毕业论文-基于STM8S003F3P6单片机的景观灯设计与实现

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1、龙岩学院毕业设计 题目：基于STM8S003F3P6单片机的景观灯设计与实现 专业： 电子信息工程 学号： 二一六年五月七日基于STM8S003F3P6单片机的景观灯设计与实现【摘要】伴随着城市景观建设的提升，LED景观灯广泛应用于各种场所。本文以全色发光二极管（RGB LED）的发光原理和特性作为切入点，设计了一种基于PWM（脉冲宽度）调制的LED景观灯，其显示模式分三种：电子音乐频谱模式、灯光呼吸模式、流水灯模式。本设计采用STM8S003F3P6作为主控芯片，显示模式由红外遥控进行控制。【关键词】景观灯 STM8S003F3P6 全色发光二极管 PWM调制 Design and Impl

2、ementation of MCU landscape STM8S003F3P6【Summary】With the promotion of urban landscape construction, LED landscape lights are widely used in a variety of places. This paper to panchromatic light-emitting diodes (RGB LED )light-emitting principle and characteristics as the breakthrough point, design

3、a kind of based on PWM (pulse width modulation )LED landscape lamp, the display mode is divided into three: the spectrum model of electronic music, light gradient, water lamp mode. This design uses STM8S003F3P6 as the main control chip, the display mode is controlled by infrared remote control.【Key

4、words】Landscape STM8S003F3P6 full-color light emitting diode PWM modulationII基于STM8S003F3P6单片机的景观灯设计与实现目录第1章 绪论11.1引言11.2 课题背景及意义11.3 城市LED景观发展现状11.4设计任务与要求21.4.1 设计任务21.4.2 设计要求21.5论文结构安排2第2章 系统单元的方案设计与论证32.1 系统总框图32.2 方案比较和论证32.2.1 主控芯片论证32.2.2 控制方式论证42.3 RGB LED灯珠选择4第3章 电路设计原理及分析53.1 CPU原理及分析53.2

5、 红外遥控原理及分析63.2.2 遥控发射器和编码63.3 PWM调光原理及分析83.3.1 基础理论83.3.2 PWM调制理论93.3.3 PWM调制方法93.4 RGB LED原理及分析10第4章 系统硬件电路设计114.1 单片机最小系统114.2 RGB LED发光电路124.3 脉冲宽度调制电路124.4 mini USB接线134.5红外控制模块电路134.5.1 红外遥控器134.5.2 红外一体化接收头13第5章 软件部分设计155.1系统程序设计155.2 音乐频谱功能设计165.3 渐变功能设计175.4 流水灯功能设计18第6章 系统测试196.1 硬件测试196.2

6、软件测试196.3 实物功能测试206.3.1 音乐频谱功能测试206.3.2 LED渐变模式206.3.3 流水灯功能测试22第7章 总结与展望237.1 总结237.2 展望24致谢语24参考文献25附录271.电路原理图272.元件清单283.PCB图294.实物正反面305.实物配件306.程序部分30第1章 绪论1.1引言 LED景观灯具有高效率、节能环保、可控性强等优势，被广泛应用在城市景观建设、室内环境装修、舞台表演等场景，本文设计的LED景观灯使用PWM（脉冲宽度）调制技术，呈现RGB LED的颜色变化。1.2 课题背景及意义随着全球城市化速度加快，城市景观、城市节能成为城市建

7、设的重点，与此同时，人们对艺术感的追求越来越高，LED景观灯很好地解决了城市景观的节能和艺术问题。因着节能环保和艺术性强的特点，各国政府加强对LED景观照明推广，这加快了LED景观的在全球市场的占据量，并逐渐代替了过去的霓虹灯。LED景观艺术作为21世纪的 “高新科技”工程，而中国LED产业在20世纪70年代才刚起步，经过40多年的发展LED照明应用取得佳绩。1景观照明产业在2006年市场规模超过10亿元，2007年达到72%的高增长率，成为景观照明应用产品的最大的生产和出口国2。2010年LED照明的集中展现，如广州亚运会与上海世博会的应用，重新建立LED景观照明在人们心中的形象。国内在厦门

