课程设计霓虹灯控制器的设计

1、课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院 教研室：通信工程教研室学 号学生姓名专业班级课程设计（论文） 题目霓虹灯控制器的设计课程设计（论文）任务任务和要求：1、以单片机为控制核心设计霓虹灯控制器。2、可用按键设置显示方式。3、霓虹灯采用无触点开关控制。设计内容：1、分析设计要求，明确性能指标；查阅资料、设计方案分析对比。2、论证并确定合理的总体设计方案，绘制总体结构框图，分析工作原理。3、完成各单元具体电路的设计：单片机最小系统、显示等电路。包括元器件选择、工作原理分析。4、写出程序流程图及汇编源程序。5、完成课程设计说明书。该控制器可实现的硬件和软件设计。实现技术指标包括：指

2、导教师评语及成绩平时成绩（20%）： 论文成绩（40%）： 答辩成绩（40%）： 总成绩： 指导教师签字： 学生签字： 年 月 日摘要近年来随着科技的飞速发展，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地更新。在实时检测和自动控制的应用系统中，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，加以完善。我们周围有许多广告牌、交通指示灯等都是通过单片机控制的。霓虹灯模拟控制器正是利用美国ATMEL公司生产的AT89C51单片机作为核心控制芯片实现对霓虹灯的控制。模拟控制器由单片机控制部分和显示部分组成，与按键

3、、电阻等较少的辅助硬件电路相结合，通过汇编语言编程可以实现任意改变霓虹灯的变化花样和。本系统具有体积小、硬件少、电路结构简单及容易操作等优点。目录第1章 设计方案论证11.1设计意义11.2 课题设计要求、系统方案介绍11.3 单片机的选择1第2章 硬件电路设计22.1主控制器模块设计22.2本设计中用到的引脚功能说明22.3 AT89C51时钟电路32.4 AT89C51复位电路42.5主控模块电路设计4第3章 程序设计6第4章 设计总结11参考文献12附录1: 整体电路原路图13附录2：器件清单14第1章 设计方案论证1.1设计意义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

4、虹灯。 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，用彩灯来装饰已经成为一种时尚。但目前市场上各式样的 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，这样一旦制作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、功率损耗大等缺点。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。1.2 课题设计要求、系统方案介绍设计一个霓虹灯，采用LED模拟，要有多重花样。用单片机的P0口控制

5、8盏发光二级管，P2口控制8盏发光二级管，P3口控制一个共阳数码管。P0,P2,P3口控制的 24盏灯排成8×3矩阵，数码管显示灯的花样种类，方案中总共有12种花样，数码管显示数字为0，1，2，3，4，5，6，7，8，9。在设计的 过程中，P0口要加上上拉电阻，这是单片机系统内部决定的 。在方案中用到五个按键，按键S1是单片机复位键，按键S2-S5是选择灯的花样，按键每按下一次，切换花样一次。1.3 单片机的选择AT89C51是一种高性能低功耗的采用CMOS工艺制造的8位微控制器。其芯片内部有ROM,且片内ROM全部采用Flash ROM,它能于3V的超低压工作,与MCS-51系列单

6、片机完全兼容。所以选用AT89C51设计电路。第2章 硬件电路设计2.1主控制器模块设计 本设计用AT89C51作主控制器，构成一个最小控制系统，这个包括：单片机、晶振电路，复位电路。 AT89C51 是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8 位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM）。AT89C52单片机属于AT89C51单片机的增强型，与Intel公司的80C51在引脚排列、硬件组成、工作特点和指令系统等方面兼容。2.2本设计中用到的引脚功能说明AT89C51的引脚图如图2-1所示。图2-1 AT89

7、C51的引脚Vcc：第40脚，电源引脚，必须接+5V电源。Vss：第20脚，接地电位。P1 口：第18脚。P1 是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/O 口， P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。AT89C51 不同之处是，P1.0 和P1.1 还可分别作为定时/计数器2 的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX）。P3 口：第1017脚。P3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。P3

8、 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL逻辑门电路。对P3 口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3 口将用上拉电阻输出电流（IIL）。此外，P3 口还接收一些用于Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。RST：第9脚。复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。/VPP：第31脚。外部访问允许。欲使CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000HFFFFH），EA 端必须保持低电平（接地）。XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。2.3 AT89C51

