基于AT89C51单片机的LED彩灯控制器设计
发布时间:2008/8/8 0:00:00 访问次数:522
1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亮灯时间、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。
本文提出了一种基于at89c51单片机的彩灯控制方案，实现对led彩灯的控制。本方案以at89c51单片机作为主控核心，与键盘、显示、驱动等模块组成核心主控制模块。在主控模块上设有8个按键和5位七段码led显示器，根据用户需要可以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5 ms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彩灯及其控制器是上海某公司委托开发产品，产品实际应用效果较好，亮灯模式多，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。与普通led彩灯相比，具有体积小、价格低、低能耗等优点。
2 系统功能
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新型led彩灯分为2部分，即彩灯控制器（主控模块）和管内led板模块（受控模块）。彩灯控制器可直接与220 v交流市电相连接，经过开关电源变换，输出直流工作电压，一方面为管内led模块提供12 v工作电源，另一方面为主控模块单片机系统（彩灯控制器）提供5 v工作电源。整个系统工作由软件程序控制运行，根据需要，用户可以在led彩灯工作时通过主控模块上的按键来设定亮灯时间和灯光闪动频率。
上电后系统经过初始化，查询是否有功能切换键按下：有，则进入用户设定模式状态；无，则进入默认缺省工作状态。在用户设定模式状态下，用户可以根据个人爱好及不同场合的需要来指定调用哪些模式，并且可以改变每种模式的时间ti、频率fi参数，如果用户想进入缺省状态模式，只需按一下功能切换键即可跳入缺省模式，程序会自动顺序调用亮灯模式；在缺省工作状态下，led彩灯控制器按照程序设定好的若干亮灯花样模式程序model_i顺序调用往下走，从第model_1模式开始工作，自model_1到model_2……到mod el_n为一个亮灯周期，然后再回到model_1循环继续工作，同样如果想进入用户设定模式状态，只需按下功能切换键即可。整个n种亮灯模式时间可以看作一个大周期t，其中的每一种花样工作模式model_i（i=1，2，…，n）时间为小周期ti，对于每一个模式编写一个独立工作子程序model_i，其中设定了led三色灯（红、绿、蓝）的点亮时刻（red_on，green_on，blue_on）和熄灭时刻（red_off，green_off，blu e_off)，以及模式工作时间ti以及该模式led闪烁频率fi。5位七段码显示器的前2位（l1，l2）显示当前工作模式的序号model_i；后3位（l3，l4，l5）七段码 显示三色led的工作状态，若该颜色灯点亮则对应七段码显示位为“1”，反之熄灭时则显示位为“灭”即不显示，对系统工作状态起到了很好的实时监控作用。
因此在led彩灯上电工作后，用户可以方便地通过主控模块上的显示器知道led彩灯当前工作模式model_i，工作时间ti，频率fi等实时参数。若实际应用需要根据不同场合和时间来改变彩灯闪亮效果，用户可以通过主控模块上的按键来设定led不同的闪烁频率fi和亮灯时间ti，以便符合实际需要。此外如果用户对某一种模式感兴趣需要仔细观看该种亮灯模式，可以通过键盘选定任意第model_i模式使系统循环重复工作在该花样模式下。
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3硬件设计
新型led彩灯系统包括2大部分，即led彩灯控制器（89c51主控模块）和led彩灯管（管内led板模块）。前者是主控模块，具有按键、显示等功能，并利用89c51的p口输出控制信号；后者是受控模块，上面焊有三色led彩灯和信号驱动芯片，模块置于led的透明灯管内。
3.1主控模块电路设计
主控模块主要设计器件有89c51，5个七段码led显示器，8个按键，2个稳压器（提供12 v，5 v电压），1个信号输出驱动模块芯片(mc4049)等。通过软件设计，使单片机p0口作为三色led驱动信号输出口及移位时钟clock信号，p3口为按键输入口，p2口、p1口与5位七段码led相接作为显示器的输出口。
3.2管内led板模块设计
管内led板模块设计主要器件有led彩灯（红、绿、蓝）、移位触发模块芯片cd4076等。根据实际应用彩灯长度需要，可将不同数量的该管内led模块实现级连，组成一个完整的led彩灯。考虑到功率损耗，led板模块之间接口处用信号正向驱动模块芯片mc4049连接。每个led板模块上均匀分布3种颜色 led灯，在实际制作pcb时采用红、绿、蓝3色互隔焊接方式，在