8、、上海、深圳、广州、大连等地形成产业化基地，并在“国家半导体照明工程”推动下，给国内 LED景观照明孕育了无限商机，所以研究LED景观灯系统是具有一定的意义。1.3 城市LED景观发展现状城市景观照明作为城市照明的主要组成部分，在“十一五”期间取得了良好发展。根据“十二五”城市绿色照明规划纲要统计数据，政府投资的城市景观照明项目约24,000项，总投资达1,022,300万元，约占整个城市照明投资比例的25%-35%。其中，城市景观照明投资中主要以商业步行街的景观照明投资为主，占比66%左右，其余各类型的景观照明投资约占34%，主要包括建筑物景观照明、构筑物和特殊景观照明、广场景观照明、公园景

9、观照明等，如图1-1所示：图1-1 各类型景观照明投资比例1.4设计任务与要求1.4.1 设计任务设计并制作一个圆形LED景观灯模型，具有音乐频谱功能、颜色渐变、流水灯功能，通过红外遥控器实现其模式控制。音乐频谱模式,LED景观灯随音乐音高的变化而变化； 渐变模式,LED景观灯实现不同颜色之间平滑过渡；流水灯,LED景观灯实现流水灯模式，动画效果由设计者自定；1.4.2 设计要求1、通过STM8芯片进行控制2、使用5mm雾状RGB LED灯作为光源3、通过红外遥控器进行模式切换1.5论文结构安排第1章绪论主要阐述论文的背景及意义，并介绍相关设计任务和设计要求，最后讲解论文总体架构进行收尾。第2

10、章系统单元的方案设计与论证，其内容为系统的总体架构介绍以及分系统的方案论证。第3章电路设计原理及分析，这也是核心部分，系统了讲解芯片的管脚、红外遥控系统、RGB颜色变化原理，仔细阅读这一章节有利于对整个文献的理解。第4章硬件电路设计，本章从详细讲解从最初的电源开始，直到LED根据PWM变化整个过程，包括各元件在电路图中的作用。第5章软件电路设计，本章根据功能的要求，分别将音乐频谱、渐变模式、跑马灯模式进行详细讲解，并用完整的流程宽度表示，第6章系统测试部分，论先文将系统分软件与硬件测试，保证无疑问就根据功能模式逐一测试，保证实物可用性。第7章总结与展望，论文根据实际制作情况与推广可预测结果，进

11、行相关表述。第2章 系统单元的方案设计与论证2.1 系统总框图本设计基于单片机STM8S的LED景观灯的设计和制作。如图2-1所示，控制系统主要是由STM8S003F3P6单片机最小系统、LED驱动和红外遥控等模块组成,实现对RGB LED灯的3种模式控制和切换。系统主要由5个部分构成,分别为单片机主控系统、RGB LED模块、电源模块、音源输入模块和红外遥控模块，系统由红外遥控器经红外一体化接收器向单片机发送数据，由单片机程序处理红外接收器接收到的数据，根据接收到的数据对RGB LED灯的场景控制。单片机STM8S003F3P65V电源输入 （USB）音频输入（音频头）雾状LED红外遥控图2

12、-1 系统总框图2.2 方案比较和论证2.2.1 主控芯片论证方案一：AT89S52单片机作为ATMEL公司生产的一款高性能、低功耗的CMOS 8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储单元3，使用该公司高密度且非易失性存储器技术制造，与MCS-51单片机兼容（引脚和指令完全兼容）。其芯片适合初级学习者对单片机入门学习，工作电压在4.4-5.5V，且需外置时钟电路和复位电路。方案二：STM8S003F3P6是意法半导体（ST）公司的开发的一款8位MCU，内核采用增强型哈佛结构，额外增加了信号捕获/比较功能模块、PWM控制器以及U(S)ART、SPI、I2C和CAN 2.0B总线接口等多个

13、模块。其工作电压在2.95-5.5V，内置复位电路和晶振电路，性价比高，不仅适合初学者学习，而且适合产品开发。 综上所述，由于STM8S芯片工作电压范围广,且无需外置晶振和复位电路，故采用了意法半导体公司的STM8S003F3P6芯片。2.2.2 控制方式论证方案一：使用WIFI控制方式。WIFI控制基于UART接口的符合WIFI无线网络标准的嵌入式模块, 内置无线网络协议IEEE802.11N协议以及TCP/IP 协议，实现用户串口与无线网络之间数据通信4。在WIFI控制中有两种控制模式，分别为AP模式、STA模式，根据设计需求，只能采用AP模式，需要在LED景观灯增加WIFI模块，控制终端

