51系列单片机来设计可编程霓虹灯扫描花样控制器设计

PAGEPAGE28哈尔滨工业大学毕业设计（论文）I-摘要在人们的生活中，霓虹灯点缀了人们的生活，丰富了人们的物质世界。设计可编程霓虹灯的控制系统，可以极大的提升人们的精神生活。所以本设计将所学知识应用到实践中，设计可编程霓虹灯控制器。本文利用常用的51系列单片机来设计可编程霓虹灯扫描花样控制器设计，在系统设计过程中，首先进行了方案的分析与选型，并进行了主控芯片的选型，然后分别进行了霓虹灯花样控制器的硬件设计与软件设计。本系统能够实现8*8点阵的多种花样设计，运用I/O口输出的信号驱动发光二极管和数码管，使其产生有规律的闪烁和移动。能够分别静态显示a、b、c、d、e、f、g等字母，而且还能够动态显示出这些字符，以及可以实现字母左移以及字母右移等操作。并且具有快速慢速等功能的设计。在本系统设计时，完成了软件部分的调试以及硬件部分的调试工作，经过调试能够达到设计预期。关键词：霓虹灯；51单片机；8*8点阵；发光二极管AbstractInpeople'slife,neonlightsgiveyouasearchtoembellishpeople'slifeandenrichpeople'smaterialworld.Thedesignofprogrammableneonlampcontrolsystemcangreatlyimprovepeople'sspirituallife.Therefore,thisdesignappliestheknowledgelearnedtopracticeanddesignsaprogrammableneonlightcontroller.Inthispaper,51SeriesMCUisusedtodesigntheprogrammableneonlampscanningpatterncontroller.Intheprocessofsystemdesign,theschemeanalysisandselectionarecarriedoutfirstly,andtheselectionofthemaincontrolchipiscarriedout,thenthehardwaredesignandsoftwaredesignofneonlamppatterncontrollerarecarriedoutrespectively.Thesystemcanrealize8*8dotmatrixdesign,forexample,itcanbedividedintoseveralpatternsDonotstaticdisplayABCDandotherletters,butalsocandynamicallydisplaythesecharacters,andcanrealizetheoperationoflettersmovingleftandright,andhasthefunctionoffastandslow.Inthedesignofthissystem,thedebuggingofsoftwareandhardwareiscompleted,andthedebuggingcanreachthedesignexpectation.Keywords：neonlamp;51singlechipmicrocomputer;controller;softwareandhardwaredebugging目录TOC\o"1-3"\h\u252摘要 I25475Abstract II11032第1章绪论 6186971.1课题研究背景 627111.2论文主要工作 7186971.3选题目的 8186971.4选题意义 820762第2章霓虹灯花样控制器方案设计 10257392.1系统整体方案设计 1014632.2系统方案选型 1126632.2.1主控芯片的选择 1150362.2.2显示器件方案的选择 1218697本章小结 1226585第3章霓虹灯花样控制器硬件设计 13300503.1单片机最小系统 13232533.1.1单片机芯片 13244513.1.2电源供电电路 17217183.1.3单片机晶振电路 17186973.1.4单片机复位电路 18115983.28*8点阵电路设计 1911598本章小结 2031664第4章霓虹灯花样控制器软件设计部分 21115984.1系统主流程图 21186974.2按键扫描程序 2318697本章小结 2431664第5章霓虹灯花样控制器软硬件调试 25115985.1电路焊接 25130265.2系统调试 26188295.2.1系统程序调试 26274665.2.2硬件测试 2718697本章小结 27267结论 282638致谢 297328参考文献 3029263附录1：硬件清单 3129263附录2：译文 3218050附录3：英文参考参数 3531191附录4：部分程序 错误!未定义书签。第1章绪论1.1课题研究背景 随着时代不断变迁，社会不断进步。一些新型的设备层出不穷，人类生活环境不断发生着变化。而且人们对生活条件的不断追求以及技术的不断进步，人类身边的条件也发生着巨大的变化。