摘要：在生活中，大家都見過晚上五彩繽紛的彩燈，它們會變換著不同的花樣，發(fā)出不同顏色的光，特別是在晚上，不只美觀并且還具有照明的功能。本次設(shè)計介紹的是由單片機控制的簡易彩燈，它可以實現(xiàn)四種不同的彩燈變換模式，此設(shè)計也可以利用按鍵改變彩燈亮的模式和閃爍的頻率，并且由數(shù)碼管來顯示出與彩燈相對應(yīng)的模式，這樣的設(shè)計可以使彩燈以多種多樣的方式來變換。

本設(shè)計的核心內(nèi)容包括硬件電路的設(shè)計及對應(yīng)的程序代碼分析和流程框圖。硬件電路的設(shè)計需要利用到專業(yè)的繪圖軟件，其主要的組成電路有5種，分別是電源電路和最小單片機系統(tǒng)、按鍵電路以及LED彩燈和數(shù)碼管顯示電路，其中，數(shù)碼管和LED彩燈以及按鍵控制電路需要和單片機的引腳連接在一起，然后彩燈就可以呈現(xiàn)出不同的樣式，而且彩燈的亮滅方式和頻率也可以由按鍵來控制。軟件程序設(shè)計是用C語言來編寫，程序編寫完后須通過程序編譯軟件來檢查是否有錯誤出現(xiàn)，最后通過軟硬件的綜合調(diào)試，檢測本次設(shè)計是否已經(jīng)達到了預期的要求。

關(guān)鍵詞：LED彩燈；STC89C52；數(shù)碼管；排阻；獨立按鍵

1緒論

1.1 課題的發(fā)展趨勢

目前，特別是在一個城市的中心，一般為了打造更好的氣氛，夜晚會一直有彩燈照射在城市的許多黑暗的角落，于是彩燈便順其而然跟隨著城市和科技的發(fā)展而不斷取得進步。簡而言之，彩燈是一種不僅具有觀賞效果的裝飾物，同時也具有點亮夜空的功能，讓整個城市彌漫在五彩繽紛的燈光中。由于本次設(shè)計需要利用到單片機，結(jié)合自己所學的知識和掌握的情況以及單片機的發(fā)展趨勢，于是我決定采用的單片機是STC89C52，并由此展開具體的設(shè)計。

1.2 STC89C52芯片介紹

單片機由硅半導體制成的一個較小的芯片，它把計算機系統(tǒng)集成在了上面，因此可將它看作一臺小型的計算機[2-3]。雖然外表不強大，但是卻具有許多的功能，最初它是被應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，現(xiàn)如今測控領(lǐng)域也正在運用了。因此，只要學習并掌握了計算機的原理與結(jié)構(gòu)，一般就能較好地掌握單片機的功能了。

STC89C52的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

（1）時鐘電路

通常來說，時鐘信號是STC89C52單片機能正常運作的基礎(chǔ)，而由于硬件電路不同，通常分為外部和內(nèi)部兩種時鐘方式。

（2）復位電路

單片機要想初始化，就必須得進行復位，而復位引腳要接高電平才有效。一般的復位電路方式有兩種，即按鍵復位和上電復位

1.3 數(shù)碼管工作原理

在單片機中，數(shù)碼管是經(jīng)常被使用的模塊，它與LED燈一樣，一般也是由發(fā)光二極管構(gòu)成的，本次設(shè)計所用數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)是常用“8”字型的，總共有8段，是由7段發(fā)光二極管和一個小數(shù)點構(gòu)成的。

本設(shè)計的簡易彩燈控制電路是由幾個小模塊所構(gòu)成的，硬件電路主要是圍繞STC89C52芯片來進行設(shè)計，通過將單片機芯片與時鐘電路和復位電路、LED彩燈和數(shù)碼管顯示電路以及按鍵電路組合在一起，就實現(xiàn)整體的電路設(shè)計，然后在直流穩(wěn)壓電源的作用下，實現(xiàn)彩燈循環(huán)亮滅的控制模式

1.4 LED彩燈顯示電路

發(fā)光二極管能夠?qū)崿F(xiàn)單向?qū)ǎ涔ぷ麟娏骱苄?。在這次設(shè)計中，由于提供的穩(wěn)壓電源為5V，因此選用的排阻為330歐姆是比較合適的。