14、(手机、平板)连入WIFI模块提供的网络。所以需要编写手机APP，加长制作产品周期。方案二：使用红外遥控控制方式。红外遥控是一种非接触、无线控制技术，具有功率低、抗干扰能力强、性价比高、信息传输稳定、易实现等显著优点，是电子设备控制方面尤其在家用电器广泛应用。本次设计使用三个模式，操作要求没有很高，而且在软件设计周期较短。综上所述，为了演示方便、开发周期短、性价比高，所以采用方案二。2.3 RGB LED灯珠选择 方案一： 使用贴片式雾状LED灯，其体积小，若制作同样数量的LED，电路板面积更小,但焊接难度更大。 方案二：使用圆头式雾状LED灯，其体积较大，但是视觉效果模糊，颜色更纯正，视觉冲

15、击感强。根据现场制作对比，选用圆头式雾状LED灯更具有优势，灯光效果更好，焊接难度更低些。图2-2 LED管脚示意图第3章 电路设计原理及分析3.1 CPU原理及分析STM8S003F3P6芯片是意法半导（ST）公司在2009年推出的8位MCU产品，其定位就是主攻工业控制应用于与消费电子开发的产物。从上市到现在，该系列单片机常应用在小型家用电器、汽车电子产品、医疗护理设备、工业设备控制等领域。此芯片功能强大，包括16个外部中断引脚、5个A/D转化通道、单线调试接口（SWIM）和DM、捕获/比较和PWM功能，内置复位电路和振荡电路（16MHz和128KHz）。如图3-1，此图为STM8S003F

16、3P6 TSSOP 20管脚示意图图3-1 STM8S003F3P6 管脚示意图图3-2为STM8S003F3P6芯片各管脚功能描述表格编号主功能复用功能编号主功能复用功能1端口D4定时器2通道1/蜂鸣器/UART1时钟11端口B5I2C数据2端口D5模拟输入5/UART1数据发送12端口B4I2C时钟3端口D6模拟输入6/UART1数据接收13端口C3定时器1通道34复位（RESET）14端口C4配置时钟输出/定时器1通道45端口A1晶振输入15端口C5SPI时钟6端口A2晶振输出16端口C6SPI主从/从入7数字部分接地17端口C7SPI注入/从出81.8V调压器电容18端口D1SWIM数

17、据接口9数字部分供电19端口D210端口A3定时器2通道320端口D3模拟输入4/定时器2通道2/ADC外部触发图3-2 STM8S003F3P6引脚描述3.2 红外遥控原理及分析3.2.1 遥控单元的基本知识 红外遥控系统分两个部分构成，分别为发射端和接收端，其核心是发射/接收编码功能，使用专用IC芯片来实现编/解码。如图3-3，发射端有按键、编码调制电路和红外发射元件。接收电路由光电转换放大器、解调电路和解码电路。解码单片机 一体化红外接收头 红外遥控器解调光电放大键盘编码和调制 图3-3 红外遥控系统框图3.2.2 遥控发射器和编码 遥控发射器的芯片种类很多，根据编码格式分为2类，一类是

18、NEC标准，一类是PHILIPS标准6。本次采用日本的UPD6121G组成的电路进行编码原理分析。任意按下一个键时（时间超过36ms），遥控发射器将发送一个全码，如图3-4所示，全码=引导码+用户码+用户码+按键码+按键反码，其中引导码由9ms的高电平和4.5ms低电平组成，前面（16位）客户码用来区分不同红外遥控器，避免不同遥控器的遥控编码相互干扰。后面（8位）数据码与（8位）数据反码是判断是否为有效编码。若某个键按下的时间大于108ms未放开，遥控发射器将发送连发代码，连发代码就是告诉单片机某个键被连按，其连发代码有起始码和结束码组成。9ms4.5ms用户码 用户码数据码数据反码引导码图3

19、-4 全码示意图 UPD6121G芯片会产生32位二进制遥控编码，其中“0”和“1”组成编码经38kHz的载频进行二次调制后，由红外发射二极管向有效方向发射7。如图3-5所示，二进制的“0”用0.56ms高电平、0.565ms低电平、周期为1.125ms表示，二进制的“1”用0.56ms高电平、1.69ms低电平、周期为2.25ms表示。0.56ms0.56ms 发射端发射端0.565ms1.69ms“0”“1”1.125ms 2.25ms图3-5 编码“0”和“1”波形示意图（发射端）注意，红外一体化接收端收到波形和发射端发送波相反，如图3-6。0.565ms1.69ms接收端接收端0.56