从远古时期的钻木取火一直发展到现在的灯火辉煌，科学技术的进步一直是其巨大的原动力。在人类发展过程中电子技术的产生，尤其是随着计算机技术以及微型计算机技术不断发展以及不断更新，一些传统的设备逐渐开始变得智能化。随着我国改革开放的不断深入，经济飞速发展。我国许多城市为了展示自身的光辉形象，一般都会利用LED显示屏来显示一定的标语和口号。这些LED显示屏的发展能够更好地达到这一需求。所以正是这些需求促进了LED显示屏的设计技术的发展。而且在工艺制造技术水平上都有了不断的提升，LED显示屏逐渐成为了一种新兴的产业。如今不但能够显示单色的文字还能够显示一些多种颜色的彩色的图文。在信息产业发展的过程中，显示屏是一种有效的新兴的传播手段，也成为了许多城市夜色渲染的一个主要手段。一般都会应用在室外来进行一些内容的显示。比如说在银行门口，还有一些车站、机场、码头等都会用到LED显示屏。或者是政府机关在进行政策宣扬的时候，也会用到LED显示屏。而利用LED显示屏显示汉字的，一般都需要进行汉字模型提取，然后根据汉字的编码方式来组成汉字的段落。然后将提取出的数据存储到存储空间中来进行汉字的显示。而在许多城市中，霓虹灯作为一种主要展示许多城市自身形象的东西，逐渐被应用起来。不管是现在的大城市还是小城市，都会利用霓虹灯广告牌这种形式来展示自身的形象。所以在现代，我们生活的道路上，有许多霓虹灯广告牌，这些霓虹灯一般是由两种不同的技术设计产生的，一种是霓虹灯本身就是一种彩色灯管。还有一种就是利用白炽灯作为光源，然后并配合一些彩色的图画来作为配合进行展示。在霓虹灯展示的过程中怎样能够使得霓虹灯稳定的进行灯光展示。本次设计就是利用点阵LED显示屏，将所显示的字母按照一定的顺序显示在显示屏中。来达到霓虹灯广告的效果。并利用控制器来实现多种花样。而在利用点阵LED显示屏显示数字字母和中文的时候，一般来说，如果需要显示一个中文字符，则需要四片8x8点阵来构成点阵显示屏。这样便可以显示一个完整的中文字。主要采用的就是STC89C51单片机，因为这种单片机的集成度，而且体积也是非常小的，并且在单片机运行的过程中能够很好的保证系统的稳定性。单片机设计的时候将许多不同的功能进行集成化设计。把这些功能都集成在一个芯片中进行实现。这种方式能得到较好的集成度，而且这种方式能够使得芯片不同功能的体积降到最低，而且单片机内部具有较高的抗干扰能力。单片机的主要指令以及主要的程序都固化在单片机内部，随时等待指令集的调用。所以单片机的可靠性是比较高的。从功能上来说，单片机在设计的时候能够具有较丰富的指令系统。这种单片机还能够进行功能的分支转移，并且具有较高的输入输出口的控制水平。由于单片机操作的时候是按位进行操作，所以在串行通信的过程中具有较高的优势。而且价格较低，专门适用于一些廉价的小电子产品中。在这些产品中可以进行专门的控制设计。所采用的单片机是一种低电压形式，而且它的能耗是非常低的，所以在一些对能耗要求高和对价格要求比较低的产品中，用到的本单片机系统所采用的单片机内核电压也是很低的。在正常工作的时候，一般也只有1.8V，最高达到3.6V。而这些单片机输出的电流就更小了，一般情况下只有几百个微安级别。但是这种单片机它的扩展能力是很强的，这种单片机的内部具有一些专门用于扩展功能的管教，比如串行输入输出口，或者是总线管脚。在一些电子产品和其他的部件设计过程中都可以用到这种单片机，而且这种单片机的性价比是很高的。为了提升单片机的运行效率。使用的是RISC流水线以及DSP技术，而且单片机的寻址能力也很强，已经能够达到64KB的寻址空间。有的单片机甚至能够达到1MB和16MB的存储空间。1.2论文主要工作1、在论文的初期，主要完成的一些单片机应用方面的介绍，以及人们对利用单片机技术进行的设计，并给出了本系统的主要研究内容。2、在设计的下一个部分，就是点阵系统的设计方案的分析部分，也是将本设计的整体的方案进行了阐述。3、在系统的硬件设计部分，阐述了本系统所涉及到的各个模块的硬件的电路，例如单片机的供电电路、单片机的复位电路、按键电路。4、在系统的软件设计部分，首先对本系统所设计的软件部分，进行了设计原理的分析，并给出了各个子模块的介绍与分析。5、本部分将上述的软件设计以及硬件设计部分进行了联合调试，按照调试的经验进行设计调试步骤，完成了系统的整体调试。1.3选题目的随着社会的发展，霓虹灯逐渐进入了人们的日常生活中，现在市场上也有各种各样的霓虹灯花式，如汽车的车灯，节日上挂在树上的彩灯，指示牌等等，因此我们设计霓虹灯，必须要新颖、价格低、效果显著、易于操作。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。这次对可编程霓虹灯控制器的设计，一方面可以加强我们对单片机的认识，还可以培养我们研究深层次问题的能力，巩固我们在课堂上学习到的知识，提升自己的能力。1.4选题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。图1-1霓虹灯广告牌本系统主要采用的就是STC89C51单片机，因为这种单片机的集成度，而且体积也是非常小的，并且在单片机运行的过程中能够很好的保证系统的稳定性。