基于單片機的霓虹燈控制系統(tǒng)設計

-.z.目錄摘要關鍵詞前言總體設計方案硬件電路設計3.1單片機系統(tǒng)3.2LED概述3.3外部時鐘方式電路3.4手動復位電路3.5霓虹燈控制電路軟件設計軟件調試總結附錄-.z.基于單片機的霓虹燈控制系統(tǒng)設計摘要：單片機技術是一門應用性很強的專業(yè)課，其理論與實踐技能是從事機電類專業(yè)技術工作的人員所不可少的。本次程設計是選擇AT80C51為核心控制元件，利用取表的方法，使端口P1做單一燈的變化：左移2次，右移2次，閃爍2次〔延時的時間0.2秒〕，設計了單片機霓虹燈控制系統(tǒng)，使其產生有規(guī)律的閃爍和移動。關鍵字T80C51LED燈霓虹燈一.前言單片機，亦稱單片微電腦或單片微型計算機。它是把中央處理器〔CPU〕、隨機存取存儲器〔RAM〕、只讀存儲器〔ROM〕、輸入/輸出端口〔I/0〕等主要計算機功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。單片機是把主要計算機功能部件都集成在一塊芯片上的微型計算機。它是一種集計數(shù)和多中接口于一體的微控制器，被廣泛應用在智能產品和工業(yè)自動化上，而51單片機是個單片機中最為典型和最有代表性的一種。

隨著城市建立和市場經濟的飛速開展，城市的美化和日益劇烈的廣告競爭越來越得到社會的關注，作為城市裝飾和廣告宣傳的霓虹燈的需求量也越來越大。過去霓虹燈控制器多采用E2PROM和相應的邏輯電路來完成，現(xiàn)在也有采用一些專用霓虹燈控制芯片的控制器。前者所需電路較多，制作不易改變，且所需控制的霓虹燈路數(shù)越多，擴展起來也比擬繁雜；而后者由于電路已作定，控制方式不能隨意改變，功能較為單一。然而市場上需要低本錢高性能的霓虹燈控制技術。我們此次設計的霓虹燈控制系統(tǒng)就符合市場需求。二.總體方案設計在本次設計中，硬件局部由單片機系統(tǒng)、LED發(fā)光二極管組成。原理圖如圖1所示。單片機選用的是AT89C51單片機，利用其中的一個定時器設定燈光閃爍的時間，時鐘電路選用的是11.0592M的晶振。復位電路局部采用的是上電復位和手動復位兩種復位方式。由于考慮到單片機I/O端口的帶載能力，LED發(fā)光二極管采用共陽極的接法，用1Ｋ電阻分壓。