20、ms0.56ms“0”“1”1.125ms 2.25ms图3-6 编码“0”和“1”波形示意图（接收端）若某个键按下超过108ms仍未松开，芯片会发送连发编码，连发编码有起始码和结束码组成8。如图3-7所示。2.25ms9ms 发送码 结束码 图3-7 连发码示意图3.2.3红外信号接收本次设计采用一种红外接收与放大集成一体化的红外接收器，无需再接其他元件，即可实现红外接收与TTL电平信号的工作。如图3-8，接收器有3个引脚，其分别为OUT、GND和VCC。图3-8 红外一体化接收器 如何判别编码“0”和“1” 是解码的核心，从图3-6可知，编码“1”和“0”都是0.56ms宽度的低电平宽度，

21、不同的是高电平宽度9。所以设备根据高电平的宽度去识别“0”和“1”。若接收到0.56ms的低电平宽度后，接收到0.56ms高电平，则是编码“0”，反之，则是“1”。3.3 PWM调光原理及分析3.3.1 基础理论 面积等效原理冲量相等而形状不同的窄脉冲加载具有惯性的环节上是，其效果基本相同10。冲量指的是窄脉冲的面积，效果基本相同指在环节的输出响应波形基本相同11。图3-9冲量相同形状不同的各种窄脉冲3.3.2 PWM调制理论 PWM调制是通过微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的方式。即应用等面积理论，将模拟信号转化为数字信号输出的过程。在实际应用中，根据载荷的变化调制MOS管栅极的偏置，

22、改变MOS管导通时间，实现开关电源输出的改变。如图3-10图3-10 脉冲宽度原理图3.3.3 PWM调制方法如图3-11，将LED灯接通电源，设LED灯最大亮度为Lm1，平均亮度为Lm2，占空比为D，故占空比D=t1/T，LED灯平均亮度Lm2=Lm1*D,当我们改变占空比时，得到亮度不同的LED灯，即我们只要改变R、G、B通道的占空比，能显示各种各样的颜色。t1t2T 图3-11 PWM波形图在程序编写时,PWM波形主要由定时器决定，本次定时器2的设置主要由TIMx_CCR、TIMx_ARR决定，TIMx_CCR确定PWM的占空比，TIMx_ARR确定PWM周期。3.4 RGB LED原理

23、及分析RGB LED是一种三基色元件组成的灯光元件，基本原理是利用不同亮度R、G、B发光芯片混合出一种颜色。三基色合成原理由F=xR+yG+zB决定，即由配色方程决定。其中xR、yG、zB分别代表红、绿、蓝的LED发光强度12。在不同比例下的三基色光混合后形成的颜色也不一样,100%R+100%G+100%B=白色100%R+100%G+ 0%B=黄色,100%R+ 0%G+ 100%B=紫色,如图3-12所示（a） 白光的R、G、B波形 （b）黄光的R、G、B波形图3-12 不同颜色的R、G、B波形 我们常说的LED灰度就是色阶或灰阶，也就是LED的明暗程度。市场有8、16、32、64级层次

24、，LED灰度级别越高，显示的色彩就越多样、艳丽，反之，则显色的色彩单一，过渡明显。LED灰度等级的确定取决于单片机的数模转化位。本次采用8位单片机，只能处理256（2的8次方）级灰度，简单说，黑到白有256种变化，因为RGB LED有3个基色，所以它能显示256*256*256=1677W种颜色。同时，灰度决定色彩变化的数目，但也不是越多越好，因为人眼的分辨率是有限，再加上AD转化位数提高，也会带动数据处理、存储、扫描等硬件的变化，成本增加，同时性价比下降。第4章 系统硬件电路设计4.1 单片机最小系统 STM8S003F3P6是ST（意法半导体）公司开发的低成本、高性价比的MCU，其内核基于

25、STM8进行开发。芯片有1K RAM、128B EEPROM、8K FLASH，10位AD转换口，拥有中断管理、多路定时、UARTA、SPI、I2C通信口，支持单线接口模块（SWIM）和调试模块（DM），方便进行在线编程与非侵入式调试，如图4-1所示。图4-1 单片机最小系统图单片机STM8S003F3P6内置上电复位，性能稳定，可正常复位。注意一点，STM8S003F3P6为低电平复位。而且STM8S003F3P6还内置RC振荡电路，其内部振荡周期为16M。所以在本次设计电路时，无需设计外部振荡和复位电路。在单片机供电电路中，分别并联了一个0.1uF和10uF电容，其小电容滤除高频杂波，大电

