基于AT89C52单片机的霓虹灯控制器设计.doc

第 1 页 共 47 页 基于单片机的霓虹灯控制器的设计基于单片机的霓虹灯控制器的设计 摘摘 要要 本设计采用 at89c52 单片机实现对霓虹灯的控制。系统由红外遥控模块、单片 机控制模块、显示模块、语音模块四部分组成。红外遥控模块分红外发射部分和红 外接收部分，通过单片机译码后，取出红外发射按钮的地址，从而实现红外遥控器 对霓虹灯显示图案的远距离控制。红外接收管也只占用一个 io 口。显示部分为 1616 的点阵模块，通过单片机控制显示不同的图案以及想要的文字，并让字能 够移动、暂停，以及从当前文字切换其它文字。语音模块采用的语音芯片是 isd1730，可以录制想要的语音，通过录音可以对设计进行介绍。语音的播放支持 暂停、下一首、调节音量和复位。由于单片机的 io 口不够用，本设计采用 74hc154 对其扩充，将四线扩充到十六线。该系统具有电路结构简单、易操作、成 本低等优点，具有较强的实用价值。 关键词关键词：单片机；红外遥控；点阵；译码器；霓虹灯 第 2 页 共 47 页 the design of the neon lights controller based on scm abstract this design uses the at89c52 single chip microcomputer to control the neon lights. the system is composed by the infrared remote control module, the single-chip microcomputer control module, the display module and the speech module. infrared remote control module is divided into the infrared transmitter and infrared receiver parts. after decoding through the single chip microcomputer, the infrared emission button address can be taken out in order to realize the remote control of infrared neon lights display. the infrared receiving tube only takes up one io port. the display part uses the dot matrix module with 16 plus 16, through the single-chip control, it can display different patterns and the text, and make the word to move, pause, and switch from the current text to the other. the voice module uses voice chip isd1730, which can record the desired voice, which can be played to introduce the design. it is support for pause, next, adjust the volume and reset of the voice playback. due to the io port of the microcontroller is not enough, this design uses a 74hc154 to expand the io port, which is expanding the four-line to 16-line. the system has a strong practical value because of its advantages of simple circuit structure, easy operation and low cost. key words: single chip; infrared remote control; dot matrix; decoder; neon lights 第 3 页 共 47 页 目目 录录 论文总页数：47 页 1 引言.4 1.1 课题背景及意义 .4 1.2 本课题研究方法和目标 .4 2 方案研究与主要芯片选择.6 2.1 总体方案原理及设计框图 .6 2.1.1 主控电路的选择与论证.6 2.1.2 显示设备的选择与论证.8 2.1.3 控制器模块选择 .9 2.2 主要芯片介绍 11 2.2.1 译码器 74ls154 的介绍11 2.2.2 led 点阵的介绍 12 2.2.3 语音模块的介绍 13 3 硬件电路设计与调试15 3.1 单片机模块单元电路设计 15 3.2 串口通信电路设计 16 3.3 译码器模块单元电路设计 17 3.4 点阵模块单元电路设计 17 3.5 红外遥控模块单元电路设计 18 3.6 语音模块单元电路设计 19 3.7 硬件仿真与调试 21 4 软件设计23 4.1 单片机 i/o 口分配 23 4.2 各模块程序 23 4.2.1 主程序设计23 4.2.2 显示程序设计24 4.2.3 红外接收程序设计26 4.2.4 设定的图案和字程序28 5 软硬件联调及技术改进30 5.1 软硬件联调及实物演示 30 5.2 技术改进 32 第 4 页 共 47 页 结 语32 参考文献33 致 谢34 声 明35 附 录36 第 5 页 共 47 页 1 引言引言 1.1 课题背景及意义课题背景及意义 霓虹灯是一种冷阴极辉光放电灯，直接将电能转换成光能。