曹后俊

摘 要 介紹并設(shè)計一個以單片機為控制核心的的電子煙花點火裝置。具體實現(xiàn)過程包括硬件電路設(shè)計和軟件編程實現(xiàn)，通過設(shè)計光電轉(zhuǎn)換電路采集點火信號反饋給單片機；構(gòu)建單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)完成對LED發(fā)光控制，模擬煙花點火時的發(fā)光效果；模擬圖案的發(fā)光閃爍效果充分采用編程靈活和軟件模塊化思想。

【關(guān)鍵詞】單片機 LED 電子煙花 軟件編程

1 引言

當今社會，在喜慶的日子里，燃放煙花已經(jīng)成了必不可少的項目，但燃放煙花爆竹帶來的危險事故也不計其數(shù)。近年來出現(xiàn)了一種安全環(huán)保的電子煙花，然而市場上電子煙花點火電路大多是電路設(shè)計負責(zé)、涉及元器件眾多。所以筆者提出以單片機為控制核心，用LED模擬普通煙花引線燃燒過程來實現(xiàn)電子煙花的點火過程，且成功完成硬件到軟件的設(shè)計研制出完整的電子煙花點火部件。由于單片機體積小、質(zhì)量輕、價格低、可靠性高、靈活性好、編程開發(fā)較為容易等有點，所以此項工作有較廣闊的應(yīng)用前景。

2 設(shè)計思路

（1）為了能更好的欣賞煙花絢麗效果，點燃煙花通常是發(fā)生在無光的夜晚，所以可采用光敏電阻將點火者發(fā)出的光信號轉(zhuǎn)換為啟動電子煙花的電信號。

（2）單片機內(nèi)部燒寫的程序處于查詢狀態(tài)，一旦接收到啟動電子煙花的電信號立即執(zhí)行LED流水燈程序模擬引線燃燒，之后再發(fā)出打開電子煙花的數(shù)字信號（如控制繼電器）。

（3）可用較多的LED固定為長條引線狀（本次實驗用8個LED與單片機P1.0-P1.7八個I/O口相連）

（4）將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的模擬電路部分，可以采用光敏電阻的分壓來實現(xiàn)，在未點火情況下，光敏電阻阻值很大，大部分電壓被光敏電阻分得，常值電阻分壓很?。ㄐ∮?.5伏，無法啟動單片機）；在點火情況下，在光源照射下，光敏電阻阻值減?。ㄟh小于常值電阻阻值），導(dǎo)致5伏電壓的分壓大部分將在常值電阻上（單片機接收到高電平信號，啟動點火裝置）

（5）編程實現(xiàn)流水燈和啟動信號的發(fā)出，軟件模塊化，方便調(diào)用，循環(huán)結(jié)構(gòu)體保證可循環(huán)重復(fù)使用（詳見單片機控制LED源程序）

3 硬件設(shè)計

本裝置的硬件設(shè)計分為將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的轉(zhuǎn)換模擬電路和單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計。

3.1 轉(zhuǎn)換模擬電路的原理及實現(xiàn)

將5伏電壓經(jīng)光敏電阻和常值電阻分壓，如圖1所示，選擇型號為MG44-3的光敏電阻（亮阻值≤5KΩ，暗阻值≥1MΩ，以下記為R2）和阻值為20KΩ的常值電阻（以下記為R1）連接如圖所示，通過簡單計算可知在無光黑暗條件下R2的阻值是R1阻值的50倍以上，即在R1上的分壓小于0.1伏，單片機識別為低電平信號不啟動裝置；反之，在點火條件下光敏電阻受到光照，阻值急劇下降（≤5KΩ），此時R1的阻值為R2阻值的4倍以上，記載R1上的分壓大于4伏，單片機識別為高電平信號啟動裝置，模擬煙花點火引線燃燒的過程，并啟動電子煙花開關(guān)。

3.2 單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計

因為市場上單片機開發(fā)板價格偏高，所以本裝置采用購買基礎(chǔ)元器件和單片機芯片自主設(shè)計并焊接單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)。單片機要正常工作，必須具有5個基本電路：電源電路、時鐘電路、復(fù)位電路、程序存儲器選擇電路、外圍電路。