26、容滤除不平滑的直流电波形。 在图4-1中，层数L1-L8分别连接引脚17、16、15、14、13、12、11、2，PWM_R、PWM_G、PWM_B分别连接引脚1、20、10，音源信号连接引脚3，由UART1_RX输入，红外接收信号连接引脚6。4.2 RGB LED发光电路如图4-2所示，若芯片第17个引脚（L1）输出低电平，三极管Q4导通，此时电流从Vcc到达引脚H1，此时Vcc经过电阻R18流到公共端（管脚2），只有在R、G、B管脚低电平时，LED灯才会亮。图4-2 RGB LED发光电路4.3 脉冲宽度调制电路在本设计电路中， P沟道增强型MOS在电路中充当开关作用，如图3-3中， Q1

27、、Q2、Q3控制LED的三基色亮灭，具体显示什么颜色分别由PWM_R、PWM_G、PWM_B决定，即占空比决定。MOS管是电压型器件（电压控制电流），栅极输入阻抗高，对电压很敏感，只需要uA级或mA级电流即可启动。而三极管的驱动电流比较大，导通时间相对较长，开关损耗就比较大。同时，MOS管的Rds小，压降小，自身损耗功率小，且LED驱动需要恒流，驱动电路为开关电路，对功率和频率都有要求。所以使用P沟道增强型MOS管，整个电路都工作在开关状态，全电路功耗都很小，设计精良的电路，转换率可达90%甚至95%，节能效果非常显著。图4-3 R、G、B控制电路4.4 mini USB接线Mini USB作

28、为通用串行总线，广泛应用在数据传输信号线。如图4-4，本次使用4个引脚的USB作为数据传输接口，引脚1连接电源Vcc，引脚2连接DATE-，引脚3不接，引脚4接GND，10uF电容为耦合电容。图4-4 USB mini接线图4.5红外控制模块电路4.5.1 红外遥控器红外遥控器件在控制行业是一个很常见的控制方式，遥控器通过集成的发射芯片控制，现在主流采用NEC公司的发射芯片，同样，本次也采用NEC的传输协议。如图4-5，其基本原理：通过把按键的编码调制到38 KHz载波信号上，经过内部电路放大，将驱动红外发射管把信号发射给接收端。图4-5 红外遥控器发射电路原理图 4.5.2 红外一体化接收头

29、 如图4-6，红外一体化接收器，生产商在一个元件内集成了接收电路，其内部电路有红外检测二极管、放大器、限幅器、带通滤波器、积分电路、比较器等器件。当红外监测二极管检测到红外信号，就将信号给放大器和限幅器，限幅器把脉冲幅度控制在一定水平13；当信号进入带通滤波器后，再经过解调电路和积分电路进入比较器，比较器还原出发射端信号。此时输出的高低电平和发射端是反相。图 4-6 红外一体化接收头原理图在图4-6中，4.7uF电容减少电源中杂波，同时吸收电源线产生的电流波动，起滤波作用；100电阻也是进行滤波处理，确保电源供能电压是纯净的14。10K电阻将开关量信号转换成逻辑电平信号，说明接收器内部最后一级

30、是开关量输出,换句话说,在内部, GND和OUT之间有晶体管,若晶体管导通,输出低电平,反之，输出高电平.15第5章 软件部分设计5.1系统程序设计 本设计基于单片机STM8S003F3P6作为主控芯片，红外遥控器作为模式切换设备，通过红外模块与单片机串口连接，实现红外串口通信连接，从引脚1、引脚20、引脚10三个I/O口输出红、绿、蓝三种颜色对应的PWM信号。系统框图如图5-1所示开始上电初始红外信号是否发送断电前模式接收编码数据MCU处理渐变模式音乐频谱流水灯显示结束否是图5-1 系统流程框5.2 音乐频谱功能设计 本设计是基于FFT的音乐频谱分析，音频信号经过ADC采样变成数字信号，将数

31、字信号进行N点采样，经快速傅里叶变化得到N点FFT值，驱动LED点阵，使LED灯呈现音高变化。本系统流程图如图5-2所示。FFT子函数显示频谱数据开始各模块初始化读取A/D转化值初始化显示图5-2 音乐频谱总流程图编程思路1、在主函数中，单片机通过AD对音频数据采样，然后存放到数据缓存区进行预处理，完成AD滤波处理，自动增益控制信息扫描以及其他信息处理。接着将缓存区数据送入 快速傅立叶变换（FFT） 处理子函数进行运算。处理完后，从缓存区取出运算结果，根据得到幅值计算出点阵的显示数据，并存储到显示缓存区。2、在中断函数中，根据显示缓冲区的内容对点阵显示屏进行实时刷新点亮。利用快速傅里叶变换进行

