基于PWM控制的七彩灯设计.doc

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1、基于PWM控制的七彩灯设计摘要本论文主要设计一个基于单片机的彩灯控制器。本设计以单片机为核心，运用彩灯、按键等组成电路，让彩灯实现不同的闪烁方式，可以使彩灯依次循环点亮；软件设计主要用中断的方法，使彩灯实现不同方式的点亮。它结构简单且设计思路新颖,开发成本低廉、维修方便。关键词：单片机；LED；中断；彩灯AbstractThis thesis mainly based on single chip design a lantern controller. This design based on singlechip, use lights, such as keys, composed ci

2、rcuit realization of different lights flashing lights, can make the light in circulation, Software design using the method, the major disruption to achieve different lights. It is simple in structure and design novel, low cost, easy maintenance。Key words: SCM; LED ; Interrupt ; Lights目录前言11 PWM控制技术2

3、1.1 PWM控制的基本原理21.2 PWM逆变电路及其控制方法31.2.1计算法和调制法31.2.2异步调致贺同步调制51.2.3 PWM逆变电路的谐波分析61.2.4 提高直流电压利用率和减少开关次数71.2.5 PWM逆变电路的多重化71.3 具体过程82 七彩灯92.1 艺术彩灯功能描述92.2 三基色原理彩灯92.3 彩灯原理与系统设计框架102.3.1 彩灯实现原理102.3.2 色彩变换的实现113 PWM控制七彩灯113.1 AT89S51单片机的概述113.1.1单片机发展历程113.1.2单片机的特点及应用123.2 用单片机实现PWM控制过程133.3 设计思路133.4

4、 电路和功能描述143.5 电路图15附录16结束语24参考文献25前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。随着科技不断地发展，人们生活水平不断地提高，人们的审美观念也就上升了一个层次。因此，为了吸引顾客的眼光,注重店铺外观的设计，在店铺外面悬挂各种样的彩灯,或者是滚动字幕等等。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已经成为一种时尚。但目前市场上各式各样的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，这样一旦制成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

5、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、功率损耗大灯特点。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。近年来随着计算机在社会领域的渗透,单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。艺术彩灯是基于计数器和PWM调试的综合应用,可用作居家的床头彩灯、节日庆典的高亮彩灯等，它结构简单,单片机规模不大,但是

6、能充分应用单片机功能,且设计思路新颖,开发成本低廉、维修方便。1 PWM控制技术PWM（Pulse Width Modulation）控制脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。PWM控制技术以其控制简单,灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式,也是人们研究的热点.由于当今科

7、学技术的发展已经没有了学科之间的界限,结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。1.1 PWM控制的基本原理理论基础：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近，仅在高频段略有差异。图1-1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲面积等效原理：分别将如图1-1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L电路）上，如图1-2a所示。其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图1-2b所示。从波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形状也略有不同，但其下降段则

8、几乎完全相同。脉冲越窄，各i(t)响应波形的差异也越小。如果周期性地施加上述脉冲，则响应i(t)也是周期性的。用傅里叶级数分解后将可看出，各i(t)在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。图1-2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，正弦半波N等分，看成N个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化。1.2 PWM逆变电路及其控制方法目前中小功率的逆变电路几乎都采用PWM技术。逆变电路是PWM控制技术最为重要的应用场合。本节内容构成了本章的主体PWM逆变电路也可分为电压型和电流型

9、两种，目前实用的几乎都是电压型。1.2.1计算法和调制法1、计算法根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数，准确计算PWM波各脉冲宽度和间隔，据此控制逆变电路开关器件的通断，就可得到所需PWM波形。缺点：繁琐，当输出正弦波的频率、幅值或相位变化时，结果都要变化2、调制法输出波形作调制信号，进行调制得到期望的PWM波；通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波；等腰三角波应用最多，其任一点水平宽度和高度成线性关系且左右对称；与任一平缓变化的调制信号波相交，在交点控制器件通断，就得宽度正比于信号波幅值的脉冲，符合PWM的要求。调制信号波为正弦波时，得到的就是SPWM波；调制信号不是正弦波，而是其他所需波形时，也