本裝置的單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計如圖2所示，電路焊接順序依次為：振蕩電路、復(fù)位電路、電源電路、外圍電路、程序存儲器選擇電路。按順序完成焊接，將3.1中設(shè)計的分壓轉(zhuǎn)換模擬電路和3.2中設(shè)計完成的單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)按圖2所示連接，并在通用板上焊接固定。

4 軟件設(shè)計

4.1 軟件編程（本文采用C語言）

因為本裝置使用LED模擬煙花引線點燃后燃燒過程，所以編程設(shè)計只需簡單的給單片機I/O口輸出高低電平就能取得滿意的效果。具體C語言源程序給出如下：

4.2 LED顯示圖案改進

為吸引煙花觀賞者，增強LED顯示效果，將簡單的流水燈顯示加以改進。最簡單的方法是改變各個LED發(fā)光順序和發(fā)光持續(xù)時間，如可以讓序號為奇次的和偶次的LED交替發(fā)光，形成動態(tài)閃爍的效果。其軟件編程都可以使用匯編語言或Keil軟件公司的C51語言編寫調(diào)試。

5 結(jié)語

由于LED具有亮度高、低熱量、體積小、功率低、使用壽命長、環(huán)保和響應(yīng)速度快等系列優(yōu)點廣泛應(yīng)用于照明和電子圖案顯示市場，具有廣闊的發(fā)展前景。單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，某些專用單片機設(shè)計用與實現(xiàn)特定功能，從而在各種電路中進行模塊化應(yīng)用，本文所述的基于單片機控制的電子煙花點火電路方案只是該模塊化電路的一個應(yīng)用方面，對很多應(yīng)用和設(shè)備都可以將該裝置作為啟動或報警電路，例如光電信號轉(zhuǎn)換在火災(zāi)報警器中的應(yīng)用。

參考文獻

[1]樊梅香，崔琳.單片機控制LED顯示屏動態(tài)顯示的設(shè)計[J].河北工業(yè)科技，2011.

[2]何立民.MCS-51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990.

[3]李華.MCS-51系列單片機實用接口技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993：561-571.

[4]劉昆山.用單片機控制一個LED[J].電子制作，2010-02-01.

[5]喬月.基于光電檢測技術(shù)的光盤刻錄演示系統(tǒng)研究[D].長春：長春理工大學(xué)，2012.

[6]朱美杰.感應(yīng)式無線充電技術(shù)的研究[D].南京：南京信息工程大學(xué)，2012.

作者單位

陜西師范大學(xué)物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院 陜西省西安市 710062endprint

摘 要 介紹并設(shè)計一個以單片機為控制核心的的電子煙花點火裝置。具體實現(xiàn)過程包括硬件電路設(shè)計和軟件編程實現(xiàn)，通過設(shè)計光電轉(zhuǎn)換電路采集點火信號反饋給單片機；構(gòu)建單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)完成對LED發(fā)光控制，模擬煙花點火時的發(fā)光效果；模擬圖案的發(fā)光閃爍效果充分采用編程靈活和軟件模塊化思想。

【關(guān)鍵詞】單片機 LED 電子煙花 軟件編程

1 引言

當今社會，在喜慶的日子里，燃放煙花已經(jīng)成了必不可少的項目，但燃放煙花爆竹帶來的危險事故也不計其數(shù)。近年來出現(xiàn)了一種安全環(huán)保的電子煙花，然而市場上電子煙花點火電路大多是電路設(shè)計負責(zé)、涉及元器件眾多。所以筆者提出以單片機為控制核心，用LED模擬普通煙花引線燃燒過程來實現(xiàn)電子煙花的點火過程，且成功完成硬件到軟件的設(shè)計研制出完整的電子煙花點火部件。由于單片機體積小、質(zhì)量輕、價格低、可靠性高、靈活性好、編程開發(fā)較為容易等有點，所以此項工作有較廣闊的應(yīng)用前景。