自其问世以来，历 经了上百年的发展，现已成为重要的显示、装饰光源。霓虹灯由于其外形变幻多端、 加工灵活、色彩丰富，在广告业、商业、交通、建筑、室内外装饰、舞台布景、家 用电器、城市美化等领域发挥了特有的作用。 单片机自问世以来，迄今已有三十多年了，其产品琳琅满目，产家也众多纷纭， 功能也是五花八门。单片机有着体积小、功耗低、功能强、性能价格比高、易于推 广应用等显著优点，在自动化装置、智能仪器仪表、过程控制、通信、家用电器等 许多领域得到日益广泛的应用。在许多基于单片机的应用系统中，通过软件编程实 现对外部硬件电路的控制。它给人们的生活带来了很多便利。因此本文将单片机与 语音芯片结合起来，设计了一款用单片机控制的霓虹灯控制系统，伴随着霓虹灯图 像的变化有不同的语音效果。 流水灯在现代社会就有广泛的应用，大型电子广告牌、霓虹灯、指示牌和工业 控制的控制面板等等都有流水灯的应用。而且基于单片机的流水灯的控制系统利用 了单片机的内部资源，如定时器、i/o 口和寄存器等，完成了单片机系统开发的基 本流程，因此具有典型的代表意义，是学习和开发单片机的基本实验之一。 at89c52 单片机是可多次改写的可编程芯片，用这种芯片构成的系统简单、可靠， 性价比相当高，适合成为霓虹灯程序控制器的核心部件,结合锁存器 mc74hc373 实现的控制器功能，时间常数易修改，使用灵活，电路易实现，成本低，控制芯片 更换方便。控制器的花样变化及速度调节能用软件方法实现，这样进一步提高了性 价比。 1.2 本课题研究方法和目标本课题研究方法和目标 本设计要求完成一个霓虹灯控制器，控制发光二极管点阵显示，要求能形成多 种图案和字。实现图案和字的左右移动、暂停、继续移动、跳转到指定字的操作。 加设语音芯片，对整个设计进行简要概况。 1、研究思路： 本设计是以 at89c52 芯片的电路为基础，通过软件程序来控制单片机内部的 定时器来控制 1616 的矩阵贴片发光二极管的明亮，显示不同的图案花样，形成 霓虹灯控制器。实物以 at89c52 为主控芯片，isd1730 语音模块、红外遥控模块 构成电路，主要包括电源、控制电路、显示电路、语音电路。对于不同型号的单片 机只需要相应的改变一下地址即可。该软、硬件系统具有很好的通用性和一定的实 第 6 页 共 47 页 际使用价值。 2、硬件部分： 单片机 点 阵 显 示 红 外 遥 控 usb 电 源 语 音 模 块 图 1.1 硬件框图 本设计硬件部分分为六个模块。 （1）单片机最小系统模块，采用经典配置。 （2）为实现程序下载需要串口模块。 （3）为实现语音与图像的搭配，要搭载语音模块,每显示一个图案，发出不同 的语音信息。 （4）为实现语音能适应各种场合，采用可以自己录音的芯片 isd1730。 （5）为实现图像的显示，由 1616 的点阵模块，由点阵模块显示不同的图形。 （6）为实现给单片机供电，需要电源模块。 3、软件部分 在主程序下，分别编写了如下子程序：时钟程序、红外译码程序、图像显示程 序、中断程序等。 2 方案研究与主要芯片选择方案研究与主要芯片选择 2.1 总体方案原理及设计框图总体方案原理及设计框图 本设计是基于 stc89c52rc 单片机为核心器件控制整个系统进行工作的，系 统控制框图如图 2.1 所示。 第 7 页 共 47 页 单片机 红外遥控 串口通信 usb电源语音模块 led点阵 图 2.1控制系统框图 如图 2.1 所示，本方案具有红外遥控模块、语音模块、单片机控制模块、显示 模块，共四个模块。此外，通过主控单元电路的扩展，可添加多种附加功能。 单片机控制霓虹灯的设计以单片机 stc89c52rc 控制为核心，通过红外遥控 器发出信号，接收头接收信号，通过单片机的中断处理，对图案的显示进行控制； 在通电的同时伴随一段语音，对整个设计进行一个简要介绍；串口通信是为了帮助 stc 单片机实现程序的下载；点阵模块有图案显示，也有文字显示，对文字有左 右滚动、速度变化、暂停、播放等操作。根据系统框图，对单元电路控制进行设计， 下面是对各部分单元电路的论证与设计。 2.1.1 主控电路的选择与论证主控电路的选择与论证 在本设计中，主控电路有三种实现方式。 1、采用 89c51 单片机作为 cpu。 89c51 单片机是 8 位单片机，4k 字节 flash 闪速存储器，128 字节内部 ram，32 个 i/o 口线，两个数据指针，两个 16 位定时/计数器，一个 5 向量中断 结构，一个全双工串口通信口，片内振荡器及时钟电路。