1.5 數(shù)碼管顯示電路

本次選用的數(shù)碼管顯示模塊采用的“8”字型共陽極的，此模塊連接的是單片機P1端口，由于它是共陽極的，兩個公共端接的是正電壓，所以只有當P1口的某個引腳輸出為低電平時，對應(yīng)的某段二極管才會被驅(qū)動。由于此次只需要顯示數(shù)字，所以小數(shù)點DP（引腳6）是懸空的。

2 軟件設(shè)計

本次設(shè)計的簡易彩燈控制系統(tǒng)不僅需要硬件電路原理圖，因為若只利用電路圖并不能看到所設(shè)計的彩燈亮滅的情況，因此還需要用到軟件進行程序編譯，這次程序代碼的編寫運用的是比較基礎(chǔ)的C語言，通過編程來控制芯片引腳的電平變化，從而讓LED彩燈以不同的亮滅形式呈現(xiàn)。

2.1 LED彩燈顯示程序

花樣程序：上電時默認顯示彩燈模式一，數(shù)碼管同時顯示數(shù)字“1”，可以實現(xiàn)彩燈全亮全滅交替變化，LED彩燈是共陽極的，所以與使用的數(shù)碼管一樣，也是接低電平有效。當16個彩燈全亮，其LED彩燈對應(yīng)的P0口、P2口的電平狀態(tài)都為“00000000”，即0X00；當16個彩燈全滅，對應(yīng)P0口、P2口的電平都在剛才的基礎(chǔ)上取反就行了，即把低電平“0”都改為高電平“1”，即0XFF。具體程序如下所示。

P0=0XFF；P2=0XFF；

for（i = 0； i < z； i++）；//延時

P0=0X00；P2=0X00；

for（i = 0； i < z； i++）；//延時

2.2 按鍵掃描程序

按鍵S1用key1表示，是連接在單片機的P3.6/WR上，按鍵S2用key2表示，是接在單片機的P3.7/RD上，這兩個按鍵也是低電平驅(qū)動，此外還需要通過編寫延時程序來進行按鍵的抖動消除，具體程序如下所示。

if（key1==0）.//條件成立時，表示按鍵S1按下

{ for（i = 0； i < 300； i++）；//通過此延時程序來進行按鍵消抖處理

if（key1==0）//再次檢測，若條件成立，則表示S1按下

{ flag1=flag1+1；

if（flag1>=5） {flag1=1；}

//按一次按鍵S1，flag1加一，超過四次flag1變?yōu)?

while（！key1）；//一直循環(huán)執(zhí)行

}

}

if（key2==0）//條件成立，表示按鍵S2被按下

{ for（i = 0； i < 300； i++）；//通過此延時程序來進行按鍵消抖處理

if（key2==0）//若消抖后條件仍然成立，則按鍵S2的確已被按下

{ flag2=flag2+1；

if（flag2>=4） {flag2=1；}

//按一次按鍵S2，flag2加一 ，超過三次變1

while（！key2）；

}

}

3 結(jié)論

本系統(tǒng)由于是燒錄程序進單片機中，所以我們完全可以根據(jù)自己的意愿修改程序，讓LED燈能夠?qū)崿F(xiàn)更多的亮滅模式以及多種閃爍樣式，讓人一看到就對它產(chǎn)生一種驚奇感。雖然本次設(shè)計所用的器件非常少，占用空間不大，電路原理圖比較容易繪制，并且操作相當簡單，達到了實驗目的。

參考文獻：

[1]劉青. 中國民間彩燈藝術(shù)資源的保護與傳承[J]. 美與時代（上）， 2009（6）：113-115.

[2]徐梅.幾種單片機簡介[J]. 高校實驗室工作研究，2005（2）：63-64.

[3]李森， 趙繼聰， 侯攀峰. 單片機簡單介紹及應(yīng)用淺析[J]. 中國科技縱橫，2010（15）：67-67.

[4]佚名. 關(guān)于STC89C52[J]. 電子質(zhì)量， 2016（2）：34-34.

作者簡介：程帥（1994-）男，河南省濮陽市，成都理工大學信息科學與技術(shù)學院在讀研究生，電子與通信工程專業(yè)