9、时钟电路时钟频率直接影响单片机的速度，电路的质量直接影响系统的稳定性。常用的时钟电路有两种方式：内部时钟方式和外部时钟方式。内部时钟方式：AT89C51芯片中的高增益反相放大器，其输入端为引脚XTAL1，其输出端为引脚XTAL2。通过这两个引脚在芯片外并接石英晶体振荡器和两只电容（电容C1和C2一般取30pF）。石英晶体振荡器为一个感性元件，与电容构成振荡回路，为片内放大器提供正反馈和振荡所需要的相移条件，从而构成一个稳定的自激振荡器。AT89C51振荡电路如图2-2所示。图2-2 AT89C51振荡电路外部时钟方式：常用于多片MCS-51系列单片机同时工作。 如图2-3所示。 图2-3 外部

10、时钟电路2.4 AT89C51复位电路AT89C51复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。本设计采用AT89C51上电复位复位电路。如图2-4所示。 图5-3 复位电路2.5主控模块电路设计霓虹灯模拟控制器主控模块电路如附件录图所示。单片AT89C51P1.0P1.7做输出口，分别接八只发光二极管八只220欧电阻，LCD采用共阴极接法，用单片机AT89C51的P0.0P0.4与5个按键开关相连，做为编码开关，且开关接地，按键按下时对应的口为低电平，显示一种亮灯效果。和Vcc接至+5V电源，Vss接地。第3章 程序设计3.1总流程图霓虹灯总流程图如下图3-1所示。按键P1.0按键P1.

11、1按键P1.2按键P1.3倒计时流水灯闪烁灯间隔灯按下复位键初始化按键操作YN图3-1 总流程图初始时霓虹灯为全灭状态。当按键P1.0时，霓虹灯倒计时90;当按键P1.1时，为流水灯；当按键P1.2时，为闪烁灯；当按键P1.3时，位间隔闪烁灯。在霓虹灯工作状态下按下复位键，霓虹灯恢复初始状态。程序代码：#include<reg52.h>#define unit unsigned intvoid delayms(unit);void main()while(P1=0xfe)/*9-0倒计时*/ P0=0xff; P3=0xff; P2=0xff;delayms(1000);/9 P0

12、=0x17; P3=0x57; P2=0x07; delayms(125); P0=0x8b; P3=0xab; P2=0x83; delayms(125); P0=0xc5; P3=0xd5; P2=0xc1; delayms(125); P0=0xe2; P3=0xeb; P2=0xe0; delayms(125); P0=0xf1; P3=0xf5; P2=0xf0; delayms(125); P0=0xf8; P3=0xfb; P2=0xf8; delayms(125); P0=0xfc; P3=0xfd; P2=0xfc; delayms(125); P0=0xfe; P3=0xf

13、e; P2=0xfe; delayms(125);/8 P0=0x07; P3=0x57; P2=0x07; delayms(125); P0=0x83; P3=0xab; P2=0x83; delayms(125); P0=0xc1; P3=0xd5; P2=0xc1; delayms(125); P0=0xe0; P3=0xea; P2=0xe0; delayms(125); P0=0xf0; P3=0xf5; P2=0xf0; delayms(125); P0=0xf8; P3=0xfa; P2=0xf8; delayms(125); P0=0xfc; P3=0xfd; P2=0xfc;

14、 delayms(125); P0=0xfe; P3=0xfe; P2=0xfe; delayms(125);/7 P0=0x7f; P3=0x7f; P2=0x07; delayms(125); P0=0xbf; P3=0xbf; P2=0x83; delayms(125); P0=0xdf; P3=0xdf; P2=0xc1; delayms(125); P0=0xef; P3=0xef; P2=0xe0; delayms(125); P0=0xf7; P3=0xf7; P2=0xf0; delayms(125); P0=0xfb; P3=0xfb; P2=0xf8; delayms(12

15、5); P0=0xfd; P3=0xfd; P2=0xfc; delayms(125); P0=0xfe; P3=0xfe; P2=0xfe; delayms(125);/6 P0=0x07; P3=0x57; P2=0x47; delayms(125); P0=0x83; P3=0xab; P2=0xa3; delayms(125); P0=0xc1; P3=0xd5; P2=0xd1; delayms(125); P0=0xe0; P3=0xea; P2=0xe8; delayms(125); P0=0xf0; P3=0xf5; P2=0xf4; delayms(125); P0=0xf8