其指令是采用的被称为 “cisc”的复杂指令集，工具有 111 条指令，与其他高位单片机相比而言，指令周 期较长，运算速度太慢，而且由于其内部总线是 8 位的，其内部功能模块也基本上 都是 8 位的；89c51 单片机本身的电源电压是 5 伏，89c51 有两种低功耗方式：待 机方式和掉电方式1 2。 2、采用 lcp2138 单片机作为 cpu 该芯片其本身自带 a/d 转换功能，带大容量的 32kram 和 512kflash ,内部 第 8 页 共 47 页 资源丰富且系统稳定，芯片价格昂贵。 3、采用 stc89c52rc 单片机作为 cpu stc89c52rc 是一款低功耗，高性能 cmos 8 位单片机，片内含 8k bytes isp(in-system programmable)的可反复擦写 1000 次的 flash 只读程序存储器，器件 采用宏晶公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 mcs-51 指令系统及 80c51 引脚结构，芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 isp flash 存储单元，功能 强大的微型计算机的 stc89c52rc 可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的 解决方案。 stc89c52rc 主要功能特性如表 1 所示，其引脚图如图 2.2 所示。 表 2.1 stc89c52rc 的功能特点 stc89c52rc 主要功能特性: 兼容 mcs-51 指令系统8k 可反复擦写(1000 次)isp flash rom 32 个双向 i/o 口4.5-5.5v 工作电压 3 个 16 位可编程定时/计数器时钟频率 0-33mhz 全双工 uart 串行中断口线256x8bit 内部 ram 2 个外部中断源低功耗空闲和省电模式 中断唤醒省电模式3 级加密位 看门狗(wdt)电路软件设置空闲和省电功能 灵活的 isp 字节和分页编程双数据寄存器指针 第 9 页 共 47 页 图 2.2 stc89c52rc 引脚图2 stc89c52rc 具有如下特点：40 个引脚，32 个外部双向输入/输出(i/o)口，5 个中断优先级 2 层中断嵌套中断，2 个 16 位可编程定时计数器，2 个全双工串行通 信口，8k bytes flash 片内程序存储器，256 bytes 的随机存取数据存储器(ram)， 片内时钟振荡器，看门狗(wdt)电路。此外，stc89c52rc 设计和配置了振荡频 率可为 0hz 并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，cpu 暂停工作，而 ram 定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存 ram 的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有 pdip、tqfp 和 plcc 等三种封装形式，以适应不同产品的需求3 4。 由于 52 单片机的低功耗、高性能、高性价比、对 51 单片机的良好兼容等优点， ，本设计选择此方案。 2.1.2 显示设备的选择与论证显示设备的选择与论证 1、使用 256 个贴片发光二极管显示 图 2.3贴片发光二极管 贴片发光二极管：颜色有红、黄、绿、蓝等。特点：体积小、耗电量低、使用 第 10 页 共 47 页 寿命长、高亮度、环保、坚固耐用牢靠、适合量产、反应快，防震、节能、高解析 度、耐震、可设计等优点 。但在布线和焊接方面较为复杂。 2、led 电子显示屏 图 2.4led 点阵 led 电子显示屏是半导体发光二极管像素点均匀排列组成。利用不同的材料 可以制造不同色彩的 led 像素点。目前应用最广的是红色、绿色、黄色。而蓝色 和纯绿色 led 的开发已经达到了实用阶段。 led 显示屏（led panel）：led 就是 light emitting diode ，发光二极管的英 文缩写，简称 led。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示 文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。 led 显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，均由 led 矩阵块组成。图文显示 屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控 制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显 示二维、三维动画、录像、电视、vcd 节目以及现场实况。