【正文】 工具箱。注意電源線不可搭在烙鐵頭上，以防燙壞絕緣層而發(fā)生事故。 焊接過程中，烙鐵不能到處亂放。烙鐵頭上焊錫過多時(shí)，可用布擦掉。我們使用 20W 內(nèi)熱式電烙鐵 [9]。 （ 4） 焊接方法 電烙鐵經(jīng)過長時(shí)間使用后，烙鐵頭部會(huì)生成一層氧化物，這時(shí)它就不容易吃錫，這時(shí)可以用銼刀銼掉氧化層，將烙鐵通電后等烙鐵頭部微熱時(shí)插入松香，涂上焊錫即可繼續(xù)使用，新買來的電烙鐵也必須先上錫然后才能使用。 （ 3） 輔助工具 為了方便焊接操作常采用尖嘴鉗、偏口鉗、鑷子和小刀做為輔助工具。焊接較大元件或?qū)Ь€時(shí)，也可以采用焊錫膏。 助焊劑：常用的助焊劑是松香或松香水（將松香溶于酒精中）。 （ 2） 焊錫和助焊劑 焊錫：焊接電子元件，一般采用有松香芯的焊錫絲。一般電烙鐵的功率有 20W、 25W、 30W、 35W、 50W 等等。 電子科技大學(xué) 第 15 頁 圖 主程序流程圖 五、 彩燈控制器的焊 接與調(diào)試 （一）組裝成品焊接 首先檢測元件是否良好 ,把每一個(gè)元件按照圖紙的情況焊上電路板上。在用戶設(shè)定模式狀態(tài)下，用戶可以根據(jù)個(gè)人愛好及不同場合的需要來指定調(diào)用哪些模式，并且可以改變每種模式的時(shí)間 Ti、頻率 Fi 參數(shù)，如果用戶想進(jìn)入缺省狀態(tài)模式，只需按一下功能切換鍵即可跳入缺省模式，程序會(huì)自動(dòng)順序調(diào)用亮燈模式；在缺省工作狀態(tài)下， LED 彩燈控制器按照程序設(shè)定好的若干亮燈花樣模式程序 Model_i 順序調(diào)用往下走，從第 Model_1 模式開始工作，自 Model_1 到Model_2…… 到 Mod el_n 為一個(gè)亮燈周期，然后再回到 Model_1 循環(huán)繼續(xù)工作，同樣如果想進(jìn)入用戶設(shè)定模式狀態(tài)，只需按下功能切換鍵即可。 在本設(shè)計(jì)中，一共有 4 種模式， Model_1 為亮黃色的燈， Model_2 為亮品紅色的燈， Model_3 為 亮綠色的燈， Model_4 為全亮。 主程序除了調(diào)用各種子模式子程序（ Model_i），調(diào)用 LED 顯示子程序 (Display)和延時(shí)子程序 (Delay)之外，還一直保持查詢是否有功能切鍵按下以及是否有模式改變按鍵按下，一旦有功能切換鍵和模式改變鍵按下，就會(huì)進(jìn)入相應(yīng)的按鍵處理。8 個(gè)按鍵分別為： 4 個(gè)參數(shù)按鍵（ Fi 增、減按鍵， Ti 增、減按鍵）， 3 個(gè)模式改變按鍵（模式上翻 UP、模式下翻 DOWN、模式保持 KEEP）， 1 個(gè)功能切換按鍵。利用 T0 定時(shí)器作為定時(shí)基本單位，根據(jù)模式需要計(jì)算好各控制信號(hào)的發(fā)生時(shí)刻，根據(jù)不同的模式 Mo del_i 可以設(shè)定不同的工作時(shí)間 Ti 和脈沖翻轉(zhuǎn)頻率 Fi 通過 P0 口輸出，使各色 L ED 燈的驅(qū)動(dòng)時(shí)刻與移位觸發(fā)的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻步調(diào)一致，使 LED 彩燈按照設(shè)計(jì)的模式工作。在這個(gè) 5 ms 的T0 定時(shí)基礎(chǔ)上，可以根據(jù)需要來確定各種模式工作時(shí)間 Ti，以及確定在各種亮燈模式Mode l_i 內(nèi)點(diǎn)亮和熄滅各種 顏色 LED 燈的時(shí)刻： Red_on， Red_off， Green_on， Green_off，Blue_on， blue_off 以及 Clock（移位翻轉(zhuǎn)脈沖）等。系統(tǒng)中軟件可以分為主程序和中斷服務(wù)子程序。 硬件電路圖如圖 所示。 Q1P N PQ2P N PQ3P N PQ4P N PQ5P N P+ 5 VR3R E S 2R4R E S 2R5R E S 2R6R E S 2R7R E S 2P 0 1 P 0 2 P 0 3 P 0 4 P 0 5P 0 1 P 0 2 P 0 3 P 0 4 P 0 5P 2 0 P 2 1 P 2 2 P 2 3 P 2 4D1LEDD2LEDD3LEDD4LEDD5LEDD6LEDD7LEDD8LEDD9LEDD 1 0LEDD 1 1LEDD 1 2LEDD 1 3LEDD 1 4LEDD 1 5LEDD 1 6LEDD 1 7LEDD 1 8LEDD 1 9LEDD 2 0LEDD 2 1LEDD 2 2LEDD 2 3LEDD 2 4LEDD 2 5LEDD 2 6LEDD 2 7LEDD 2 8LEDD 2 9LEDD 3 0LEDD 3 1LEDD 3 2LEDD 3 3LEDD 3 4LEDD 3 5LEDD 3 6LEDD 3 7LEDD 3 8LEDD 3 9LEDD 4 0LED 圖 彩燈顯示電路 （四）受控模塊硬件電路圖 每個(gè) LED 板模塊上均勻分布 3 種顏色 LED 燈，在實(shí)際制作 PCB 時(shí)采用紅、綠、黃 3 色互隔焊接方式，在電路板上把 LED 發(fā)光管按順序 L1(紅 )、 L2(綠 )、 L3(黃 )、 L4(紅 )、L5(綠 )、 L6(黃 )…… 依次均勻焊在板上成一條直線。通過軟件編程對(duì) P2口輸出高低電平來實(shí)現(xiàn)不同的閃爍花型。 （三） LED彩燈顯示電路 LED 彩燈顯示電路 (如圖 所示 )實(shí)際上是由 8 個(gè)發(fā)光二極管和 8 個(gè)電阻構(gòu)成的電路。 單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)按鍵復(fù)位。 時(shí)鐘電路：本系統(tǒng)采用單片機(jī)內(nèi)部方式產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，用于外 接一個(gè) 12MHz 石英晶體振蕩器和 2 個(gè) 30pF 微調(diào)電容，構(gòu)成穩(wěn)定的的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部的時(shí)鐘電路。 通過軟件設(shè)計(jì)，使單片機(jī) P0 口作為三色 LED 驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出口及移位時(shí)鐘 CLOCK 信號(hào)， P3 口為按鍵輸入口， P2 口、 P1 口 與 LED 相接作為顯示器的輸出口。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出 [6]。在 FLASH 編程期 間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止，置位無效。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC指令是 ALE 才起作用。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 RST：復(fù)位輸入。 I/O 口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)： I/O 口作為輸入口時(shí)有兩種工作方式即所謂的讀端口與讀引腳讀端口時(shí)實(shí)際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線經(jīng)過某種運(yùn)算或變換后再寫回到端口鎖存器只有讀端口時(shí)才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線上面圖中的兩個(gè)三角形表示的就是輸入緩沖器 CPU 將根據(jù)不同的指令分別發(fā)出讀端口或讀引腳信號(hào)以完成不同的操作這是由硬件自動(dòng)完成的不需要我們操心。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口 ， P2 口緩沖器可接收，輸出 4個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。當(dāng) P1 口的管腳第一 次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 GND：接地。 芯片如圖 所示。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存 儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 振蕩電路 控制電路 譯碼器 LED 顯示電路 計(jì)數(shù)器 圖 11 彩燈循環(huán)控制器硬件框圖 AT89C51單片機(jī) 時(shí)鐘 電路 復(fù)位 電路 按鍵控制電路 直流 5V電源電路 供電 信號(hào) LED 彩燈 電子科技大學(xué) 第 8 頁 三、彩燈控制器系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) （ 一）單片機(jī)選擇 單片機(jī)是主控制器核心，我們選擇的是 AT89C51。采用單片機(jī)控制其優(yōu)點(diǎn) 是電路集成 度高，工作原理簡單，清晰明了，自定義 編程 ， 控制的圖案花樣多 ，移植性好等。 圖 12 單片機(jī)彩燈循環(huán)控制系統(tǒng)硬件框圖 此設(shè)計(jì)方案中 單片機(jī)的 P1 口 接 5 路按鍵控制電路 ，實(shí)現(xiàn) 彩燈花型的切換 功能；單片機(jī)的 引 腳 接上一個(gè)按鈕開關(guān)以實(shí)現(xiàn)對(duì)彩燈閃爍頻率的控制 ， 即實(shí)現(xiàn)了快慢兩種節(jié)拍實(shí)現(xiàn)花型的變換；單片機(jī)上的 P2 口接八路 LED 發(fā)光二極管組成彩燈電路，顯示彩燈循環(huán)情況。 電子科技大學(xué) 第 7 頁 方案二： 本 方案 主要是通過對(duì) 基于單片機(jī)的多控制、多閃爍方式的 LED彩燈循環(huán)系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)，來 達(dá)到 本設(shè)計(jì)的要求。 方案一： 根據(jù) 設(shè) 計(jì)任務(wù) 要求介紹的彩燈控制電路的基本組成，可以確定彩燈控制器應(yīng)由振蕩電路、計(jì)數(shù) /時(shí)序分配電路、 移位 位寄存器和彩燈顯示五部分組成。 二、彩燈控制器系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) （一）方案分析 彩燈控制器大致可分為兩種方案實(shí)現(xiàn)。