10、能得到等效的PWM波。结合IGBT单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明：设负载为阻感负载，工作时V1和V2通断互补，V3和V4通断也互补。控制规律：uo正半周，V1通，V2断，V3和V4交替通断，负载电流比电压滞后，在电压正半周，电流有一段为正，一段为负，负载电流为正区间，V1和V4导通时，uo等于Ud，V4关断时，负载电流通过V1和VD3续流，uo=0，负载电流为负区间，io为负，实际上从VD1和VD4流过，仍有uo=Ud，V4断，V3通后，io从V3和VD1续流，uo=0，uo总可得到Ud和零两种电平。uo负半周，让V2保持通，V1保持断，V3和V4交替通断，uo可得-Ud和零两种电平。

11、图1-3 单相桥式PWM逆变电路单极性PWM控制方式（单相桥逆变）：在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。ur正半周，V1保持通，V2保持断，当uruc时使V4通，V3断，uo=Ud，当uruc时使V4断，V3通，uo=0。ur负半周，V1保持断，V2保持通，当uruc时使V3断，V4通，uo=0，虚线uof表示uo的基波分量。波形见图1-4。图1-4单极性PWM控制方式波形1.2.2异步调制和同步调制载波比载波频率fc与调制信号频率fr之比，N= fc / fr。根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式分为异步调制和同步调制：1、异步调制异步调制载波信号和调制信号不同步

12、的调制方式。通常保持fc固定不变，当fr变化时，载波比N是变化的。在信号波的半周期内，PWM波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。当fr较低时，N较大，一周期内脉冲数较多，脉冲不对称的不利影响都较小，当fr增高时，N减小，一周期内的脉冲数减少，PWM脉冲不对称的影响就变大。因此，在采用异步调制方式时，希望采用较高的载波频率，以使在信号波频率较高时仍能保持较大的载波比。2、同步调制同步调制N等于常数，并在变频时使载波和信号波保持同步。基本同步调制方式,fr变化时N不变，信号波一周期内输出脉冲数固定。三相，公用一个三角波载波,且取N为3的整

13、数倍，使三相输出对称。为使一相的PWM波正负半周镜对称，N应取奇数。fr很低时，fc也很低，由调制带来的谐波不易滤除，fr很高时，fc会过高，使开关器件难以承受。为了克服上述缺点，可以采用分段同步调制的方法。3、分段同步调制把fr范围划分成若干个频段，每个频段内保持N恒定，不同频段N不同。在fr高的频段采用较低的N，使载波频率不致过高，在fr低的频段采用较高的N，使载波频率不致过低。1.2.3 PWM逆变电路的谐波分析使用载波对正弦信号波调制，产生了和载波有关的谐波分量。谐波频率和幅值是衡量PWM逆变电路性能的重要指标之一。分析双极性SPWM波形：同步调制可看成异步调制的特殊情况，只分析异步调

14、制方式。分析方法：不同信号波周期的PWM波不同，无法直接以信号波周期为基准分析，以载波周期为基础，再利用贝塞尔函数推导出PWM波的傅里叶级数表达式，分析过程相当复杂，结论却简单而直观。1、单相的分析结果：不同调制度a时的单相桥式PWM逆变电路在双极性调制方式下输出电压的频谱图中所包含的谐波角频率为 式中，n1，3，5，时，k=0，2，4，；n=2，4，6，时，k=1，3，5，。可以看出，PWM波中不含低次谐波，只含有角频率为c，及其附近的谐波，以及2c、3c等及其附近的谐波。在上述谐波中，幅值最高影响最大的是角频率为c的谐波分量。2、三相的分析结果：三相桥式PWM逆变电路采用公用载波信号时不同