1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亮灯时间、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。
本文提出了一种基于at89c51单片机的彩灯控制方案，实现对led彩灯的控制。本方案以at89c51单片机作为主控核心，与键盘、显示、驱动等模块组成核心主控制模块。在主控模块上设有8个按键和5位七段码led显示器，根据用户需要可以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5 ms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彩灯及其控制器是上海某公司委托开发产品，产品实际应用效果较好，亮灯模式多，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。与普通led彩灯相比，具有体积小、价格低、低能耗等优点。
2 系统功能
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新型led彩灯分为2部分，即彩灯控制器（主控模块）和管内led板模块（受控模块）。彩灯控制器可直接与220 v交流市电相连接，经过开关电源变换，输出直流工作电压，一方面为管内led模块提供12 v工作电源，另一方面为主控模块单片机系统（彩灯控制器）提供5 v工作电源。整个系统工作由软件程序控制运行，根据需要，用户可以在led彩灯工作时通过主控模块上的按键来设定亮灯时间和灯光闪动频率。
上电后系统经过初始化，查询是否有功能切换键按下：有，则进入用户设定模式状态；无，则进入默认缺省工作状态。在用户设定模式状态下，用户可以根据个人爱好及不同场合的需要来指定调用哪些模式，并且可以改变每种模式的时间ti、频率fi参数，如果用户想进入缺省状态模式，只需按一下功能切换键即可跳入缺省模式，程序会自动顺序调用亮灯模式；在缺省工作状态下，led彩灯控制器按照程序设定好的若干亮灯花样模式程序model_i顺序调用往下走，从第model_1模式开始工作，自model_1到model_2……到mod el_n为一个亮灯周期，然后再回到model_1循环继续工作，同样如果想进入用户设定模式状态，只需按下功能切换键即可。整个n种亮灯模式时间可以看作一个大周期t，其中的每一种花样工作模式model_i（i=1，2，…，n）时间为小周期ti，对于每一个模式编写一个独立工作子程序model_i，其中设定了led三色灯（红、绿、蓝）的点亮时刻（red_on，green_on，blue_on）和熄灭时刻（red_off，green_off，blu e_off)，以及模式工作时间ti以及该模式led闪烁频率fi。5位七段码显示器的前2位（l1，l2）显示当前工作模式的序号model_i；后3位（l3，l4，l5）七段码 显示三色led的工作状态，若该颜色灯点亮则对应七段码显示位为“1”，反之熄灭时则显示位为“灭”即不显示，对系统工作状态起到了很好的实时监控作用。
因此在led彩灯上电工作后，用户可以方便地通过主控模块上的显示器知道led彩灯当前工作模式model_i，工作时间ti，频率fi等实时参数。若实际应用需要根据不同场合和时间来改变彩灯闪亮效果，用户可以通过主控模块上的按键来设定led不同的闪烁频率fi和亮灯时间ti，以便符合实际需要。此外如果用户对某一种模式感兴趣需要仔细观看该种亮灯模式，可以通过键盘选定任意第model_i模式使系统循环重复工作在该花样模式下。
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3硬件设计
新型led彩灯系统包括2大部分，即led彩灯控制器（89c51主控模块）和led彩灯管（管内led板模块）。前者是主控模块，具有按键、显示等功能，并利用89c51的p口输出控制信号；后者是受控模块，上面焊有三色led彩灯和信号驱动芯片，模块置于led的透明灯管内。
3.1主控模块电路设计
主控模块主要设计器件有89c51，5个七段码led显示器，8个按键，2个稳压器（提供12 v，5 v电压），1个信号输出驱动模块芯片(mc4049)等。通过软件设计，使单片机p0口作为三色led驱动信号输出口及移位时钟clock信号，p3口为按键输入口，p2口、p1口与5位七段码led相接作为显示器的输出口。
3.2管内led板模块设计
管内led板模块设计主要器件有led彩灯（红、绿、蓝）、移位触发模块芯片cd4076等。根据实际应用彩灯长度需要，可将不同数量的该管内led模块实现级连，组成一个完整的led彩灯。考虑到功率损耗，led板模块之间接口处用信号正向驱动模块芯片mc4049连接。每个led板模块上均匀分布3种颜色 led灯，在实际制作pcb时采用红、绿、蓝3色互隔焊接方式，在
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