16、; P3=0xfa; P2=0xfa; delayms(125); P0=0xfc; P3=0xfd; P2=0xfd; delayms(125); P0=0xfe; P3=0xfe; P2=0xfe; delayms(125);/5 P0=0x17; P3=0x57; P2=0x47; delayms(125); P0=0x8b; P3=0xab; P2=0xa3; delayms(125); P0=0xc5; P3=0xd5; P2=0xd1; delayms(125); P0=0xe2; P3=0xea; P2=0xe8; delayms(125); P0=0xf1; P3=0xf5;

17、P2=0xf4; delayms(125); P0=0xf8; P3=0xfa; P2=0xfa; delayms(125); P0=0xfc; P3=0xfd; P2=0xfd; delayms(125); P0=0xfe; P3=0xfe; P2=0xfe; delayms(125);/4 P0=0x1f; P3=0xdf; P2=0x07; delayms(125); P0=0x8f; P3=0xef; P2=0x83; delayms(125); P0=0xc7; P3=0xf7; P2=0xc1; delayms(125); P0=0xe3; P3=0xfb; P2=0xf0; de

18、layms(125); P0=0xf1; P3=0xfd; P2=0xf0; delayms(125); P0=0xf8; P3=0xfe; P2=0xf8; delayms(125); P0=0xfc; P3=0xff; P2=0xfc; delayms(125); P0=0xfe; P3=0xff; P2=0xfe; delayms(125);/3 P0=0x57; P3=0x57; P2=0x07;delayms(125); P0=0xab; P3=0xab; P2=0x83; delayms(125); P0=0xd5; P3=0xd5; P2=0xc1; delayms(125);

19、P0=0xea; P3=0xea; P2=0xe0; delayms(125); P0=0xf5; P3=0xf5; P2=0xf0; delayms(125); P0=0xfa; P3=0xfa; P2=0xf8; delayms(125); P0=0xfd; P3=0xfd; P2=0xfc; delayms(125); P0=0xfe; P3=0xfe; P2=0xfe; delayms(125);/2 P0=0x47; P3=0x57; P2=0x17; delayms(125); P0=0xa3; P3=0xab; P2=0x8b; delayms(125); P0=0xd1; P3

20、=0xd5; P2=0xd5; delayms(125); P0=0xe8; P3=0xea; P2=0xe2; delayms(125); P0=0xf4; P3=0xf5; P2=0xf1;delayms(125); P0=0xfa; P3=0xfa; P2=0xf8; delayms(125); P0=0xfd; P3=0xfd; P2=0xfc; delayms(125); P0=0xfe; P3=0xfe; P2=0xfe; delayms(125);/1 P0=0xff; P3=0xff; P2=0x07; delayms(125); P0=0xff; P3=0xff; P2=0x

21、83; delayms(125); P0=0xff; P3=0xff; 2=0xa1; delayms(125); P0=0xff; P3=0xff; P2=0xe0; delayms(125); P0=0xff; P3=0xff; P2=0xf0; delayms(125); P0=0xff; P3=0xff; P2=0xf8; delayms(125); P0=0xff; P3=0xff; P2=0xfa; delayms(125); P0=0xff; P3=0xff; P2=0xfe; delayms(125); /0 P0=0x07; P3=0x77; P2=0x07; delayms

22、(125); P0=0x83; P3=0xbb; P2=0x83; delayms(125); P0=0xc1; P3=0xdd; P2=0xc1; delayms(125); P0=0xe0; P3=0xee; P2=0xe0; delayms(125); P0=0xf0; P3=0xf7; 2=0xf0; delayms(125); P0=0xf8; P3=0xfb; 2=0xf8; delayms(125); P0=0xfc;P3=0xfd;P2=0xfc; delayms(125); P0=0xfe; 3=0xfe; P2=0xfe; delayms(125); P0=0xff; P3