32、频谱分析，在频域范围内反映信号在时域的变化，可以观察到在时域看不到的特征15 。如图5-3 FFT变换子程序流程图开始输入N值并进行判断送入x（N）进行倒位序变换碟形运算输出结果结束图5-3 FFT变换子程序流程图5.3 渐变功能设计 LED景观灯渐变功能显示采用PWM控制，频率至少在120 Hz，人眼察觉不出闪烁。用数字电路控制灯光渐变，调节占空比从小到大增大，LED灯亮度从弱到强，反之，则从强到弱。下图5-4为渐变功能程序设计框图开始模块初始化渐变程序显示结束图5-4 渐变程序框图 在渐变模式中，我们需要固定频率的方波，采用PWM去改变高电平和低电平的比例，即可实现LED灯渐变控制。先设定

33、PWM的周期T和占空比D，再确定定时器时间基准t，若定时器溢出n次，则 PWM高电平的时间D*T=n*t，同样的原理，即求出PWM低电平的时间基准n1需要多少个。5.4 流水灯功能设计程序对不同动画的流水灯定义多个数组，在数组中的每个元素对应不同的输出口的状态，达到控制LED灯的状态。同时，程序对流水灯不同状态的时间间隙进行宏定义，以便对每个状态的间隙时间进行修改。在颜色的变化方面还是利用PWM调制，只是在延时时间上进行调整。 程序框图如图5-5所示开始模块初始化流水灯程序显示结束5-5 流水灯程序框图 第6章 系统测试6.1 硬件测试 为了设计达到视觉效果，所以选用贴片式元器件，在焊接的时候

34、需要注意，防止虚焊、漏焊、短路等问题出现。在焊接162个LED灯前，需要检查基本电路是否有短路问题，以免短路造成后期不利于检修。 因本次采用4脚共阳极RGB LED灯，为了防止LED次品出现，我们将对LED灯珠进行色彩测试。第二个管脚（最长那根）接电源Vcc，其他3个管脚分别串联220电阻，另外一端连接Arduino的PWM输出引脚。测试图片如图6-1所示图 6-1 LED测试接线图6.2 软件测试 在软件检查部分，首先依据功能设计流程图进行检查，判断是否有思路上的错误，再接着对程序的基本语句检查是否多写、漏写等情况，最后进行编译。虽然编译无错误，并不代表所编写程序无误，还需要根据功能、实际显

35、示效果进行调试。如图6-2无错误或警告图6-2 编译结果图6.3 实物功能测试 当检查完硬件、软件部分都没有问题时，就直接进行实物测试，实物按功能检测，按下按键“1”时，音源输入时，LED景观灯是否根据音高变化而闪烁；当按下按键“2”时，LED景观灯是否出现颜色渐变的模式；当按下按键“3”时，LED景观灯是否显示流水模式。多次重复测试，判断系统是否稳定可靠。6.3.1 音乐频谱功能测试下面照片是在不同音高下所拍摄的，左图高音多，右图低音多。6-1 高音分量较多时 6-2 低音分量较多时6.3.2 LED渐变模式 图6-3图6-4在图6-3中，此时占空比值为:R=10%,G=90%,B=0%；大

36、部分显绿色。在图6-4中，此时占空比值为：R=30%,G=70%,B=0%.接近1/3面积显示绿色。图6-5 图6-6在图6-3中，此时占空比值为:R=7%,G=93%,B=0%，大面积显示红色。在图6-4中，此时占空比值为：R=30%,G=70%,B=0%.大面积显示黄色。6.3.3 流水灯功能测试图6-5 图6-6图6-5、6-6是流水灯情景1变化效果图 图6-7图6-8图6-7、6-8是流水灯情景2变化效果图 图6-9图6-10图6-9、6-10是流水灯情景3变化效果图第7章 总结与展望7.1 总结本次毕业设计基于单片机STM8S003F3P6的LED景观灯控制。从方案选择、硬件电路设计

37、和制作、单片机程序编写等工作到最终完成了芯片STM8S003F3P6控制LED景观灯，实现利用红外遥控器对LED景观灯的模式切换。在实际应用中，人们通过RGB LED光源混色，得到需要的光源氛围。因此，在本课题上研究如何实现更快捷调试出使用者想要的LED氛围灯是LED光源应用于照明领域的的发展方向。在本次设计中存在需要改进的地方：在音乐频谱程序中没有加入自动增益程序，导致无法在低音量显示音乐频谱；RGB LED渐变不够顺畅，需要在程序上多花时间调试。在实际应用中可以根据实际需求择使用带调光功能新型红外遥控器。7.2 展望本文在电路板的设计与制作方面制作方面花了不少时间，因个人时间和能力有限，所