15、调制度a时的三相桥式PWM逆变电路输出线电压的频谱图。在输出线电压中，所包含的谐波角频率为式中，n=1，3，5，时，k=3(2m-1)1，m=1，2，； 6m +1，m =0，1，；n =2，4，6，时，k = 6m -1，m =1，2，。和单相比较，共同点是都不含低次谐波，一个较显著的区别是载波角频率c整数倍的谐波被消去了，谐波中幅值较高的是c2r和2cr。1.2.4 提高直流电压利用率和减少开关次数直流电压利用率逆变电路输出交流电压基波最大幅值U1m和直流电压Ud之比。提高直流电压利用率可提高逆变器的输出能力；减少器件的开关次数可以降低开关损耗；正弦波调制的三相PWM逆变电路，调制度a为1

16、时，输出相电压的基波幅值为Ud2，输出线电压的基波幅值为，即直流电压利用率仅为0.866。这个值是比较低的，其原因是正弦调制信号的幅值不能超过三角波幅值，实际电路工作时，考虑到功率器件的开通和关断都需要时间，如不采取其他措施，调制度不可能达到1。采用这种调制方法实际能得到的直流电压利用率比0.866还要低。1.2.5 PWM逆变电路的多重化和一般逆变电路一样，大容量PWM逆变电路也可采用多重化技术。采用SPWM技术理论上可以不产生低次谐波，因此，在构成PWM多重化逆变电路时，一般不再以减少低次谐波为目的，而是为了提高等效开关频率，减少开关损耗，减少和载波有关的谐波分量。PWM逆变电路多重化联结

17、方式有变压器方式和电抗器方式，利用电抗器联接实现二重PWM逆变电路的例子。电路的输出从电抗器中心抽头处引出，图中两个逆变电路单元的载波信号相互错开180，所得到的输出电压波形如图所示。图中，输出端相对于直流电源中点的电压，已变为单极性PWM波了。输出线电压共有0、（1/2）Ud、Ud五个电平，比非多重化时谐波有所减少。 一般多重化逆变电路中电抗器所加电压频率为输出频率，因而需要的电抗器较大。而在多重PWM型逆变电路中，电抗器上所加电压的频率为载波频率，比输出频率高得多，因此只要很小的电抗器就可以了。二重化后，输出电压中所含谐波的角频率仍可表示为，但其中当n奇数时的谐波已全部被除去，谐波的最低频

18、率在附近，相当于电路的等效载波频率提高了一倍。图1-5 PWM逆变电路1.3 具体过程脉冲宽度调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。多数负载(无论是电感性负载还是电容性负载)需要的调制频率高于10H

19、z，通常调制频率为1kHz到200kHz之间。许多微控制器内部都包含有PWM控制器。例如，Microchip公司的PIC16C67内含两个PWM控制器，每一个都可以选择接通时间和周期。占空比是接通时间与周期之比；调制频率为周期的倒数。执行PWM操作之前，这种微处理器要求在软件中完成以下工作：1、设置提供调制方波的片上定时器/计数器的周期2、在PWM控制寄存器中设置接通时间3、设置PWM输出的方向，这个输出是一个通用I/O管脚4、启动定时器5、使能PWM控制器2 七彩灯 2.1 艺术彩灯功能描述彩灯可以通过定时或随用户要求来变换不同的色彩。传统的彩灯一般只有3种颜色,分别对应3种颜色的灯泡,当需

20、要其中某种颜色的时候,点亮该颜色的灯泡,熄灭其他颜色的灯泡;先进的彩灯利用三基色原理做简单的混合,其控制系统只是几个开关或按钮。目前市面最为常用的彩色灯大都利用惰性气体在电极作用下变色的原理制作,工艺要求严格。本设计采用三基色原理,利用价格低廉的51系列单片机控制基色LED灯泡从而实现丰富的色彩变化。许多基于单片机的应用，通常是规模较小，成本低廉的工程，对于这些应用，成本和售后维修应该是公司，企业设计人员首要考虑的问题，但是对于那些规模较小的应用，设计人员和工程技术人员首要考虑的应该是系统的完备性和稳定性，因为单片机的I/O口通信易受信号干扰。2.2 三基色原理彩灯利用三基色原理的艺术彩灯的功