23、=0xff; P2=0xff; delayms(500); while(P1=0xfd)/*流水灯*/ P0=0xff; P3=0xff; P2=0xff; elayms(500); P0=0xfe; delayms(100); P0=0xfc; delayms(100); P0=0xf8; delayms(100); P0=0xf0; delayms(100); P0=0xe0; delayms(100); P0=0xc0; delayms(100); P0=0x80; delayms(100); P0=0x00; delayms(100); P3=0xfe; delayms(100); P

24、3=0xfc; delayms(100); P3=0xf8; delayms(100); P3=0xf0; delayms(100); P3=0xe0; delayms(100); P3=0xc0; delayms(100); P3=0x80; delayms(100); P3=0x00; delayms(100); P2=0xfe; delayms(100); P2=0xfc; delayms(100); P2=0xf8; delayms(100); P2=0xf0; delayms(100); P2=0xe0; delayms(100); P2=0xc0; delayms(100); P2

25、=0x80; delayms(100); P2=0x00; delayms(100); P0=0x00; delayms(100); P0=0x80; delayms(100); P0=0xc0; delayms(100); P0=0xe0; delayms(100); P0=0xf0; delayms(100); P0=0xf8; delayms(100); P0=0xfc; delayms(100); P0=0xfe; delayms(100); P0=0xff; delayms(100); P3=0x00; delayms(100); P3=0x80; delayms(100); P3=

26、0xc0; delayms(100); P3=0xe0; delayms(100); P3=0xf0; delayms(100); P3=0xf8; delayms(100); P3=0xfc; delayms(100); P3=0xfe; delayms(100); P3=0xff; delayms(100); P2=0x00; delayms(100); P2=0x80; delayms(100); P2=0x80; elayms(100); P2=0xc0; delayms(100); P2=0xe0; delayms(100); P2=0xf0; delayms(100); P2=0x

27、f8; delayms(100); P2=0xfc; delayms(100); P2=0xfe; delayms(100); P2=0xff; delayms(100); P2=0xfe; delayms(100); P2=0xfc; delayms(100); P2=0xf8; delayms(100); P2=0xf0; delayms(100); P2=0xe0; delayms(100); P2=0xc0; delayms(100); P2=0x80; delayms(100); P2=0x00; delayms(100); P3=0xfe; delayms(100); P3=0xf

28、c; delayms(100); P3=0xf8; delayms(100); P3=0xf0; delayms(100); P3=0xe0; delayms(100); P3=0xc0; delayms(100); P3=0x80; delayms(100); P3=0x00; delayms(100); P0=0xfe; delayms(100); P0=0xfc; delayms(100); P0=0xf8; delayms(100); P0=0xf0; delayms(100); P0=0xe0; delayms(100); P0=0xc0; delayms(100); P0=0x80

29、; delayms(100); P0=0x00; delayms(100);P2=0x00; delayms(100);P2=0x80; delayms(100);P2=0xc0; delayms(100);P2=0xe0; delayms(100);P2=0xf0; delayms(100);P2=0xf8; delayms(100);P2=0xfc; delayms(100);P2=0xfe; delayms(100);P2=0xff; delayms(100);P3=0x00; delayms(100);P3=0x80; delayms(100);P3=0xc0; delayms(100

30、);P3=0xe0; delayms(100); P3=0xf0; delayms(100);P3=0xf8; delayms(100); P3=0xfc; delayms(100);P3=0xfe; delayms(100); P3=0xff; delayms(100);P0=0x00; delayms(100);P0=0x80; delayms(100);P0=0xc0; delayms(100);P0=0xe0; delayms(100);P0=0xf0; delayms(100);P0=0xf8; delayms(100); P0=0xfc; delayms(100);P0=0xfe;

31、 delayms(100);P0=0xff; delayms(100);while(P1=0xfb)/*闪烁灯*/ P0=0x00; delayms(400); P3=0x00; delayms(400); P2=0x00; delayms(400);P0=0xff; delayms(400);P3=0xff; delayms(400);P2=0xff; delayms(400);P0=0x00; delayms(400);P3=0x00; delayms(400);P2=0x00; delayms(400); P0=0xff; delayms(400);P3=0xff; delayms(40

32、0);P2=0xff; delayms(400);P0=0xff; P3=0xff;P2=0xff; delayms(300);P0=0x00; P3=0x00;P2=0x00; delayms(400); P0=0xff; P3=0xff; P2=0xff; delayms(400); P0=0x00; P3=0x00; P2=0x00; delayms(400); P0=0x55; P3=0xff; P2=0x55; delayms(300); P0=0xaa; P3=0x7e; P2=0xaa; delayms(300); P0=0x55; P3=0xff; P2=0x55; delay