2 設(shè)計思路

（1）為了能更好的欣賞煙花絢麗效果，點燃煙花通常是發(fā)生在無光的夜晚，所以可采用光敏電阻將點火者發(fā)出的光信號轉(zhuǎn)換為啟動電子煙花的電信號。

（2）單片機內(nèi)部燒寫的程序處于查詢狀態(tài)，一旦接收到啟動電子煙花的電信號立即執(zhí)行LED流水燈程序模擬引線燃燒，之后再發(fā)出打開電子煙花的數(shù)字信號（如控制繼電器）。

（3）可用較多的LED固定為長條引線狀（本次實驗用8個LED與單片機P1.0-P1.7八個I/O口相連）

（4）將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的模擬電路部分，可以采用光敏電阻的分壓來實現(xiàn)，在未點火情況下，光敏電阻阻值很大，大部分電壓被光敏電阻分得，常值電阻分壓很?。ㄐ∮?.5伏，無法啟動單片機）；在點火情況下，在光源照射下，光敏電阻阻值減?。ㄟh小于常值電阻阻值），導(dǎo)致5伏電壓的分壓大部分將在常值電阻上（單片機接收到高電平信號，啟動點火裝置）

（5）編程實現(xiàn)流水燈和啟動信號的發(fā)出，軟件模塊化，方便調(diào)用，循環(huán)結(jié)構(gòu)體保證可循環(huán)重復(fù)使用（詳見單片機控制LED源程序）

3 硬件設(shè)計

本裝置的硬件設(shè)計分為將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的轉(zhuǎn)換模擬電路和單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計。

3.1 轉(zhuǎn)換模擬電路的原理及實現(xiàn)

將5伏電壓經(jīng)光敏電阻和常值電阻分壓，如圖1所示，選擇型號為MG44-3的光敏電阻（亮阻值≤5KΩ，暗阻值≥1MΩ，以下記為R2）和阻值為20KΩ的常值電阻（以下記為R1）連接如圖所示，通過簡單計算可知在無光黑暗條件下R2的阻值是R1阻值的50倍以上，即在R1上的分壓小于0.1伏，單片機識別為低電平信號不啟動裝置；反之，在點火條件下光敏電阻受到光照，阻值急劇下降（≤5KΩ），此時R1的阻值為R2阻值的4倍以上，記載R1上的分壓大于4伏，單片機識別為高電平信號啟動裝置，模擬煙花點火引線燃燒的過程，并啟動電子煙花開關(guān)。

3.2 單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計

因為市場上單片機開發(fā)板價格偏高，所以本裝置采用購買基礎(chǔ)元器件和單片機芯片自主設(shè)計并焊接單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)。單片機要正常工作，必須具有5個基本電路：電源電路、時鐘電路、復(fù)位電路、程序存儲器選擇電路、外圍電路。

本裝置的單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計如圖2所示，電路焊接順序依次為：振蕩電路、復(fù)位電路、電源電路、外圍電路、程序存儲器選擇電路。按順序完成焊接，將3.1中設(shè)計的分壓轉(zhuǎn)換模擬電路和3.2中設(shè)計完成的單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)按圖2所示連接，并在通用板上焊接固定。

4 軟件設(shè)計

4.1 軟件編程（本文采用C語言）

因為本裝置使用LED模擬煙花引線點燃后燃燒過程，所以編程設(shè)計只需簡單的給單片機I/O口輸出高低電平就能取得滿意的效果。具體C語言源程序給出如下：

4.2 LED顯示圖案改進

為吸引煙花觀賞者，增強LED顯示效果，將簡單的流水燈顯示加以改進。最簡單的方法是改變各個LED發(fā)光順序和發(fā)光持續(xù)時間，如可以讓序號為奇次的和偶次的LED交替發(fā)光，形成動態(tài)閃爍的效果。其軟件編程都可以使用匯編語言或Keil軟件公司的C51語言編寫調(diào)試。