21、能如下：1、实现七彩颜色变化利用3个独立的单色LED灯泡进行组合搭配，使单个彩灯可有7种不同的颜色。2、设置色彩变换的快慢用户可自行设定彩灯色彩的变换快慢,并可随是的修改这种设置。此外，系统还自我缺省的设置一组节奏。通过艺术彩灯设计实例,可以很好地了解到51系列单片机EM78P153的定时器控制和单片机中断状态转换技术的综合使用方法,这主要表现在以下5个方面。1、艺术彩灯结构简单,并且具备了最小实用单片机系统的基本构成。通过本案例,可以清楚设计和实现一个单片机实用系统需要哪些外围设备的基本电路,以及如何使用单片机内部计数器并调用中断。2、艺术彩灯利用PWM调制控制基色LED灯泡:利用单片机内部

22、的两个计数器,通过比较它们的状态来调节基色LED的亮度。这种PWM调制的实现技术是最简单的一种,如果内部计数器状态稳定,则PWM调制效果较好。3、艺术彩灯使用了单片机的系统中断功能:系统主要由8种状态组成,每一种状态对应于一个设定的中断号,执行该中断使得彩灯呈现出一种颜色。4、艺术彩灯使用了单片机的I/0口交流检测功能:单片机UO连接交流检测电路,利用它来检测交流过零:利用采集的检测值同步基色LED灯泡的亮度变化。通过实例电路的讲解,读者可以了解单片机扩展的基本技术和单片机端口要求,同时掌握基本的交流电检测电路的设计方法。5、艺术彩灯使用了简洁的系统电源和LED灯泡控制电路:系统电源的设计采用

23、了常见的全桥整流:LED灯泡控制则利用NPN和PNP三极管的截止电压实现。通过本案例的讲解,读者可掌握此类电路的设计方法,也可在它们的基础上做进一步的扩展。2.3 彩灯原理与系统设计框架系统根据三基色原理,以红、绿、蓝3种基本颜色组成一个可变的单元,将红绿蓝3种基色LED灯泡放到磨沙的玻璃罩内,3种基色光经混合后,便可对外呈现7种颜色。系统还利用单片机UO口的PWM调制来调节LED亮度,使各种颜色之间的变化柔和;还可以进行外部设置,如设置颜色变化的周期、起始的颜色以及呈现不同的景象。2.3.1 彩灯实现原理系统使用3个具有独立颜色的LED灯泡,根据三基色原理,这3个LED的发光颜色为红、绿、蓝

24、。3个具有独立发光颜色的LED将按照该色度三角的特性进行组合 , 使得彩灯呈现不同的色彩。三基色原理的基本公式如下:红色+蓝色+绿色=白色红色+蓝色=紫色蓝色+绿色=青色绿色+红色=黄色三基色红、绿、蓝可以混合出它们之间连线上的颜色，例如：当红色LED和绿色LED亮度相同,而蓝色LED熄灭时,彩灯将呈现黄色;若此时红色LED的亮度大于绿色LED的亮度,彩灯将呈现偏红的橙色:若红色LED的亮度小于绿色LED的亮度,彩灯将呈现偏绿的黄绿色。当3个LED灯泡的亮度相同时,彩灯将呈现白色,其光线类似于白炽灯。2.3.2 色彩变换的实现LED灯泡发光恒定,若要达到色彩变换的效果还需利用单片机控制各色LE