led 显示屏显示画面 色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、码头、机场、商场、 医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。 它的抗静电性能优势超强：制作环境有着严格的标准还有产品结构的绝缘设计。 led 显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境 还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。 考虑到布线以及焊接的简单方便以及 led 显示屏的亮度高、工作电压低、功 耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定等优点，本设计选用 led 显示屏。 第 11 页 共 47 页 2.1.3 控制器模块选择控制器模块选择 1、按键控制 图 2.5按键开关 用按键控制显示屏图案的切换，简单、方便、经济。但占用的单片机外围接口 较多，并且不能远距离控制。 2、红外遥控控制5 远程遥控技术又称为遥控技术，是指实现对被控目标的遥远控制，在工业控制、 航空航天、家电领域应用广泛。红外遥控是一种无线、非接触控制技术，具有抗干 扰能力强，信息传输可靠，功耗低，成本低，易实现等显著优点，被诸多电子设备 特别是家用电器广泛采用，并越来越多的应用到计算机系统中。 红外线又称红外光波，在电磁波谱中，光波的波长范围为 0.01m1000m。根据波长的不同可分为可见光和不可见光，波长为 0.38m0.76m 的光波可为可见光，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜 色。光波为 0.01m0.38m 的光波为紫外光(线)，波长为 0.76m1000m 的 光波为红外光(线)。红外光按波长范围分为近红外、中红外、远红外、极红外 4 类。 红外线遥控是利用近红外光传送遥控指令的，波长为 0.76m1.5m。用近红外 作为遥控光源，是因为目前红外发射器件(红外发光管)与红外接收器件(光敏二极管、 三极管及光电池)的发光与受光峰值波长一般为 0.8m0.94m，在近红外光波段 内，二者的光谱正好重合，能够很好地匹配，可以获得较高的传输效率及较高的可 靠性。 红外遥控的发射电路是采用红外发光二极管来发出经过调制的红外光波；它们 将红外发射器发射的红外光转换为相应的电信号，再送后置放大器。发射机一般由 指令键(或操作杆)、指令编码系统、调制电路、驱动电路、发射电路等几部分组成。 当按下指令键或推动操作杆时，指令编码电路产生所需的指令编码信号，指令编码 信号对载波进行调制，再由驱动电路进行功率放大后由发射电路向外发射经调制定 的指令编码信号。接收电路一般由接收电路、放大电路、调制电路、指令译码电路、 第 12 页 共 47 页 驱动电路、执行电路(机构)等几部分组成。接收电路将发射器发出的已调制的编码 指令信号接收下来，并进行放大后送解调电路，解调电路将已调制的指令编码信号 解调出来，即还原为编码信号。指令译码器将编码指令信号进行译码，最后由驱动 电路来驱动执行电路实现各种指令的操作控制（机构） 。 由于红外线遥控不具有像无线电遥控那样穿过障碍物去控制被控对象的能力， 所以，在设计家用电器的红外线遥控器时，不必要像无线电遥控器那样，每套(发 射器和接收器)要有不同的遥控频率或编码(否则，就会隔墙控制或干扰邻居的家用 电器)，所以同类产品的红外线遥控器，可以有相同的遥控频率或编码，而不会出 现遥控信号“串门”的情况。这对于大批量生产以及在家用电器上普及红外线遥控 提供了极大的方便。由于红外线为不可见光，因此对环境影响很小，再由红外光波 动波长远小于无线电波的波长，所以红外线遥控不会影响其他家用电器，也不会影 响临近的无线电设备。 为实现远距离控制以及减少对单片机 io 口的负担，故选择红外遥控方案。 2.2 主要芯片介绍主要芯片介绍 2.2.1 译码器译码器 74ls154 的介绍的介绍 图 2.674hc154 引脚图 1、将 4 线二进制编码输入译成 16 线彼此独立的输出。 2、将数据从一个输入线分配到 16 线输出的任意一个而实现解调功能。 3、输入箝位二极管简化了系统设计。 4、与大部分 ttl 和 dtl 电路完全兼容 。 这种单片 4 线16 线译码器非常适合用于高性能存储器的译码器。当两个选 通输入 g1 和 g2 为低时, 它可将 4 线二进制编码的输入译成 16 线互相独立的输 第 13 页 共 47 页 出之一。实现解调功能的办法是：用 4 线输入线写出输出线的地址，使得在一个 选通输入为低时数据通过另一个选通输入。当任何一个选通输入是高时，所有输出 都为高6。 