的方法同LED1。因此，要实现彩灯功能，我们只要将发光二极管LED1～LED8依次点亮、熄灭，8只LED灯便会一亮一暗的做彩灯了。在此我们还应注意一点，由于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的时间很短，我们在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间，否则我们就看不到“彩灯”效果了。
2延安大学西安创新学院本科毕业论文(设计)第三章软件编程设计
单片机的应用系统由硬件和软件组成，上述硬件原理图搭建完成上电之后，我们还不能看到彩灯循环点亮的现象，我们还需要告诉单片机怎么来进行工作，即编写程序控制单片机管脚电平的高低变化，来实现发光二极管的一亮一灭。软件编程是单片机应用系统中的一个重要的组成部分，是单片机学习的重点和难点。下面以最简单的彩灯控制功能即实现8个LED灯的循环点亮，来实现彩灯控制的几种软件编程方法。3.1位控法
这是一种最易理解的方法，采用顺序程序结构，用位指令控制P1口的每一个位输出高低电平，从而来控制相应LED灯的亮灭。程序如下：
ORG址执行
AJMPORG
START：MOV
CLR点亮
ACALLSETB熄灭
CLR点亮
ACALLSETB熄灭
CLR点亮
ACALLSETB熄灭
CLR点亮
30000HSTART0030HSP，#60HP1.0DELAYP1.0P1.1DELAYP1.1P1.2DELAYP1.2P1.3
；单片机上电后从0000H地；跳转到主程序存放地址处；设置主程序开始地址；设置堆栈起始地址为60H
；P1.0输出低电平，使LED1；调用延时子程序
；P1.0输出高电平，使LED1；P1.1输出低电平，使LED2；调用延时子程序
；P1.1输出高电平，使LED2；P1.2输出低电平，使LED3；调用延时子程序
；P1.2输出高电平，使LED3；P1.3输出低电平，使LED4
延安大学西安创新学院本科毕业论文(设计)ACALLDELAYSETB
P1.3熄灭
CLR
P1.4点亮
ACALLDELAYSETB
P1.4灭
CLR
P1.5点亮
ACALLDELAYSETB
P1.5熄灭
CLR
P1.6亮
ACALLDELAYSETB
P1.6熄灭
CLR
P1.7点亮
ACALLDELAYSETBP1.7熄灭
ACALLDELAYAJMP
START
号START处再循环
DELAY：
MOV
R0，#255D1：
MOVR1，#255
DJNZR1，$DJNZR0，D1
RETEND
3.2循环移位法
；调用延时子程序
；P1.3输出高电平，使LED4；P1.4输出低电平，使LED5；调用延时子程序
；P1.4输出高电平，使LED5熄；P1.5输出低电平，使LED6；调用延时子程序
；P1.5输出高电平，使LED6；P1.6输出低电平，使LED7点；调用延时子程序
；P1.6输出高电平，使LED7；P1.7输出低电平，使LED8；调用延时子程序
；P1.7输出高电平，使LED8；调用延时子程序
；8个LED流了一遍后返回到标
；延时子程序
；延时一段时间
；子程序返回；程序结束
4延安大学西安创新学院本科毕业论文(设计)在上个程序中我们是逐个控制P1端口的每个位来实现的，因此程序显得有点复杂，下面我们利用循环移位指令，采用循环程序结构进行编程。我们在程序一开始就给P1口送一个数，这个数本身就让P1.0先低，其他位为高，然后延时一段时间，再让这个数据向高位移动，然后再输出至P1口，这样就实现“流水”效果啦。由于8051系列单片机的指令中只有对累加器ACC中数据左移或右移的指令，因此实际编程中我们应把需移动的数据先放到ACC中，让其移动，然后将ACC移动后的数据再转送到P1口，这样同样可以实现“流水”效果。具体编程如下所示。
ORG0000H
行
AJMPSTARTORG
0030HSTART：MOV
SP，#60HMOVA，#0FEH
进制的11111110）
MOVP1，AMOVR0，#7
流水过程LOOP：RL
AMOVP1，A
显示
ACALLDELAYDJNZR0，LOOPAJMP
START
DELAY：
MOV
R0，#255D1：
MOVR1，#255DJNZR1，$DJNZR0，D1
RETEND
3.3查表法
；单片机上电后从0000H地址执
；跳转到主程序存放地址处；设置主程序开始地址；设置堆栈起始地址为60H；ACC中先装入LED1亮的数据（二
；将ACC的数据送P1口
；将数据再移动7次就完成一个8位
；将ACC中的数据左移一位；把ACC移动过的数据送p1口
；调用延时子程序；没有移动够7次继续移动
；延时子程序
；延时一段时间
；子程序返回；程序结束
5延安大学西安创新学院本科毕业论文(设计)上面的两个程序都是比较简单的流水灯程序，“流水”花样只能实现单一的“从左到右”流方式。运用查表法所编写的流水灯程序，能够实现任意方式流水，而且流水花样无限，只要更改流水花样数据表的流水数据就可以随意添加或改变流水花样，真正实现随心所欲的流水灯效果。我们首先把要显示流水花样的数据建在一个以TAB为标号的数据表中，然后通过查表指令“MOVC如下，TAB标号处的数据表可以根据实现效果的要求任意修改。
