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节日彩灯的设计和制作 【摘要】介绍了一种新型的彩灯控制系统的设计方法，以AT-89C51单片机作为主控核心，与按键、显示器等较少的辅助硬件电路相结合，利用软件实现对彩灯进行控制。本系统具有体积小、硬件少、电路结构简单及容易操作等优点。 【关键词】彩灯 AT89C51单片机 简易 第一章系统硬件电路的设计 1．1方案论证与选择 方案一： 基于在系统可编程器件（ISP）来实现可编程现代彩灯的控制系统。用8种频率信号控制彩灯扫描速度，并可随时改变扫描速度，通过把4组彩灯在空间适当排列组合，可得各种花案效果。 方案二： 基于AT89C51单片机来实现对彩灯的控制。与、等模块组成核心主控制模块。在主控模块上设有个按键和，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 s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具有体积小、价格低、低能耗等优点。以AT89C51单片机作为主控核心，与、等模块组成核心主控制模块。在主控模块上设有个按键和，彩灯控制器与相连接，经过，输出直流工作电压，主控模块单片机系统（彩灯控制器）提供5 V工作电源。系统包括2大部分，即彩灯控制器（89C51主控模块）和管（管内模块）。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。。 只要Vcc的上升时间不超过1ms，振荡器建立时间不超过10ms，这个时间常数足以保证完成复位操作。 1.4.3彩灯显示单元电路 该显示模块设计主要器件有发光二极管（红、绿、黄）、74LS373芯片等。根据实际应用彩灯长度需要，可将不同数量的该发光二极管实现级连，组成一个完整的 彩灯。考虑到功率损耗，模块之间接口处用信号正向74LS373连接。每个模块上均匀分布3种颜色灯，在实际制作PCB时采用红、绿、蓝3色互隔焊接方式，在电路板上把发光管按顺序1个(红)、1个(绿)、1个(黄)、每8个为一组， 依次均匀焊在板上成正方形。为了得到更多的花样模式效果，可以使红绿黄3种灯从前往后驱动点亮闪烁，根据花样显示，这样会具有很好的动感视觉效果。由于节日彩灯系统所设计的二极管较多，所需译码器需要多线输出，因此选用芯片74LS373来控制其位口译码输出。 1.4.4彩灯调整控制单元电路设计 本设计通过按键来对彩灯进行调整和控制。而按键信号的获取方法采用中断扫描法。由于本设计的结构较简单，所以只设置了两个按钮，一个是在该显示模块里用来对彩灯花型进行切换的切换按钮，另一个是在复位模块里用到了复位按钮。分别接在单片机的RESET、P3.2口，经上拉电阻接在+5V电源Vcc，另一端接地。 1.4.5电源电路 电源电路原理图： 桥式整流电路克服了全波整流电路要求变压器次级有中心抽头和二极管承受反压大的缺点，但多用了两只二极管。在半导体器件发展快，成本较低的今天，此缺点并不突出，因而桥式整流电路在实际中应用较为广泛。桥式整流电路电路是将交流电变成直流电的一种电路，但其输出的直流电的脉动成分较大，而一般电子设备所需的脉动系数要求小于0．01．故整流输出的电压必须采取一定的措施．尽量降低输出电压中的脉动成分，同时要尽量保存输出电压中的直流成分，使输出电压接近于较理想的直流电，这样的电路就是直流电源中的滤波电路。 　 电路版设计的先期工作 1利用原理图设计工具绘制原理图，并且生成对应的网络表手工更改网络表将元件的固定用脚等原理图上没有的焊盘定义到与它相通的网络上，没任何物理连接的可定义到地或保护地等将原理图和PCB封装库中引脚名称不一致的器件引脚名称改成和PCB封装库中的一致，特别是二、三极管等画出自非标准器件的封装库 将所画的器件都放入一个自己建立的PCB 库专用设计文件设置PCB设计环境和绘制印刷电路的版框含中间的镂空等 注意：在绘制电路版地边框前，一定要将当前层设置成Keep Out层，即禁止布线层打开所有要用到的PCB 库文件后，调入网络表文件和修改零件封装 在原理图设计的过程中，ERC检查不会涉及到零件的封装问题因此，原理图设计时，零件的封装可能被遗忘，在引进网络表时可以根据设计情况来修改或补充零件的封装直接在PCB内人工生成网络表，并且指定零件封装布置零件封装的位置Protel99可以进行自动布局,也可以进行手动布局布线的关键是布局，多数设计者采用手动布局的形式用鼠标选中一个元件，按住鼠标左键不放，拖住这个元件到达目的地，放开左键，将该元件固定使用自动选择方式收集相似封装的元件，然后旋转、展开和整理成组，移动到板上所需位置上了当简易的布局完成后，使用自动对齐方式整齐地展开或缩紧