33、ms(300); P0=0xaa; P3=0x7e; P2=0xaa; delayms(300); P0=0x55; P3=0xff; P2=0x55; delayms(300); P0=0xaa; P3=0x7e; P2=0xaa; delayms(300); P0=0x55; P3=0xff; P2=0x55; delayms(300); P0=0xaa; P3=0x7e; P2=0xaa; delayms(300); P0=0x55; P3=0xff; P2=0x55; elayms(300); P0=0xaa; P3=0x7e; P2=0xaa; delayms(300); P0=0x

34、55; P3=0xff; P2=0x55; delayms(300); P0=0xaa; P3=0x7e; P2=0xaa; delayms(300); P0=0x55; P3=0xff; P2=0x55; delayms(300); P0=0xaa; P3=0x7e; P2=0xaa; delayms(300); P0=0xff; P3=0xff; P2=0xff; delayms(300); while(P1=0xf7)/*间隔灯*/ P0=0x7f; delayms(300); P3=0xbf; delayms(300); P2=0xdf; delayms(300); P3=0xaf;

35、elayms(300); P0=0x77; delayms(300); P3=0xab; delayms(300); P2=0xdd; delayms(300); P3=0xaa; delayms(300); P0=0xff; P3=0xff; P2=0xff; delayms(300); P2=0x7f; delayms(300); P3=0xbf; delayms(300); P0=0xdf; delayms(300); P3=0xaf; delayms(300); P2=0x77; delayms(300); P3=0xab; delayms(300); P0=0xdd; delayms

36、(300); P3=0xaa; delayms(300); P0=0xff; P3=0xff; P2=0xff; delayms(300); P0=0x7f; delayms(300); P3=0xbf; delayms(300); P2=0xdf; delayms(300); P3=0xaf; delayms(300); P0=0x77; delayms(300); P3=0xab; delayms(300); P2=0xdd; delayms(300); P3=0xaa; delayms(300); P0=0xff; P3=0xff; P2=0xff; delayms(300); P2=0

37、x7f; delayms(300); P3=0xbf; delayms(300); P0=0xdf; delayms(300); P3=0xaf; delayms(300); P2=0x77; delayms(300); P3=0xab; delayms(300); P0=0xdd; delayms(300); P3=0xaa; delayms(500); P0=0x7f; P3=0x7f; P2=0x7f; delayms(300); P0=0xbf; P3=0xbf; P2=0xbf; delayms(300); P0=0xdf; P3=0xdf; P2=0xdf; delayms(300

38、); P0=0xef; P3=0xef; P2=0xef; delayms(300); P0=0xf7; P3=0xf7; P2=0xf7; delayms(300); P0=0xfb; P3=0xfb; P2=0xfb; delayms(300); P0=0xfd; P3=0xfd; P2=0xfd; delayms(300); P0=0xfe; P3=0xfe; P2=0xfe; delayms(300); P0=0x7f; P3=0x7f; P2=0x7f; delayms(300); P0=0x3f; P3=0x3f; P2=0x3f; delayms(300); P0=0x1f; P

39、3=0x1f; P2=0x1f; delayms(300); P0=0x0f; P3=0x0f; P2=0x0f; delayms(300); P0=0x07; P3=0x07; P2=0x07; delayms(300); P0=0x03; P3=0x03; P2=0x03; delayms(300); P0=0x01; P3=0x01; P2=0x01; delayms(300); P0=0x00; P3=0x00; P2=0x00; delayms(300); P0=0x80; P3=0x80; P2=0x80; delayms(300); P0=0xc0; P3=0xc0; P2=0xc0; delayms(300); P0=0xe0; P3=0xe0; P2=0xe0; delayms(300); P0=0xf0; P3=0xf0; P2=0xf0; delayms(300); P0=0xf8; P3=0xf8; P2=0xf8; delayms(300); P0=0xfc; P3=0xfc; P2=0xfc; delayms(300); P0=0xfe; P3=0xfe; P2=0xfe; delayms(300); P0=0xff; P3=0