ORG地址执行
AJMP处
ORG
START：MOV
MOV
LOOP：
CLRMOVCCJNEAJMP
开始重复流SHOW：MOV
ACALLINC一数据
AJMP
DELAY：MOVD1：
MOVDJNZDJNZRET
；下面是流水花样数据表，用户可据要求任意编写
TAB：
DBDBDB
11111110B11111101B11111011B
；二进制表示的流水花样数据，
从低到高左移
LOOPR0，#255R1，#255R1，$R0，D1
；子程序返回；继续查表取数据
；延时一段时间
P1，ADELAY
DPTR
；将数据送到P1口；调用延时子程序；取数据表指针指向下
0030HSP，#60HDPTR，#TABAA，@A+DPTRA，#0FFH，SHOWSTART
；设置主程序开始地址；设置堆栈起始地址为60H；流水花样表首地址送DPTR
；累加器清零
；取数据表中的值；检查流水结束标志
；所有花样流完，则从头
START
；跳转到主程序存放地址
0000H
；单片机上电后从0000H
A，
@A+DPTR”把数据取到累加器A中，然后再送到P1口进行显示。具体源程序
6延安大学西安创新学院本科毕业论文(设计)DBDBDBDBDBDB
高到低右移
DBDBDBDBDBDBDBDB样数据
DBDBDB……DB0FFH
11110111B11101111B11011111B10111111B01111111B01111111B10111111B11011111B11101111B11110111B11111011B11111101B11111110B
0FEH，0FDH，0FBH，0F7H0EFH，0DFH，0BFH，7FH7FH，0BFH，0DFH，0EFH0F7H，0FBH，0FDH，0FEH
；
；十六进制表示的流水花
；二进制表示的流水花样数据，从
流水花样结束标志0FFH
END；程序结束
3.4硬件软件组合
当上述程序之一编写好以后，我们需要使用编译软件对其编译，得到单片机所能识别的二进制代码，然后再用编程器将二进制代码烧写到AT-89C51单片机中，最后连接好电路通电，我们就看到LED1～LED8的“流水”效果了。
第四章结束语
该设计是以AT-89C51单片机为主控芯片,与发光二极管、晶振电路、复位电路和电源电路组成，通过程序控制彩灯流水花样。本文所给程序实现的功能比较
7延安大学西安创新学院本科毕业论文(设计)简单，旨在抛砖引玉，可以在此基础上扩展成更复杂的彩灯控制，比如键盘控制流水花样、控制流水灯显示数字或图案等等。
参考文献：
[1]张俊謨.单片机中级教程-原理与应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.10[2]蔡美琴，张为民等.MCS51系列单片机系统及其应用［M］.北京：高等教育出版社，1992.8延安大学西安创新学院本科毕业论文(设计)[3]何立民.单片机应用技术选篇（5）［M］.北京：北京航空航天大学出版社，1997.[4]杨光友.单片机微型计算机原理及接口技术［M］.北京：中国水利水电出版社，2002[5]徐煜明，韩雁.单片机原理及接口技术[M].北京：电子工业出版社，2005.1[6]万光毅，严义，邢春香.单片机实验与实践教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.4[7]夏继强.单片机实验与实践教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2001[8]李广第．单片机基础（第1版）[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1999谢辞
本论文的完成，得益于延安大学西安创新学院老师传授的知识，使本人有了完成论文所要求的知识积累，更得益于导师李娣娜老师从选题的确定、论文资料
9延安大学西安创新学院本科毕业论文(设计)的收集、论文框架的确定、开题报告准备及论文初稿与定稿中对字句的斟酌倾注的大量心血，在此对导师李娣娜老师表示感谢！
在这里，还要特别感谢大学四年学习期间给我诸多教诲和帮助的延安大学西安创新学院的各位老师，感谢在大学四年学习期间给我传授诸多专业知识的理工系教研室的各位老师，感谢各位老师给予我学习上的指导和帮助！
电子信息技术日新月异地飞速发展，人们总是处在不断学习阶段，再加上我水平有限，所以本设计肯定存在许多不尽如人意的地方，欢迎广大老师和同学批评指正。
最后，要感谢延安大学西安创新学院所有老师，他们精心的栽培为我以后的学习工作打下了坚实的基础。
（全文共5898字）10
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