基于单片机的霓虹灯控制系统设计

1、目 录摘要关键词一 前言二 总体设计方案三 硬件电路设计3.1 单片机系统3.2 LED概述3.3 外部时钟方式电路3.4 手动复位电路3.5 霓虹灯控制电路四 软件设计五 软件调试六 总结 附录基于单片机的霓虹灯控制系统设计摘要：单片机技术是一门应用性很强的专业课，其理论与实践技能是从事机电类专业技术工作的人员所不可少的。本次程设计是选择AT80C51为核心控制元件，利用取表的方法，使端口P1 做单一灯的变化：左移2 次，右移2 次，闪烁2 次（延时的时间0.2 秒），设计了单片机霓虹灯控制系统，使其产生有规律的闪烁和移动。关键字 T80C51 LED灯 霓虹灯一. 前言单片机，亦称单片微电

2、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。单片机是把主要计算机功能部件都集成在一块芯片上的微型计算机。它是一种集计数和多中接口于一体的微控制器，被广泛应用在智能产品和工业自动化上，而51单片机是个单片机中最为典型和最有代表性的一种。 随着城市建设和市场经济的飞速发展，城市的美化和日益激烈的广告竞争越来越得到社会的关注，作为城市装饰和广告宣传的霓虹灯的需求量也越来越大。过去霓虹灯控制器多采用E2PROM和相应的逻辑电路来完成，现在也有采用一些专用霓虹灯控制芯

3、片的控制器。前者所需电路较多，制作不易改变，且所需控制的霓虹灯路数越多，扩展起来也比较繁杂；而后者由于电路已作定，控制方式不能随意改变，功能较为单一。然而市场上需要低成本高性能的霓虹灯控制技术。我们此次设计的霓虹灯控制系统就符合市场需求。二. 总体方案设计在本次设计中，硬件部分由单片机系统、LED发光二极管组成。原理图如图1所示。单片机选用的是AT89C51单片机，利用其中的一个定时器设定灯光闪烁的时间，时钟电路选用的是11.0592M的晶振。复位电路部分采用的是上电复位和手动复位两种复位方式。由于考虑到单片机I/O端口的带载能力，LED发光二极管采用共阳极的接法，用1电阻分压。 软件部分，由

4、于采用的是11.0592M晶振的时钟电路，单片机定时器的最大定时时间为65.536ms，不能达到要求的闪烁频率。所以采用定时50ms，10个定时中断灯光进行一次亮灭的跳变。并在每一次跳变时记录下灯闪烁的次数，通过对闪烁次数的判断，来进行对不同LED灯的亮灭的整体时序循环控制。单片机LED显示电路复位电路时钟电路 图1 单片机的霓虹灯控制电路原理图三. 硬件电路的设计3.1 单片机系统标准型89系列单片机是与MCS-51系列单片机兼容的。在内部含有4KB或8KB可重复编程的Flash存储器，可进行1000次擦写操作。全静态工作为033MHz，有3级程序存储器加密锁定，内含有128256字节的RA

5、M、32条可编程的I/O端口、23个16位定时器/计数器，68级中断，此外有通用串行接口、低电压空闲模式及掉电模式。AT89C51相当于将8051中的4KB ROM换成相应数量的Flash存储器，其余结构、供电电压、引脚数量及封装均相同，使用时可直接替换。AT89C51在内部采用40条引脚的双列直插式封装，引脚排列如图2所示，内部结构原理图如图3所示。图2 AT89C51芯片引脚I/O存储器EPROM/ROM定时/计数器运算器控制器中断CPU片内振荡器RAM/SFP并行口存储器扩展控制器串行口XTAL图3 AT89C51内部结构原理图3.2 LED概述 LED（Light Emitting D

6、iode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由三部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子，中间通常是1至5个周期的量子阱。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子和空穴就会被推向量子阱，在量子阱内电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。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