25、D发出不同亮度的灯光。控制LED亮度需要利用单片机I/0口的PWM来实现数字/模拟(D/A)转换,D/A转换的实质是对某一固定频率的脉冲进行占空比调节。假设LED灯泡的工作电压为屿,单片机UO口的输出占空比为。的平均工作电压为Uavg,它可以由公式(2.1)计算得到。 Uavg=Uo (2.1)由公式(2.1)可知,只要改变LED的平均工作电压Uavg,就能使发光亮度有所改变。然而工作电压的是220V市电经过整流后的恒定电压,不可随意变更,因此只能通过改变占空比来改变Uavg的值。综上所述,色彩变换可以转化为通过调节占空比来调节LED灯光亮度,进而利用色度三角调出所需色彩。3 PWM控制七彩灯

26、实现彩灯控制的方法很多，如EPROM编程、RAM编程、单板机、单片机等，都可以组成大型彩灯控制系统。因为本次实习要求设计的彩灯路数较少，且花型变换较为简单，故采用PWM彩灯控制电路。3.1 AT89S51单片机的概述3.1.1单片机发展历程MCS-51单片机是美国INTE公司于1980年推出的产品，典型产品有8031（内部没有程序存储器，实际使用方面已经被市场淘汰）、8051（芯片采用HMOS，功耗是630mW，是89C51的5倍，实际使用方面已经被市场淘汰）和8751等通用产品，一直到现在，MCS-51内核系列兼容的单片机仍是应用的主流产品，各高校及专业学校的培训教材仍与MCS-51单片机作

27、为代表进行理论基础学习。有些文献甚至也将8051泛指MCS-51系列单片机，8051是早期的最典型的代表作，由于MCS-51单片机影响极深远，许多公司都推出了兼容系列单片机，就是说MCS-51内核实际上已经成为一个8位单片机的标准。其他的公司的51单片机产品都是和MCS-51内核兼容的产品而以。同样的一段程序，在各个单片机厂家的硬件上运行的结果都是一样的，如ATMEL的89C51（已经停产）、89S51，PHILIPS（菲利浦），和WINBOND（华邦）等，我们常说的已经停产的89C51指的是ATMEL公司的AT89C51单片机，同时是在原基础上增强了许多特性，如时钟，更优秀的是由Flash（

28、程序存储器的内容至少可以改写1000次）存储器取带了原来的ROM（一次性写入），AT89C51的性能相对于8051已经算是非常优越的了。不过在市场化方面，89C51受到了PIC单片机阵营的挑战，89C51最致命的缺陷在于不支持ISP（在线更新程序）功能，必须加上ISP功能等新功能才能更好延续MCS-51的传奇。89S51就是在这样的背景下取代89C51的，现在，89S51目前已经成为了实际应用市场上新的宠儿，作为市场占有率第一的Atmel目前公司已经停产AT89C51，将用AT89S51代替。89S51在工艺上进行了改进，89S51采用0.35新工艺，成本降低,而且将功能提升,增加了竞争力。8

29、9SXX可以像下兼容89CXX等51系列芯片。市场上见到的89C51实际都是Atmel前期生产的巨量库存而以。如果市场需要，Atmel当然也可以再恢复生产AT89C51。3.1.2单片机的特点及应用单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口（I/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。主要特点有：1、高性能低价格一个单片机从功能上讲相当与一台微型计算机，可是价格却很低，一个单片机的价格一般在几元到几十元之间。而且随着科学技术的发展各市场竞争的需要，世界上生产单片机的各大公司都在不断地

30、采用新技术来提高单片机的性能，同时又进一步降低其价格。 2、体积小，可靠性高在单片机的片内，除了一般必须具有的ROM,RAM,定时器计数器，中断系统外，还尽可能地把众多的各种外围功能器件集成在片内，减少了外部各芯片之间的连接，大大地提高了单片机的可靠性各抗干扰能力。 3、低电压，低功耗一般单片机工作电压为5V，有的单片机可以在1,8-3V的电压下工作，而且，功耗降至UA级。例如，MSP430超低功耗类型的单片机，两个纽扣电池就可以保障其运行长达近十年。单片机的这种低电压，低功耗的特性，对于设计各开发携带式智能产品各家用消费类产品显得非常重要。目前，计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕

31、竟体积大。微计算机（单片机）在这种情况下诞生了，它的应用可以说很广泛。纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。3.2 用单片机实现PWM控制过程通常硬件产生PWM波的方法具有硬件结构复杂、成本高、系统可靠性低、调制方式不灵活、难以实现优化等一系列缺点，软件生产PWM的方法能有效克服上述缺点，因而获得广泛的应用。下面就单片机生成PWM波形的设计方法进行分析。1、载波比，采用微机生成PWM波时，必须先确定好载波比N（或2N）。对于

32、变频器来说，如果频率变化的范围较大，那么整个频率范围内采用同一个载波比的同步调制方案。难以兼顾高频和低频输出时的性能。选用较高时往往会由于输出PWM开关频率过高，会造成开关器件的损耗增加，对器件开关频率极限要求也会提高等缺点，而选择较小的载波比，又会造成低频输出时过于稀疏，使电流脉动增大，谐波分量增加等缺点。最常用的方法是分段同步调制的方法，以获得较好的控制特性。需要注意的是：(1）切换时不出现电压的突变；（2）在切换临界点处需设置一个滞环区，以避免输出频率落在临界切换点附近造成载波频率反复变化而引起的震荡现象。2、无论采用何种PWM生成算法，最终是计算出PWM脉冲的切换时间，因而在CPU中实

33、现该波形的常用方法是定时控制，由定时中断服务程序完成PWM脉冲波的换相，其原理如下：（1）PWM的载波周期Ts由载波周期定时器定时，当定时到来时，向CPU发出中断申请，CPU相应中断并执行中断服务程序，该中断服务程序的任务是将保存在内存中的PWM开关定时数据（上一个载波周期计算出来的PWM换相定时时间）送PWM波定时器，并启动此定时器工作，然后再计算下一个载波周期的PWM数据并保存。（2）PWM波的定时器根据载波周期定时中断服务程序送来的开关数据进行定时控制，在中断服务程序中完成对PWM的换相并输出至端口。3.3 设计思路T为PWM周期，设为1MS。T1为PWM高电平周期（如果是要求低电平驱动

34、就是低电平驱动，这里设为高电平驱动）。在这里采用死延时的方法来控制PWM的占空比，死延时的多少是基于T周期的占空比，也即T1与T的比。模拟PWM的T周期的产生是在一个程序循环当中实现，设T1x为T1的延时值，则通过一个定时中断即可定时刷新PWM的占空比，如果定时中断刷新T1X的值为渐增的，则PWM占空比是上升的，则LED产生渐亮的变化，反之，则LED则产生渐暗的变化效果，刷新的速度由定时器进行控制，也即LED渐变的速度是由定时器控制的。当然也可使用检测外部的交流过流来刷新灯渐变来代替定时器的上述的这个功能，如果使用这个功能，在一些不同的灯需要同步的场合，是一种比较好的选择。PWM的细分是由死延

35、时参数T1X来决定的。详细的程序操作过程：先假设细分为100份，估且称为100单步，则T1X变化从0100，时间T为1MS，则每10US变化1单步。开启定时器刷新T1X值，只要变量时间T一直在循环，一到便将询问T1X变量为多少，从而决定高电平延时时间是多少单步，程序一进度渐变的循环则问T1X是否为0，如果为0，则说明占空比为0%，没有高电平，如果非0，则打开LED端口为高电平，延时T1X单步时间，延时时间完毕后，将LED端口清为0低电平，再延时T-T1X时间，即完成了一个T周期的控制，回到下一个T周期的开始。在定时器中渐增刷新T1X值，则LED起到了渐增的渐亮的效果，此往复。如果要实现一种颜色