38、以还有许多技术上的问题还未解决，离批量生产和推广还有一段距离，总结推广中会遇到的问题：制作难度高。在实物实际中设计时，考虑到实际视觉效果问题，所以PCB板图上的元件摆布紧凑，整个小小的电路板上有1200多个焊点，所以在加工工艺要求很高，成本增加。发热问题。整个电路板分布162个RGB LED灯珠，布局密集。因为LED景观灯作为长时间工作的产品，景观灯产生热量会集中分布在LED灯区域，若无法及时散热，将加快导致芯片和封装树脂的老化，进而影响LED景观灯的使用寿命。 数据测试。在实物的数据测试中，因自己水平和经验不足，对产品的测试规范不熟悉，但希望能以高要求的态度对待实物推广，提高质量，以国家标准

39、来衡量。 虽然在实际推广中会遇上以上问题，但我坚信付出会有收获。致谢语随着本科毕业论文最后落笔，大学本科生活即将画上句号。我感谢我的老师、同学及家人，感谢他们对我的教导、帮助与鼓励。也因着他们的热切关怀，给予了我不断前进和认真学习的动力。特别感谢我的导师范宜标老师，在本文编写过程中，他视野宽广，治学严谨，为我创造良好的学术氛围，我掌握基本的学术研究方法，同时使我明白许多为人处事的道理。 参考文献1 陈晓鸽,基于FPGA的全彩景观灯控制系统的实现D,大连,大连海事大学,2011.2周志明,周纪海,纪爱华.LED驱动电路设计与应用D,北京:人民邮电出版社,2006.3 陆建明,电气接插件故障检测技

40、术研究D,四川,西南交通大学,2008.4温永春 李元哲,Uart-WiFi模块在RFID读写器中的应用J,内蒙古科技与经济,2012(7):66-68.5王立红,红外遥控按键编码设计J,时代经贸,2013(10):175-175.6陈宁,便携式多媒体播放器(PMP)系统中嵌入式Linux的研究与应用D,上海,上海师范大学,2007.7蔡红辉 柳卉,基于AT89C52的室内红外遥控电动车电路设计J,中国科技信息， 2006(10):154-156.8田轶,基于ARM7的高速高精度数据采集系统设计与实现D,河北,河北大学,2011.9陈江 刘笃仁,ISPLSI1032E在红外遥控编解码中的应用J

41、,电子科技,2006(6):11-1410田贞富,单相变频调速控制器研究与设计D,西安,西安电子科技大学,200711荀磊,用于压电合成射流驱动器的幅频可调驱动控制器研究D,南京,南京航空航天大学,200812金雪尘 黄亮 葛纹懿,用脉宽调制技术实现三基色LED灯的调色J,常州工学院学报,2011(2):16-1913万俊霞,未来教室J,消费导刊,2015(4);114陈华明,软解NEC红外编码D,西安,西安科技大学,201315 Anonymous,LED drivers include PWM dimming feature J,E E & T:Energy, Efficiency & T

42、echnology, 2010附录1.电路原理图2.元件清单序列器件名称标号封装数量1红外一体化接收头1838TO-92A121uF电容（105pF）C1C-0805130.1uF电容（104pF）C2,C3C-08052410Uf电容C4,C5C-080525RGB LEDD1-D16235281626加载程序接口J1SIP417Mini USB座J4贴片 5P18MOSFET-P(A03401)Q1,Q2,Q3SOT-2339PNP(8550)Q4-Q12SOT-23B91010K电阻R0,R163-R165R0805411150电阻R1-R168R0805165121K电阻R169-R1

43、80R08051213STM8S003F3P6U1TSSOP20114USB 电源线音频线115遥控器1 3.PCB图 4.实物正反面 正面反面5.实物配件红外遥控器 2合1数据线6.程序部分6.1红外解码程序#define uchar unsigned char / 宏定义uchar 为无符号字符#define uint unsigned int #define IR_UserCode 0xFF00/红外遥控器 用户码 uchar IR_Code32 = 0;uchar IR_User16 = 0; /用户码uchar IR_Data8 = 0; /数据码uchar IR_CData8 =