5 結(jié)語

由于LED具有亮度高、低熱量、體積小、功率低、使用壽命長、環(huán)保和響應(yīng)速度快等系列優(yōu)點廣泛應(yīng)用于照明和電子圖案顯示市場，具有廣闊的發(fā)展前景。單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，某些專用單片機設(shè)計用與實現(xiàn)特定功能，從而在各種電路中進行模塊化應(yīng)用，本文所述的基于單片機控制的電子煙花點火電路方案只是該模塊化電路的一個應(yīng)用方面，對很多應(yīng)用和設(shè)備都可以將該裝置作為啟動或報警電路，例如光電信號轉(zhuǎn)換在火災(zāi)報警器中的應(yīng)用。

參考文獻

[1]樊梅香，崔琳.單片機控制LED顯示屏動態(tài)顯示的設(shè)計[J].河北工業(yè)科技，2011.

[2]何立民.MCS-51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990.

[3]李華.MCS-51系列單片機實用接口技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993：561-571.

[4]劉昆山.用單片機控制一個LED[J].電子制作，2010-02-01.

[5]喬月.基于光電檢測技術(shù)的光盤刻錄演示系統(tǒng)研究[D].長春：長春理工大學(xué)，2012.

[6]朱美杰.感應(yīng)式無線充電技術(shù)的研究[D].南京：南京信息工程大學(xué)，2012.

作者單位

陜西師范大學(xué)物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院 陜西省西安市 710062endprint

摘 要 介紹并設(shè)計一個以單片機為控制核心的的電子煙花點火裝置。具體實現(xiàn)過程包括硬件電路設(shè)計和軟件編程實現(xiàn)，通過設(shè)計光電轉(zhuǎn)換電路采集點火信號反饋給單片機；構(gòu)建單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)完成對LED發(fā)光控制，模擬煙花點火時的發(fā)光效果；模擬圖案的發(fā)光閃爍效果充分采用編程靈活和軟件模塊化思想。

【關(guān)鍵詞】單片機 LED 電子煙花 軟件編程

1 引言

當今社會，在喜慶的日子里，燃放煙花已經(jīng)成了必不可少的項目，但燃放煙花爆竹帶來的危險事故也不計其數(shù)。近年來出現(xiàn)了一種安全環(huán)保的電子煙花，然而市場上電子煙花點火電路大多是電路設(shè)計負責(zé)、涉及元器件眾多。所以筆者提出以單片機為控制核心，用LED模擬普通煙花引線燃燒過程來實現(xiàn)電子煙花的點火過程，且成功完成硬件到軟件的設(shè)計研制出完整的電子煙花點火部件。由于單片機體積小、質(zhì)量輕、價格低、可靠性高、靈活性好、編程開發(fā)較為容易等有點，所以此項工作有較廣闊的應(yīng)用前景。

2 設(shè)計思路

（1）為了能更好的欣賞煙花絢麗效果，點燃煙花通常是發(fā)生在無光的夜晚，所以可采用光敏電阻將點火者發(fā)出的光信號轉(zhuǎn)換為啟動電子煙花的電信號。

（2）單片機內(nèi)部燒寫的程序處于查詢狀態(tài)，一旦接收到啟動電子煙花的電信號立即執(zhí)行LED流水燈程序模擬引線燃燒，之后再發(fā)出打開電子煙花的數(shù)字信號（如控制繼電器）。

（3）可用較多的LED固定為長條引線狀（本次實驗用8個LED與單片機P1.0-P1.7八個I/O口相連）

（4）將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的模擬電路部分，可以采用光敏電阻的分壓來實現(xiàn)，在未點火情況下，光敏電阻阻值很大，大部分電壓被光敏電阻分得，常值電阻分壓很?。ㄐ∮?.5伏，無法啟動單片機）；在點火情況下，在光源照射下，光敏電阻阻值減小（遠小于常值電阻阻值），導(dǎo)致5伏電壓的分壓大部分將在常值電阻上（單片機接收到高電平信號，啟動點火裝置）

（5）編程實現(xiàn)流水燈和啟動信號的發(fā)出，軟件模塊化，方便調(diào)用，循環(huán)結(jié)構(gòu)體保證可循環(huán)重復(fù)使用（詳見單片機控制LED源程序）