36、渐增同时另一种颜渐亮，只要在控制端口时控制即可。用定时器中断产生最小时间单位T0，每m个T0组成一个子周期T10，其中前n个T0为LED导通时间，即Ton=n*T0,则Toff=(m-n)*T0;每X个T10组成一个母周期T20，其中前y个T10为有效控制时间，后续的（x-y)个T10令LED熄灭或者子周期占空比调至最小。适当调节n/m和x/y的比例使显示效果达到最佳。子周期的最小占空比的宽度应大于LED的点亮时间，即点亮LED的时间宽度n/m*T0应足够产生余辉。类似于动态数码管对点亮时间的要求。母周期的宽度应小于1/50s，提高刷新频率以令肉眼察觉不出闪烁。3.4 电路和功能描述电路描述：

37、输入5V电源，简易RC复位，P3.3对地接KEY(减1)，P3.3对地接KEY2(加1)，P3.7接三极管C106驱动LED。LED直径5mm，红色。限流电阻471、1/4W.功能描述：LED渐亮渐灭。按住KEY可以保持住当前某占空比的亮度（如一开始按住KEY再通电，将看到空度比为1%的亮度）。调节子周期和母周期，均可渐亮渐灭。同时按下“加1”和“减1”按键切换选择调节对象。3.5 电路图74LS194（移位寄存器）要用194实现三个花型的连续显示必须对两片194的S1、S0和SL、SR一句节拍的变化进行相应的改变。现将两片194分为低位片1和高位片2，再将其输出端从低位到高位记为L1L8。列

38、出各花型和其对应的194的S1、S0、SL、SR的输入信号及节拍控制信号列表如下：(用Li表示Li的取非)表3-1 输入信号及节拍控制信号列表经过分析可以得到控制194高低位片的左移右移变化的控制量。用QAQH表示161从低位到高位的个输出端。控制结果表达式如下：表3-2 控制194高低位片控制结果电路图如下：图3-1移位寄存器电路图工作原理分析：从多谐振荡器出来的脉冲信号分为两路：一路作为计数脉冲送到模十六计数器；另一路作为移位时钟脉冲加到移位寄存器。调节多谐振荡器的电阻可以改变振荡频率，即改变彩灯移动的速度，得到不同的动态效果。多谐振荡器、双D触发器、数据选择器共同组成一个电子开关。多谐振

39、荡器输出的计数脉冲经双D触发器两位二进制计数器，在它的两个输出端得到00、01、10、11四种逻辑状态。这四个状态作为数据选择器的四个数据通道选择信号，对应从模十六计数器输送到数据选择器的QA，QB，QC，QD四个分频信号。其作用相当于一个受控的一刀四位的机械转换开关。当双D触发器输出为“00”，数据选择器输出10000000序列脉冲，为八分频信号，实现花样一；为“10”时，数据选择器输出11000000序列脉冲，为八分频信号，实现花样二；为“01”时数据选择器输出11110000序列脉冲，为八分频信号，实现花样三；为“11”时数据选择器输出1111111100000000序列脉冲，为十六分频

40、信号，实现花样四。调节开关电路的CP脉冲产生电路的电阻，可以改变开关的切换时间用以选择各种花样出现时间的长短。数据选择器的输出端接移位寄存器的输入端，在时钟脉冲的作用下，数据在移位寄存器的八位并行输出端从Q0到Q7顺序移动。移动的八位控制信号直接控制发光二极管的亮灭，就出现了自动循环切换的流水彩灯。总电路图如下：图3-2 总电路图附录程序：so4G2G;rz6E4793LED BIT P3.7电子爱好者社区;rB z/_D:&pKEY BIT P3.3电子爱好者社区9vbdI!y+(P uKLSOV BIT 20H.0 ;子周期显示完毕标志p5j3ng!e#4793BOV BIT 20H.1