表 2.274ls154 功能表(真值表) inputs 输入outputs 输出 g1g2dcba0123456789101112131415 lllllllhhhhhhhhhhhhhhh lllllhhlhhhhhhhhhhhhhh llllhlhhlhhhhhhhhhhhhh llllhhhhhlhhhhhhhhhhhh lllhllhhhhlhhhhhhhhhhh lllhlhhhhhhlhhhhhhhhhh lllhhlhhhhhhlhhhhhhhhh lllhhhhhhhhhhlhhhhhhhh llhlllhhhhhhhhlhhhhhhh llhllhhhhhhhhhhlhhhhhh llhlhlhhhhhhhhhhlhhhhh llhlhhhhhhhhhhhhhlhhhh llhhllhhhhhhhhhhhhlhhh llhhlhhhhhhhhhhhhhhlhh llhhhlhhhhhhhhhhhhhhlh llhhhhhhhhhhhhhhhhhhhl lhxxxxhhhhhhhhhhhhhhhh hlxxxxhhhhhhhhhhhhhhhh hhxxxxhhhhhhhhhhhhhhhh 注明：h=高电平 l=低电平 =不定 2.2.2 led 点阵的介绍点阵的介绍 led 显示器件种类繁多, 从简单的单个 led 到 led 光柱显示, 字符显示再到 大面积的平板显示, 应有尽有。led 之所以受到广泛重视与迅速发展, 是与它具有 的优点分不开的, 这些优点概括起来是: 工作电压低, 功耗小, 小型化, 易与集成电 路匹配, 驱动简单, 寿命长, 耐冲击, 性能稳定。近年来, 由于半导体材料的制备和 工艺逐步成熟和完善, 超高亮度 r、g、b led 的商品化, 全色 led 平板显示可以 适用于室内外各种目的的应用。 1、逐行扫描原理 led 显示屏两组等距平行排列的电极分别称为行电极(扫描电极 xi )和列电极 第 14 页 共 47 页 (信号电极 yj ) , 行与列电极相互垂直, 在交叉点形成发光单元 led。点矩阵的驱 动一般采取逐行扫描方式寻址, 这种方式是一次对 xi 行上所有的单元点同时进行 寻址, 在 xi 行上单元点被寻址之后, 再移向 xi + 1 行寻址, 即扫描电极是从头到 尾顺序地选取, 而信号电极可同时选取一个或多个以显示需要的图像。或者说, 在 某一时刻给某一行电极施加扫描脉冲, 其他行电极施加非扫描脉冲, 同时所有列电 极给出显示或非显示驱动脉冲。接着把扫描脉冲施加到下一行电极, 再给所有列电 极施加显示或非显示驱动脉冲。当扫描频率足够快时, 由于人眼的视觉暂留现象, 就可以在显示屏上呈现稳定的图像效果。 2、1616 点阵内部结构 1616 单色点阵共需要 256 个发光二极管组成，且每个二极管是放置在行线 与列线的叉点上。本设计是一种实用的汉字显示屏的制作，制作的是单色点阵。考 虑到元器件的布线的难易程度，直接采用 1616 的点阵模块。 对比下面的 1616 单色点阵和 1616 双色点阵可以看出，其实 1616 双色 点阵就是两块 1616 单色点阵组合在一起的。要实现用两种颜色显示，只要在电 路的设计中适当的连线就可以了。 1616 单色和双色点阵 led 结构分别如下图 2.7 和图 2.8 所示。 图 2.71616 单色点阵图 2.81616 单色点阵 2.2.3 语音模块的介绍语音模块的介绍 第 15 页 共 47 页 图 2.9isd1700 引脚图 isd1700 系列芯片是华邦公司新推出的单片优质语音录放电路，该芯片提供 多项新功能，包括内置专利的多信息管理系统，新信息提示，双运作模式（独立/io 口初始化 int_init();/中断初始化 t0_init();/定时器初始化 while(1)/红外译码、判断哪个按钮按下 4.2.2 显示程序显示程序设计设计 第 26 页 共 47 页 显示相应图案 或字 中断？ 继续显示当前 图案或字 y n 中断初始化 开始 图 4.2 显示程序流程图 当产生中断时，译码得到红外波的按键码，不同的按键码变换不同的图案。 void display(void)/单个图案或字显示 uchar i; for(i=0;i1;/接收一位数据 if(k=8) addri=addri|0x80; /高电平大于 0.56ms，则为 1 k=0; ex0=1; 4.2.4 设定的图案和字程序设定的图案和字程序 总共设计了 2 个图案和 7 个字，一个图案是学院的简称“cuit” ，另外一个图案 是笑脸“o” 。7 个字分别是“成” 、 “信” 、 “院” 、 “毕” 、 “业” 、 “设” 、 “计” 。程 序还可以依照不同的要求，设置不同的图案和文字，以增强设计的实用性。 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,/*“清屏“,0*/ 0x38,0x00,0x44,0x0c,0x44,0x12,0x00,0x21,0x1c,0x41,0x20,0x82,0x41,0x04,0x21,0 x04, 0x1c,0x82,0x00,0x41,0x7c,0x21,0x00,0x12,0x04,0x0c,0x7c,0x00,0x04,0x00,0x0 第 30 页 共 47 页 0,0x00,/*“cuit“,1*/ 0x40,0x00,0x20,0x00,0x1f,0xf8,0x00,0x88,0x08,0x88,0x10,0x88,0x0f,0x88,0x40, 0x08, 0x20,0x7f,0x13,0x88,0x1c,0x0a,0x24,0x0c,0x43,0x08,0x80,0xc8,0xf0,0x00,0x0 