3 硬件設(shè)計

本裝置的硬件設(shè)計分為將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的轉(zhuǎn)換模擬電路和單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計。

3.1 轉(zhuǎn)換模擬電路的原理及實現(xiàn)

將5伏電壓經(jīng)光敏電阻和常值電阻分壓，如圖1所示，選擇型號為MG44-3的光敏電阻（亮阻值≤5KΩ，暗阻值≥1MΩ，以下記為R2）和阻值為20KΩ的常值電阻（以下記為R1）連接如圖所示，通過簡單計算可知在無光黑暗條件下R2的阻值是R1阻值的50倍以上，即在R1上的分壓小于0.1伏，單片機識別為低電平信號不啟動裝置；反之，在點火條件下光敏電阻受到光照，阻值急劇下降（≤5KΩ），此時R1的阻值為R2阻值的4倍以上，記載R1上的分壓大于4伏，單片機識別為高電平信號啟動裝置，模擬煙花點火引線燃燒的過程，并啟動電子煙花開關(guān)。

3.2 單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計

因為市場上單片機開發(fā)板價格偏高，所以本裝置采用購買基礎(chǔ)元器件和單片機芯片自主設(shè)計并焊接單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)。單片機要正常工作，必須具有5個基本電路：電源電路、時鐘電路、復(fù)位電路、程序存儲器選擇電路、外圍電路。

本裝置的單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計如圖2所示，電路焊接順序依次為：振蕩電路、復(fù)位電路、電源電路、外圍電路、程序存儲器選擇電路。按順序完成焊接，將3.1中設(shè)計的分壓轉(zhuǎn)換模擬電路和3.2中設(shè)計完成的單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)按圖2所示連接，并在通用板上焊接固定。

4 軟件設(shè)計

4.1 軟件編程（本文采用C語言）

因為本裝置使用LED模擬煙花引線點燃后燃燒過程，所以編程設(shè)計只需簡單的給單片機I/O口輸出高低電平就能取得滿意的效果。具體C語言源程序給出如下：

4.2 LED顯示圖案改進

為吸引煙花觀賞者，增強LED顯示效果，將簡單的流水燈顯示加以改進。最簡單的方法是改變各個LED發(fā)光順序和發(fā)光持續(xù)時間，如可以讓序號為奇次的和偶次的LED交替發(fā)光，形成動態(tài)閃爍的效果。其軟件編程都可以使用匯編語言或Keil軟件公司的C51語言編寫調(diào)試。

5 結(jié)語

由于LED具有亮度高、低熱量、體積小、功率低、使用壽命長、環(huán)保和響應(yīng)速度快等系列優(yōu)點廣泛應(yīng)用于照明和電子圖案顯示市場，具有廣闊的發(fā)展前景。單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，某些專用單片機設(shè)計用與實現(xiàn)特定功能，從而在各種電路中進行模塊化應(yīng)用，本文所述的基于單片機控制的電子煙花點火電路方案只是該模塊化電路的一個應(yīng)用方面，對很多應(yīng)用和設(shè)備都可以將該裝置作為啟動或報警電路，例如光電信號轉(zhuǎn)換在火災(zāi)報警器中的應(yīng)用。

參考文獻

[1]樊梅香，崔琳.單片機控制LED顯示屏動態(tài)顯示的設(shè)計[J].河北工業(yè)科技，2011.

[2]何立民.MCS-51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990.

[3]李華.MCS-51系列單片機實用接口技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993：561-571.

[4]劉昆山.用單片機控制一個LED[J].電子制作，2010-02-01.

[5]喬月.基于光電檢測技術(shù)的光盤刻錄演示系統(tǒng)研究[D].長春：長春理工大學(xué)，2012.

[6]朱美杰.感應(yīng)式無線充電技術(shù)的研究[D].南京：南京信息工程大學(xué)，2012.

作者單位

陜西師范大學(xué)物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院 陜西省西安市 710062endprint