軟件局部，由于采用的是11.0592M晶振的時鐘電路，單片機定時器的最大定時時間為65.536ms，不能到達要求的閃爍頻率。所以采用定時50ms，10個定時中斷燈光進展一次亮滅的跳變。并在每一次跳變時記錄下燈閃爍的次數(shù)，通過對閃爍次數(shù)的判斷，來進展對不同LED燈的亮滅的整體時序循環(huán)控制。單單片機LED顯示電路復位電路時鐘電路圖1單片機的霓虹燈控制電路原理圖三.硬件電路的設計3.1單片機系統(tǒng)標準型89系列單片機是與MCS-51系列單片機兼容的。在內部含有4KB或8KB可重復編程的Flash存儲器，可進展1000次擦寫操作。全靜態(tài)工作為0~33MHz，有3級程序存儲器加密鎖定，內含有128~256字節(jié)的RAM、32條可編程的I/O端口、2~3個16位定時器/計數(shù)器，6~8級中斷，此外有通用串行接口、低電壓空閑模式及掉電模式。AT89C51相當于將8051中的4KBROM換成相應數(shù)量的Flash存儲器，其余構造、供電電壓、引腳數(shù)量及封裝均一樣，使用時可直接替換。AT89C51在內部采用40條引腳的雙列直插式封裝，引腳排列如圖2所示，內部構造原理圖如圖3所示。圖2AT89CI/OI/O存儲器EPROM/ROM定時/計數(shù)器運算器控制器中斷CPU片內振蕩器RAM/SFP并行口存儲器擴展控制器串行口*TAL圖3AT89C51內部構造原理圖3.2LED概述LED〔LightEmittingDiode〕，發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導體器件，它可以直接把電轉化為光。LED的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導體晶片由三局部組成，一局部是P型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子，中間通常是1至5個周期的量子阱。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子和空穴就會被推向量子阱，在量子阱內電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結的材料決定的。它是一種通過控制半導體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。由于具有容易控制、低壓直流驅動、組合后色彩表現(xiàn)豐富、使用壽命長等優(yōu)點，廣泛應用于城市各工程中、大屏幕顯示系統(tǒng)。LED可以作為顯示屏，在計算機控制下，顯示色彩變化萬千的視頻和圖片。LED是一種能夠將電能轉化為可見光的半導體。近十幾年來，為了開發(fā)藍色高亮度發(fā)光二極管，世界各地相關研究的人員無不全力投入。而商業(yè)化的產品如藍光及綠光發(fā)光二級管LED及激光二級管LD的應用無不說明了III－V族元素所蘊藏的潛能。在目前商品化LED之材料及其外延技術中，紅色及綠色發(fā)光二極管之外延技術大多為液相外延成長法為主，而黃色、橙色發(fā)光二極管目前仍以氣相外延成長法成長磷砷化鎵GaAsP材料為主。LED的具體構造如圖4所示：圖4LED的構造圖3.3外部時鐘方式電路外部時鐘電路如圖5所示，它在單片機的外部通過*TAL1、*TAL2這兩個引腳跨接晶體振蕩器和微調電容，構成穩(wěn)定的自激振蕩器。本系統(tǒng)采用的為11.0592MHz的晶振，一個機器周期為1us，C1、C2為22PF。圖5外部時鐘方式電路圖3.4手動復位電路復位電路分為上電自動復位和按鍵手動復位，RST引腳是復位信號的輸入端，復位信號是高電平有效。上電自動復位通過電容C3和電阻R2來實現(xiàn)，按鍵手動復位是圖6中復位鍵來實現(xiàn)的。圖6手動復位電路3.5霓虹燈控制電路霓虹燈控制電路用紅色、綠色、黃色LED發(fā)光二極管，分別與8個１K的分壓電阻相串聯(lián)，分別與單片機的P1.0，P1.1，P1.2,P1.3，P1.4，P1.5,P1.6，P1.7口相連。四．軟件設計在用表格進展程序設計的時候，要用以下的指令來完成1.利用MOVDPTR，＃DATA16的指令來使數(shù)據(jù)指針存放器指到表的開頭。2.利用MOVCA，A＋DPTR的指令，根據(jù)累加器的值再加上DPTR的值，就可以使程序計數(shù)器PC指到表格內所要取出的數(shù)據(jù)。因此，只要把控制碼建成一個表，而利用MOVCA，A＋DPTR做取碼的操作，就可方便地處理一些復雜的控制動作，取表過程如下列圖所示：3.匯編源程序ORG0START:MOVDPTR,#TABLELOOP:CLRAMOVCA,A+DPTRCJNEA,#01H,LOOP1JMPSTARTLOOP1:MOVP1,AMOVR3,#20LCALLDELAYINCDPTRJMPLOOPDELAY:MOVR4,#20D1:MOVR5,#248DJNZR5,$DJNZR4,D1DJNZR3,DELAYRETTABLE:DB0FEH,0FDH,0FBH,0F7HDB0EFH,0DFH,0BFH,07FHDB0FEH,0FDH,0FBH,0F7HDB0EFH,0DFH,0BFH,07FHDB07FH,0BFH,0DFH,0EFHDB0F7H,0FBH,0FDH,0FEHDB07FH,0BFH,0DFH,0EFHDB0F7H,0FBH,0FDH,0FEHDB00H,0FFH,00H,0FFHDB01HEND4.C語言源程序#include<reg52.h>unsignedcharcodetable[]={0*fe,0*fd,0*fb,0*f7,0*ef,0*df,0*bf,0*7f,0*fe,0*fd,0*fb,0*f7,0*ef,0*df,0*bf,0*7f,0*7f,0*bf,0*df,0*ef,0*f7,0*fb,0*fd,0*fe,0*7f,0*bf,0*df,0*ef,0*f7,0*fb,0*fd,0*fe,0*00,0*ff,0*00,0*ff,0*01};unsignedchari;voiddelay(void){unsignedcharm,n,s;for(m=20;m>0;m--)for(n=20;n>0;n--)for(s=248;s>0;s--);}voidmain(void){while(1){if(table[i]!=0*01){P1=table[i];i++;delay();}else{i=0;}}}五.軟件調試在protues上進展仿真實驗。首先使用KeiluVsion2將編寫完成的程序編譯生成HE*文件，將HE*文件燒錄到單片機中，進展仿真實驗，結果如下列圖所示，可以看到，LED已經選擇性的閃爍。仿真圖六.總結通過這次緊張的課程設計，我收獲頗多，每天面對著電腦，翻閱各種相關資料，也親自動手調試，體會頗深。在這次課設中，加深了單片機相關知識的理解，也接觸了燒錄器。在課設開場的前期，也遇到了麻煩，比方說，LED閃爍時間不符合要求，C語言編程不太熟練，很