0,0x00,/*“成“,2*/ 0x00,0x40,0x00,0x20,0x00,0x10,0xff,0xfc,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7c,0x10,0x45,0 x50, 0x45,0x54,0x45,0x58,0x45,0x50,0x45,0x50,0x7c,0x10,0x00,0x10,0x00,0x00,0x00, 0x00,/*“信“,3*/ 0x00,0x00,0xff,0xfe,0x04,0x22,0x08,0x5a,0x87,0x96,0x81,0x0c,0x41,0x24,0x3 1,0x24, 0x0f,0x25,0x01,0x26,0x3f,0x24,0x41,0x34,0x41,0xa4,0x41,0x14,0x70,0x0c,0x00,0 x00,/*“院“,4*/ 0x04,0x00,0x04,0x00,0x04,0xff,0x04,0x88,0x04,0x88,0x04,0x44,0x04,0x24,0xff, 0x00, 0x04,0x7f,0x04,0x88,0x04,0x88,0x04,0x84,0x04,0xc4,0x06,0x80,0x04,0x00,0x00, 0x00,/*“毕“5*/ 0x40,0x00,0x40,0x30,0x40,0xc0,0x43,0x00,0x44,0x00,0x7f,0xff,0x40,0x00,0x40,0 x00, 0x40,0x00,0x7f,0xff,0x44,0x00,0x43,0x00,0x40,0xc0,0x60,0x30,0x40,0x00,0x00,0 x00,/*“业“,6*/ 0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x42,0x7f,0xcc,0x20,0x00,0x10,0x40,0x81,0xa0,0x4 2,0x9f, 0x2c,0x81,0x10,0x81,0x28,0x81,0x26,0x9f,0x41,0xa0,0x80,0x20,0x80,0x20,0x00,0 x00,/*“设“,7*/ 第 31 页 共 47 页 0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x42,0x7f,0xcc,0x20,0x00,0x10,0x40,0x08,0x40,0x00,0 x40, 0x00,0x40,0xff,0xff,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x60,0x00,0x40,0x00, 0x00,/*“计“,8*/ 0x00,0x00,0x00,0x40,0x00,0x20,0x00,0x10,0x00,0x20,0x00,0x40,0x08,0x00,0x08, 0x00, 0x08,0x00,0x08,0x00,0x00,0x40,0x00,0x20,0x00,0x10,0x00,0x20,0x00,0x40,0x00, 0x00,/*“(o)“,9*/ 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,/*“清屏“,10*/ ; 5 软硬件联调及技术改进软硬件联调及技术改进 5.1 软硬件联调及实物演示软硬件联调及实物演示 在整个设计的调试过程中遇到了若干问题，画电路 pcb 板的时候，元件的封 装选错了，导致元件无法正常焊接上；选第一个双色点阵方案的时候由于飞线太多， 给焊接带来很大的困难，最后选择单色点阵方案；调试语音模块的时，没有注意芯 片输入信号的管脚能承受的电源幅值为 1.0v，由于加入信号的幅值大于 1.0v，烧 坏了芯片。经过多次挫折，最后终于完成了设计15。 图 5.1 pcb 原理图 图 5.2 实物图 第 32 页 共 47 页 整个设计为两个部分。上面模块是单片机控制的点阵。图中左上角是一个红外 接收头，和右下角的红外遥控器是配套的。接收头右边是单片机，单片机右边是 4 线 16 线译码器和 1616 点阵显示屏。下面是语音模块。中间是一个小喇叭，喇叭 下面是单片机和语音芯片 isd1730。右边的 7 个开关是对语音的操作。分别为：复 位、下一段语音、擦除、录制、播放、ft 通道开关（混合录音） 、音量控制。 图 5.3 显示效果 遥控器上的 1-9 的数字按钮分别对应上面的 9 个画面。按下按钮，图案依 次向右移动；按下按钮，图案依次向左移动；按下按钮，图案暂停；按下按 钮，图案继续移动；按下按钮，移动的速度增加；按下按钮，移动的速 度减小。 第 33 页 共 47 页 图 5.4 语音控制按钮 图 6.3 中的 7 个按钮用来控制语音。由上往下第一个是复位按钮，第二个是下 一曲语音按钮，第三个是擦除按钮，第四个是录音按钮，第五个是播放按钮，第六 个是 ft 通道（混合录音）按钮，最后一个是控制音量的按钮。 5.2 技术改进技术改进 本设计需要改进的第一个地方是语音模块，让红外遥控每次切换一个图案或者 文字的时候，都伴随相应的语音。