7、、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。由于具有容易控制、低压直流驱动、组合后色彩表现丰富、使用寿命长等优点，广泛应用于城市各工程中、大屏幕显示系统。LED可以作为显示屏，在计算机控制下，显示色彩变化万千的视频和图片。 LED是一种能够将电能转化为可见光的半导体。近十几年来，为了开发蓝色高亮度发光二极管，世界各地相关研究的人员无不全力投入。而商业化的产品如蓝光及绿光发光二级管LED及激光二级管LD的应用无不说明了IIIV族元素所蕴藏的潜能。在目前商品化LED之材料及其外延技术中，红色及绿色发光二极管之外延技术大多为液相外延成长法为主，而黄色、橙色发光二极管目前仍以气相外延成长法成长磷

8、砷化镓GaAsP材料为主。LED的具体结构如图4所示： 图4 LED的结构图3.3 外部时钟方式电路 外部时钟电路如图5所示，它在单片机的外部通过XTAL1、XTAL2这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容，构成稳定的自激振荡器。本系统采用的为11.0592MHz的晶振，一个机器周期为1us，C1、C2为22PF。 图5 外部时钟方式电路图3.4 手动复位电路复位电路分为上电自动复位和按键手动复位，RST引脚是复位信号的输入端，复位信号是高电平有效。上电自动复位通过电容C3和电阻R2来实现，按键手动复位是图6中复位键来实现的。 图6 手动复位电路3.5 霓虹灯控制电路霓虹灯控制电路用红色、绿色、黄

9、色LED发光二极管，分别与8个K的分压电阻相串联，分别与单片机的P1.0，P1.1，P1.2,P1.3，P1.4，P1.5, P1.6，P1.7口相连。 四软件设计在用表格进行程序设计的时候，要用以下的指令来完成1. 利用MOV DPTR，DATA16 的指令来使数据指针寄存器指到表的开头。2. 利用MOVC A，ADPTR 的指令，根据累加器的值再加上DPTR 的值，就可以使程序计数器PC 指到表格内所要取出的数据。因此，只要把控制码建成一个表，而利用MOVC A，ADPTR 做取码的操作，就可方便地处理一些复杂的控制动作，取表过程如下图所示：3. 汇编源程序ORG 0START: MOV

10、DPTR,#TABLELOOP: CLR AMOVC A,A+DPTRCJNE A,#01H,LOOP1JMP STARTLOOP1: MOV P1,AMOV R3,#20LCALL DELAYINC DPTRJMP LOOPDELAY: MOV R4,#20D1: MOV R5,#248DJNZ R5,$DJNZ R4,D1DJNZ R3,DELAYRETTABLE: DB 0FEH,0FDH,0FBH,0F7HDB 0EFH,0DFH,0BFH,07FHDB 0FEH,0FDH,0FBH,0F7HDB 0EFH,0DFH,0BFH,07FHDB 07FH,0BFH,0DFH,0EFHDB

11、0F7H,0FBH,0FDH,0FEHDB 07FH,0BFH,0DFH,0EFHDB 0F7H,0FBH,0FDH,0FEHDB 00H, 0FFH,00H, 0FFHDB 01HEND4. C 语言源程序#include <reg52.h>unsigned char code table=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f,0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f,0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe,0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0x

12、fb,0xfd,0xfe,0x00,0xff,0x00,0xff,0x01;unsigned char i;void delay(void)unsigned char m,n,s;for(m=20;m>0;m-)for(n=20;n>0;n-)for(s=248;s>0;s-);void main(void)while(1)if(tablei!=0x01)P1=tablei;i+;delay();elsei=0;五.软件调试在protues上进行仿真实验。首先使用Keil uVsion 2将编写完成的程序编译生成HEX文件，将HEX文件烧录到单片机中，进行仿真实验，结果如下图所示，可以看到，LED已经选择性的闪烁。 仿真图六.总结通过这次紧张的课程设计，我收获颇多，每天面对着电脑，翻阅各种相关资料，也亲自动手调试，体会颇深。在这次课设中，加深了单片机相关知识的理解，也接触了烧录器。在课设开始的前期，也遇到了麻烦，比如说，LED闪烁时间不符合要求，C语言编程不