基于单片机的霓虹灯控制系统设计

欧阳阳理创编 欧阳阳理创编 2021.03.04欧阳阳理创编 欧阳阳理创编 2021.03.04欧阳阳理创编 欧阳阳理创编 2021.03.04目录创作：欧阳理时间：2021.03.05创作：欧阳理摘要关键词前言总体设计方案硬件电路设计单片机系统LED概述外部时钟方式电路手动复位电路霓虹灯控制电路软件设计软件调试总结附录欧阳阳理创编 2021.03.04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EP1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T80C51LED灯霓虹灯.前言单片机，亦称单片微电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）、只读存储器代0忖）、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。.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1K电阻分压。软件部分，由于采用的是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。并在每欧阳阳理创编 欧阳阳理创编 2021.03.04欧阳阳理创编 欧阳阳理创编 2021.03.04欧阳阳理创编 欧阳阳理创编 2021.03.04欧阳阳理创编 欧阳阳理创编 蟒1.03.04一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。图1图1单片机的霓虹灯控制电路原理图.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0〜33MHz，有3级程序存储器加密锁定，内含有128~256字节的RAM、32条可编程的I/O端口、2~3个16位定时器/计数器，6~8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4KBROM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。犷丁图12AT89C51芯片引脚口APO.1/AD1P0.2XAD2P0.3XAD3坦XTALXTAL2图3AT89C51内部结构原理3.2LED概述片内振荡器RAM/SFP存储器扩展控LED(件，它晶片的使整个是P型在这边过导线e)E犷丁图12AT89C51芯片引脚口APO.1/AD1P0.2XAD2P0.3XAD3坦XTALXTAL2图3AT89C51内部结构原理3.2LED概述片内振荡器RAM/SFP存储器扩展控LED(件，它晶片的使整个是P型在这边过导线e)EPLightEmittingDiod可以直接把电转化为光。Ted的心脏一端附在一个支架上脂封装起来。.是.一种固态的半导体器制器个半导体的晶片，是负极，另一端连接电源的正极，半导体晶片由三部分组成，一部分是n型半导体，,一存储器一I/O主要是电子，中间通常是计至5个周期的量子阱。当电流通作用于这个晶片的时候,电子和空穴就会被推向量子阱，监V串行口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、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III—V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砷化镓GaAsP材料为主。LED的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。

U119-卜XTAL1XTAL2P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2U119-卜XTAL1XTAL2P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9pp9/A-in■29—PSENP2.3/A113031ALEP2.4/A12EAP2.5/A13P2.6/A141P2.7/A15-2—P1.0P3.0/RXD—Q-P1.1P3.1/TXD3P1.2P3.2/INT04E：P1.3P3.3/INT15P1.4P3.4/T0-6—P1.5P3.5/T1£P1.6P3.6/WRP1.7P3.7/RDRSTI—a-l—e^s优10f!-!2T!14f~fAT89C51图5外部时钟方式电路图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。U1C34.7uFR1400hp»■19—‘XTAL1-18C34.7uFR1400hp»■19—‘XTAL1-18—XTAL29RST■29—PSEN30ALE31EAP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXD-P3.2/INT0-P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1-P3.6/WR-P3.7/RD3537303334333221222324232G272G/FFFfFffAT89C51图6手动复位电路霓虹灯控制电路

霓虹灯控制电路用红色、绿色、黄色LED发光二极管，分别与8个1K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□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.利用MOVDPTR,#DATA16的指令来使数据指针寄存器指到表的开头。.利用MOVCA,@A+DPTR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MOVCA,@A+DPTR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：.汇编源程序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,0FFHDB01HEND.C语言源程序#include<reg52.h>unsignedcharcodetable[]={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,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe,0x00,0xff,0x00,0xff,0x01};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]!=0x01){P1=table[i];i++;delay();}else{i=0;}}}

五.软件调试在protues上进行仿真实验。首先使用KeiluVsion2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。R11kR21kR31kR41kR51k1kR71kR81k仿真图一二R11kR21kR31kR41kR51k1kR71kR81k仿真图一二-一::8c-7?32Ei”「-一-XE-28U1 XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2XTAL2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6RSTP0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10PSENP2.3/A1 1ALEP2.4/A12EAP2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P1.0P3.0/RXO—P1.1P3.1/TXD-P1.2P3.2/INT0P1.3P3.3/INT1P1.4P3.4/T-0.P1.5P3.5/^^P1.6P3.6/WRP3.7/RD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，