41、;母周期显示完毕标志pBn0D+M?4793SSS EQU 30H ;子周期占空宽度调节电子爱好者社区 g-wFTh w2LT10 EQU 31H ;子周期宽度电子爱好者社区Y|*T*L/Y#u?AAA EQU 32H ;子周期占空宽度入口;i|9kJVa4793BBB EQU 33H ;母周期占空宽度入口&%S10km-hT.r x4793T20 EQU 34H ;母周期宽度电子爱好者社区E | Ot6Y C/k$lVMMM EQU 35H ;母周期占空宽度调节电子爱好者社区Y-X3,?7tuk/D#d*mA10 EQU 36H ;子周期宽度缓冲EV(L-?4793B20 EQU 37H ;

42、母周期宽度缓冲7h$_Tx ?5iY4793hr;ZIm-KQ H A0C D4793KEY2 BIT P3.2电子爱好者社区!W f0eoA s2Z h COM1 BIT P3.5电子爱好者社区7.CR;CPCOM2 BIT P3.4Du:h2ow4793COM3 BIT P3.1电子爱好者社区Ic#E*w|COM4 BIT P3.0电子爱好者社区5BCQ ?t:FNOISE1 EQU 38H电子爱好者社区f*P9wKa#iNOISE2 EQU 39Hh#qzd H#Z.f4793NOISE3 EQU 3AHY.z9T|d z,d?%Sk47931J5CBZju?m4793ORG 00Hy&

43、_5an#I D+ibE4793LJMP MAIN电子爱好者社区Qj(I HBORG 0BH电子爱好者社区lN U fH/mHqLJMP PWM电子爱好者社区7Wx)jd/v-pC4pvQ1du1wS+j4793PWM:电子爱好者社区t.Thn 0itMOV TH0,#0FFH6BpakHtB4793MOV TL0,#90HnV %q9O-m-4793PUSH ACC电子爱好者社区o&V4Ai | t,HE3l;#XKw9e*|4j4793JB BOV,OUTLOWyAGv o4793;*电子爱好者社区qS+fz M3Z8e JB SOV,IFSENDbb L ?_ Tpte4793DEC T

44、10 ;保持计数同步电子爱好者社区:tR W&PWDJNZ SSS,LRET ;占空参数修正电子爱好者社区Sjd/,SV,aw,OMOV SSS,AAA ;复原子周期占空参数:UyQR4793MOV A,T10_JC$WKIk4793CJNE A,#0,SCTN ;对占空比为100%时的修正Ma?%Fmd4793AJMP T10ENDU e1npx4793SCTN:电子爱好者社区-wKBCW6jCLR LED电子爱好者社区.A f Qd;RfSETB SOV7s9V%a/Il4793AJMP LRET电子爱好者社区 /Yg:EIFSEND:电子爱好者社区M#vPu m;o6Au |RDJNZ

45、T10,LRET+LvxJX6z&e#A I+b#Y4793T10END:a)S y)Ma4793MOV T10,A10 ;复原子周期宽度参数yy9R&3f4793SETB LED电子爱好者社区&z+_b$HS H,BeCLR SOV ;子周期处理完毕电子爱好者社区 e%T;s;*JSp lA_8rb4793DEC T20电子爱好者社区C*R/W3f zW n; l)IL6zDJNZ MMM,LRETYH&gB(4793MOV MMM,BBB电子爱好者社区)_W-c)g1eDA&lRMOV A,T20电子爱好者社区a yPfnCJNE A,#0,MCTN ;对占空比为100%时的修正电子爱好者社区/|0i :|a6l,AJMP T20END电子爱好者社区)taS/ Q7Ghwo8cMCTN:2 hh*l:jx4793CLR LED-zs,s.VSW g)B4793SETB BOVa3e/jGS#euD4793AJMP LRET0?/ZN1r ZH*t4793OUTLOW:电子爱好者社区%tL-