在主控模塊上設(shè)有 8 個(gè) 按鍵和 5 位七段碼 LED 顯示器，根據(jù)用戶需要可以編寫若干種亮燈模式，利用其內(nèi)部定時(shí)器 T0 實(shí)現(xiàn)一個(gè)基本單位時(shí)間為 5 ms 的定時(shí)中斷，根據(jù)各種亮燈時(shí)間的不同需要，在不同時(shí)刻輸出燈亮或燈滅的控制信號(hào)，然后驅(qū)動(dòng)各種顏色的燈亮或滅，產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用效果較好，亮燈模式多，用戶可以根據(jù)不同場合和時(shí)間來調(diào)節(jié)亮燈頻率和亮燈時(shí)間。 本文提出了一種基于 AT89C51 單片機(jī)的彩燈控制方案，實(shí)現(xiàn)對(duì) LED 彩燈的控制。此外從功能效果上看，亮燈模式少而且樣式單調(diào)，缺乏用戶可操作性，影響亮燈效果。 LED 彩燈由于其豐富的燈光色彩，低廉的造價(jià)以及控制簡單等特點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，用彩燈來裝飾街道和城市建筑物已經(jīng)成為一種時(shí)尚，但目前市場上各樣式的 LED 彩燈控制器大多數(shù)用全硬件電路實(shí)現(xiàn) ，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能單一，這樣一旦制作成品只能按照固定的模式閃亮，不能根據(jù)不同場合、不同時(shí)間段的需要來調(diào)節(jié)亮燈時(shí)間 、模式、閃爍頻率等動(dòng)態(tài)參數(shù)。忙碌的一天生活過去，人們往往會(huì)去娛樂場所放松一下。 LED 彩燈由于其豐富的燈光色彩，低廉的造價(jià)以及控制簡單等特點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，用彩燈來裝飾街道和城市建筑物已經(jīng)成為一種時(shí)尚。 [1] （二）彩燈控制器的研究現(xiàn)狀及意義 19 世紀(jì)興起的數(shù)字電路以其先天的便捷、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)代電子技術(shù)電路中占有越 電子科技大學(xué) 第 6 頁 來越重要的地位。 顯然，當(dāng) CPU 向存儲(chǔ)器存數(shù)據(jù)、 CPU 從內(nèi)存取數(shù)據(jù)和 CPU 從內(nèi)存讀出指令時(shí)，都要用到地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。 （ 5）地址寄存器 AR 地址寄存器用于保存當(dāng)前 CPU 所要訪問的內(nèi)存單元 或 I/O 設(shè)備的地址。 （ 4）程序計(jì)數(shù)器 PC PC 用于確定下一條指令的地址，以保證程序能夠連續(xù)地執(zhí)行下去，因此通常又被稱為指令地址計(jì)數(shù)器。當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行給定的指令時(shí)，必須對(duì)操作碼進(jìn)行譯碼，以確定所要求的操作，指令譯碼器就是負(fù)責(zé)這項(xiàng)工作的。 指令寄存器是用來保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。它可以保存一條正在譯碼的指令，也可以保存正在送往存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)等等。在算術(shù)和邏輯運(yùn)算時(shí)它有雙功能：運(yùn)算前，用于保存一個(gè)操作數(shù)；運(yùn)算后，用于保存所得的和、差或邏輯運(yùn)算結(jié)果。通過輸入輸出接口電路 ，實(shí)現(xiàn)與各種外圍設(shè)備連接。 微處理器內(nèi)通過內(nèi)部總線把 ALU、計(jì)數(shù)器、 寄存器 和控制部分互聯(lián)，并通過外部總線與外部的存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路聯(lián)接。 (2) 對(duì)指令進(jìn)行譯碼和測試，并產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號(hào)，以便于執(zhí)行規(guī)定的動(dòng)作。 電子科技大學(xué) 第 5 頁 控制器由程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時(shí)序發(fā)生器和操作控制器等組成，是發(fā)布命令的 “ 決策機(jī)構(gòu) ” ，即協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)微機(jī)系統(tǒng)的操作。 (2) 執(zhí)行各種邏輯運(yùn)算，并進(jìn)行邏輯測試，如零值測試或兩個(gè)值的比較。例如，兩個(gè)數(shù) 6 和 7 相加，在相加之前，操作數(shù) 6 放在累加器中， 7 放在數(shù)據(jù)寄存器中，當(dāng)執(zhí)行加法指令時(shí)， ALU 即把兩個(gè)數(shù)相加并把結(jié)果 1