44、0; /数据反码uchar key= 0,value = 0; /key LCD显示值; value 接收头接收到值（16进制）typedef enumState_0 = 0x00,State_1 = 0x01,State_2 = 0x02ScanState_Typedef; ScanState_Typedef ScanState;void IR_Check(void);void IR_CodeHandle(void);void IR_Decode(void);void delay(uint n);void main()LCD_Init();LCD_WriteString(The Key Is

45、:,1);while(1)IR_Check(); void IR_Check(void)uchar i=0,n=0;switch(ScanState)case State_0 :/检测引导码while(IR_DQ = 1);delay(500); if( IR_DQ = 0 )while(IR_DQ = 0);delay(300);if(IR_DQ = 1)ScanState = State_1;while( IR_DQ = 1 );else ScanState = State_2;/为连发码else ScanState = State_0;break;case State_1: / 32位数

46、据接收while(i 32)while(IR_DQ = 0);delay(60); /延时0.48msif(IR_DQ = 1)IR_Codei = 0;delay(28); /延时0.22ms,总延时0.70msif(IR_DQ = 1)IR_Codei = 1;while(IR_DQ = 1);elseIR_Codei = 0;i+;IR_CodeHandle();ScanState = State_0;break;case State_2:/连发码处理while( IR_DQ = 0 );ScanState = State_0;break;void IR_CodeHandle(void)

47、uchar n=0,check=0;uint user = 0;for(n=0;n8;n+)IR_Usern = IR_Coden; /低位用户码IR_User8+n = IR_Code8+n; /高位用户码IR_Datan = IR_Code16+n;IR_CDatan = IR_Code24+n;if(IR_Datan + IR_CDatan = 0x01) check+; /反码检测,正数的原码和补码 各位相加后为 0x01for(n=0;n16;n+) /处理用户码if(n=0)user = IR_User0;elseuser += IR_Usern * (2 (n-1);if(use

48、r = IR_UserCode) & (check = 8) /用户码校验 反码校验for(n=0;n8;n+) /处理数据码,二进制转换为16进制if(n=0)value = IR_Data0;elsevalue += IR_Datan * (2 (n-1);IR_Decode();LCD_WriteByte(0xC7,0); /更新接收值LCD_WriteByte(key,1);void IR_Decode(void)/P3 = value;switch(value)case 0x0D : key = 0;break;case 0x0C : key = 1;break;case 0x18

49、: key = 2;break;case 0x5E : key = 3;break;case 0x08 : key = 4;break;case 0x1C : key = 5;break;case 0x5A : key = 6;break;case 0x42 : key = 7;break;case 0x52 : key = 8;break;case 0x4A : key = 9;break;default : key= ?; void delay(uint n)while(-n);/ 8us一次6.2 音乐频谱程序void InitADC() /AD初始化 ADC_RES = 0; /ADC

50、复位 ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL; Delay(2); /ADC上电和延迟 BYTE GetADCResult(BYTE ch)/是几通道就输入几 ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL | ch | ADC_START; _nop_(); /查询前必须等待 _nop_(); _nop_(); _nop_(); while (!(ADC_CONTR & ADC_FLAG);/等待完成标志 ADC_CONTR &= ADC_FLAG; /关闭ADC return ADC_RES; /返回ADC结果 #include#de

51、fine PI3.1415926535897932384626433832795028841971 /定义圆周率值#define FFT_N 128 /定义福利叶变换的点数struct compx float real,imag; /定义一个复数结构struct compx sFFT_N; /FFT输入和输出：从S1开始存放，根据大小自己定义/*函数原型：structcompx EE(struct compx b1,struct compx b2)函数功能：对两个复数进行乘法运算输入参数：两个以联合体定义的复数a,b输出参数：a和b的乘积，以联合体的形式输出*/struct compx EE(

52、struct compx a,struct compx b) struct compxc;c.real=a.real*b.real-a.imag*b.imag;c.imag=a.real*b.imag+a.imag*b.real;return(c);/*函数原型：voidFFT(struct compx *xin,int N)函数功能：对输入的复数组进行快速傅里叶变换（FFT）输入参数：*xin复数结构体组的首地址指针，struct型*/void FFT(struct compx *xin) intf,m,nv2,nm1,i,k,l,j=1; structcompx u,w,t; nv2=FFT_N/2; /变址运算，即把自然顺序变成倒位序，采用雷德算法 nm1=FFT_N-1; for(i=0;inm1;i+) if(ij) /如果ij,即进行变址 t=xinj; xinj=xin; xin=t;