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节日彩灯控制器的设计

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。

本实验提出了一种基于AT89S51单片机的彩灯控制方案，实现对LED彩灯的控制。本方案以AT89S51单片机与

键盘组成核心主控制模块。在主控模块上设有4个按键来控制放光二极管LED工作模式，根据用户需要可以编写若干种

亮灯模式，用户可以根据自己的喜好选择彩灯的循环模式。与普通LED彩灯相比，具有体积小、低能耗等优点。

2、系统功能

循环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12V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5V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模式。在此主要是介绍基于单片机的软件仿真，仿真主要在SP0603S52

实验板上仿真，电源有电脑主机USB接口提供。故电源电路省略。

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，则进入默认工作状态（由

上到下自动循环）。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，如果用户

想进入初始状态模式，只需按一下复位（RESET）功能切换键即可；

下面说明循环键的功能：

按键K1K2K3K4K5

模式分模式一停模式模式模式四

类止二三

循环方开始/上到熄上到下到复位/上到

式下灭下上下

并且，程序设置每个彩灯循环时间为0.2S。

仿真电路图如下：

3、硬件设计

循环LED彩灯系统包括2大部分，即LED彩灯控制器（89C51主控模块）和8个LED彩灯。前者是主控模块，具

有按键、控制等功能，并利用89C51的P0.0~P0.7口输出控制信号；后者是受控模块，上面焊有多色LED彩灯和保护

电阻。

（大图见附录1）

芯片简介：

AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦

写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指

令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的

AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

1．主要特性：

·兼容MCS-51指令4k·可反复擦写(1000次）ISP

系统FlashROM

32·个双向I/O口4.5-5.5V·工作电压

·2个16位可编程定

时钟频率·0-33MHz

时/计数器

全双工·UART串行

128x8bit·内部RAM

中断口线

2·个外部中断源低功耗·空闲和省电模式

·中断唤醒省电模式3·级加密位

看门狗·（WDT）电

软