将图 6.3 中的播放按钮和下一曲按钮改为 io 口 电平触发，每次切换图案或文字时，都给接播放和下一曲的 io 口一个高电平。这 样就能实现随着图案和文字的变换伴随语音的变化，进而达到语音提示的目的。 第二个地方是点阵模块，为了丰富图案的颜色，可以采用双色点阵。本设计采 用的单色点阵模块只能显示一种红色。双色点阵由两种颜色可以选择红色和绿 色，在编程的时候可以控制颜色的变化，从而让图案的更美观。 第三个地方是飞线的问题，由于点阵的管脚较多，在绘制 pcb 时难免会产生 一些飞线。 解决飞线繁多最直接的方法就是制作双层板。 第四个地方是电源的问题，本设计采用的是 usb 电源供电，其优点是制作简 单、方便，缺点是供电时，必须连接电脑 usb 接口。可以制作一个单独的电源解 决这一缺点，一个 9v 的电池和一块 lm324 可以搭载一个 5v 的电源，这样随时都 可以个整个系统供电。 结结 语语 本设计课题是基于 52 单片机的智能霓虹灯控制系统，在设计的初期进行了资 料的查询及思考，确定思想，用什么芯片控制，控制过程中需要什么硬件。设计使 用 at89c52 芯片，语音模块采用 isd1730 语音芯片，同时使用 usb 提供 5v 电压供 电，显示部分采用布线简单、价格便宜的点阵显示屏。在控制部分增加了红外遥控， 在减小对单片机 io 口负担的同时，方便对霓虹灯的远距离控制。软件的编写可以 按照霓虹灯安放的不同环境来确定不同的图案和文件，具有很强的适应性。该系统 具有电路结构简单、易操作、硬件少、体积小、成本低、低能耗等优点，具有较强 的实用价值。通过这次毕业设计，重新复习并进一步增强了动手的能力，学以致用， 把知识运用到实际生活中才是根本目的。明白了仿真软件是一个理想的仿真环境， 而实际连接的电路板会由于譬如连接不当，相邻器件间的干扰等等的问题导致在仿 真软件中能良好运行的程序，在实物上不完全正确，经过排查和合理的器件摆放焊 接，问题得到解决。总体来说这次的毕业设计很成功，达到了预想的目的。有点缺 憾是时间有限，不能进一步深入和扩散学习和研究。希望有时间可以对程序和电路 第 34 页 共 47 页 图作更进一步的改进，譬如实现点阵的上下移动，对角线移动，双色、三色显示等。 第 35 页 共 47 页 参考文献参考文献 1 成都信息工程学院电子基础教学实验中心.单片微机原理与接口技术m.成都信息工程学 院.2008.8 2 郑郁正主编.单片机原理及应用m.成都：四川大学出版社.2009 3张培仁 张志坚 高修峰 ，十六位单片微处理器原理及应用.北京;清华大学出版社；2005.5 4 王为清，邱文勋编著.51 单片机应用开发案例精选m.北京：人民邮电出版社.2007 5红外遥控ol.百度百科. 6 杨志忠，卫桦林主编.数字电子技术基础m.北京：高等教育出版社.2009.7 7 王兆安，黄俊主编.电力电子技术m.北京：机械工业出版社.2000.p.150-165 8 isd1700 优质语音录放电路ol.中青世纪. 9 康光华，电子技术基础（数字电路部分） ，高等教育出版社，2006.1 10 电子基础教学实验中心编著.电子基础教学实验m.成都：四川大学出版社.2005 11 高瑜翔主编.高频电子线路m.北京：科学出版社.2008 12 童诗白，华成英.模拟电子技术基础（第四版）m.北京：高等教育出版社.2006 13 薛鹏骞等编著.电子与通信电路计算机仿真ewb 虚拟实验室m.北京：煤炭工业出版 社.2003 14 谭浩强.c 程序设计（第三版）m.北京：清华大学出版社.2005 15 马令坤等编著.电子工艺实训教程m.陕西：西安电子科技大学出版社.2006.p.105-133 p.167-184 第 36 页 共 47 页 致致 谢谢 经过一年的忙碌和工作，本设计顺利完成，作为一名本科学生，在毕业设计中 由于经验匮乏，难免有很多考虑不周全的地方，没有指导老师和同学们的帮助会走 很多弯路。在此感谢伍瑾斐老师的细心指导和热心帮助，联系实验室和提出指导意 见。感谢对本设计提供支持和帮助的同学，为本设计在设计过程中提供了改进意见。 感谢母校对我的培养，为本设计提供实验条件和图书馆的参考资源。 最后向在百忙之中评审本文的各位专家、老师表示衷心的感谢！ 作者简介： 姓 名： 性别： 出生年月： 民族： 族 e-mail: 第 37 页 共 47 页 声声 明明 本论文的工作是 2011 年 11 月至 2012 年 06 月在成都信息工程学院控制工程学 院完成的。文中除了特别加以标注地方外，不包含他人已经发表或撰写过的研究成 果，也不包含为获得成都信息工程学院或其他教学机构的学位或证书而使用过的材 料。除非另有说明，本文的工作是原始性工作。 关于学位论文使用权和研究成果知识产权的说明： 本人完全了解成都信息工程学院有关保管使用学位论文的规定，其中包括： (1)学校有权保管并向有关部门递交学位论文的原件与复印件。 (2)学校可以采用影印、缩印或其他复制方式保存学位论文。 (3)学校可以学术交流为目的复制、赠送和交换学位论文。 (4)学校可允许学位论文被查阅或借阅。 (5)学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规 定)。 除非另有科研合同和其他法律文书的制约，本论文的科研成果属于成都信息工 程学院。 特此声明！ 作者签名： 2012 年 06 月 07 日 第 38 页 共 47 页 附附 录录 全部程序代码： #include“reg52.h“ #define uint unsigned int #define uchar unsigned char #define scan(x) p0 = ( (x) t-) for(j=19;j0;j-); void main(void) 第 39 页 共 47 页 io_init(); int_init(); t0_init(); while(1) if(addr2=0x0c) anniu=1; display(); offset=0; else if(addr2=0x18) anniu=2; display(); offset=0; else if(addr2=0x5e) anniu=3; display(); offset=0; else if(addr2=0x08) anniu=4; display(); offset=0; 第 40 页 共 47 页 else if(addr2=0x1c) anniu=5; display(); offset=0; else if(addr2=0x5a) anniu=6; display(); offset=0; else if(addr2=0x42) anniu=7; display(); offset=0; else if(addr2=0x52) anniu=8; display(); offset=0; 第 41 页 共 47 页 else if(addr2=0x4a) anniu=9; display(); offset=0; else if(addr2=0x07) speed=speed+1; addr2=zanchun; else if(addr2=0x15) speed=speed-1; addr2=zanchun; else if(addr2=0x43) tr0=0; if(zanchun=0x44) display_a(); if(zanchun=0x40) display_b(); else if(addr2=0x09) 第 42 页 共 47 页 tr0=1; if(zanchun=0x44) display_a(); if(zanchun=0x40) display_b(); else if(addr2=0x44) zanchun=addr2; anniu=0; tr0=1; display_a(); else if(addr2=0x40) zanchun=addr2; anniu=0; tr0=1; display_b(); else anniu=1; display(); offset=0; 第 43 页 共 47 页 void io_init(void) p2=0xff; p0=0xff; p1=0xff; p3=0xff; void t0_init(void) n=0; tmod=0x01; th0=0xb1; tl0=0xe0; et0=1; ea=1; void int_init(void) ex0=1; ea=1; void display(void) uchar i; 第 44 页 共 47 页 for(i=0;i1;/接收一位数据 if(k=8) addri=addri|0x80;/高电平大于 0.56ms，则为 1 k=0; ex0=1; void timer0() interrupt 1 using 3 tf0=0; th0=0xb1; tl0=0xe0; if (n320) offset=0; n=0; uchar code zimo= 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*“清 屏“,0*/ 0x38,0x00,0x44,0x0c,0x44,0x12,0x00,0x21,0x1c,0x41,0x20,0x82,0x41,0x04,0x21,0x04, 0x1c,0x82,0x00,0x41,0x7c,0x21,0x00,0x12,0x04,0x0c,0x7c,0x00,0x04,0x00,0x00,0x00,/*“cui t“,1*/ 0x40,0x00,0x20,0x00,0x1f,0xf8,0x00,0x88,0x08,0x88,0x10,0x88,0x0f,0x88,0x40,0x08, 0x20,0x7f,0x13,0x88,0x1c,0x0a,0x24,0x0c,0x43,0x08,0x80,0xc8,0xf0,0x00,0x00,0x00,/*“成 “,2*/ 0x00,0x40,0x00,0x20,0x00,0x10,0xff,0xfc,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7c,0x10,0x45,0x50, 0x45,0x54,0x45,0x58,