单片机设计的时候将许多不同的功能进行集成化设计。把这些功能都集成在一个芯片中进行实现。这种方式能得到较好的集成度，而且这种方式能够使得芯片不同功能的体积降到最低，而且单片机内部具有较高的抗干扰能力。而且的主要指令以及主要的程序都固化在单片机内部。随时等待指令集的调用。所以单片机的可靠性是比较高的。从功能上来说，单片机在设计的时候能够具有较丰富的指令系统。这种单片机还能够进行功能的分支转移，并且具有较高的输入输出口的控制水平。由于单片机操作的时候是按位进行操，所以在串行通信的过程中具有较高的优势。而且价格较，专门适用于一些廉价的小电子产品中。在这些产品中可以进行专门的控制设计。随着时代的进步，霓虹灯在街上随处可见，如大型电子广告牌、汽车车灯、指示牌和工业控制的控制面板等都有霓虹灯的应用。但目前市场上的霓虹灯控制器能够实现的花式有限，且价格较贵。因此，设计一种性价比高，易于操作的霓虹灯控制器尤为重要。

第2章霓虹灯花样控制器方案设计2.1系统整体方案设计8x8的LED点阵主要的显示原理是利用64个发光二极管，通过一定的顺序排列组合。每一个发光二极管都是显示在行线与列线之间的点上。如果某一行的电平拉高，对应这一列的电平拉低。那么在这一行这一列之间交叉点上的发光二极管便会点亮。而如果想要实现某一个数字或者是字母的显示，便需要对应的行列之间的发光二极管点亮，也就是通过控制发光二极管所对应的行列的阳极阴极的电平。就可以控制其电平的高低，以及发光二极管的亮度，就可以显示字母或者汉字。本系统主要实现的功能是：设计能够实现静态显示字符，还可以动态的将字符显示在点阵屏上，并能够控制其向左移者向右移动。还可以通过按键输入将命令输入进去，并且能够控制其移动的速度，可以加速移动或者减速移动。本设计的控制系统原理框图如图2-1所示：图2-1系统原理框图

图2-2取字例图在国际汉字库中每一个汉字都是由16x16的点阵所构成的。所以任何一个汉字都需要16x16点阵来显示，本系统说采用8x8的点阵，所以8x8的点阵只能够显示一些字母或者是数字。2.2系统方案选型2.2.1主控芯片的选择方案一：主控芯片选为STC89C51，而所谓单片机也就是一种微型计算机具有计算机的许多功能，也就是将计算机的一功能进行简化集成到一个芯片中，所以能够做到高度集成体积很小。这种单片机是一种八位的单片机。不仅能够支持在线编程。即便在编程过程中程序出现了一些错误，也可以直接修改编译，下载到单片机中直接运行。所以这种单片机它的性能是很高的。并且使用的51内核来进行编程。将简化后的计算机的功能，集成化之后，单片机便不只是拥有了CPU，而且还拥有了一些随机存储器RAM。并且具有只读存储器ROM，内部还兼容中断系统和定时等一些功能。并且有许多种输入输出口可以进行使用。以上这些主要的硬件就构成了一个计算机处理系统。而且随着超大规模集成电路的不断发展和完善，使得MCU体积变得越来越小。这样小型化的单片机不仅能够完成一定的逻辑运算，还可以进行数值运算。而且微型计算机的运行速度也越来越快，在单片机刚问世的时候，其运行速度只有两兆赫兹，随着单片机运行速度的不断提升，单片机的性能变得越来越优越。如今单片机的运行速度已经达到了12Mhz，而32位宽的单片机，运行速度更是达到了72MHZ。如今，单片机在开发的时候变得非常迅速，不仅能有在线编程软件，编程之后便可以直接烧写到单片机中进行运行。而在单片机运行的时候，如果发生突发事件的时候，单片机便立即终止当前的运行，跳入到中断服务程序中进行处理。正是依靠着单片机控制灵活，体积较小而且价格也非常便宜等诸多优势，单片机才逐渐在消费电子异军突起，成为了许多电子设备中的主要控制器。像在一些小型化的电子产品设计过程中，都会用到这种单片机来进行控制。方案二：采用MSP430作为本设计的主要处理器，这种单片机的指令集是于八位单片机的指令集不同的。这种单片机主要采用的是一种精简指令集。它主要的应用范围是在一些智能仪表设计过程中，因为这种单片机最大的特点就是能够处理模拟信号与数字信号，MSP430单片机能够将模拟信号较好的转换为数字信号，因为这种单片机内部具有复杂的模数转换功能，所以在一些特定条件下，比如需要进行精准测量的仪表设备的研制过程中，都会用到这种复杂的单片机来进行设计。可以用在智能仪智能化设计过程中，而本设计处理的是数字信号，并不需要模拟信号的处理。在进行设计的时候，不仅需要考虑硬件资源，还需要考虑其主要的开发成本和资源的应用情况。本设计在开发中属于低成本的小成本设计，主要采用的就是对数字信号的处理和控制，所以本系统选用STC89C51单片机作为主控设备。2.2.2显示器件方案的选择方案一：利用LED数码管作为系统的显示设备，数码管通过一定的拼凑组合和行列的变换，能够达到较好的显示效，不仅能够显示一些字母，还可以显示不同的数字以及一些特殊的字符。如果有16x16的LED数码管能够直接汉字，所以利用数码管来进行显示是一些小成本的设计过程中所采用的主要的显示方式。但是这种方式，是有一劣势的。例如说数码管比较容易浪费输入输出资源，而对于一般的51单片机来说，输入输出资源是非常宝贵的。一个输入输出口只能控制一个数码管，所以是有一定的浪费资源的，还有一个缺点就是数码管需要较大的驱动电流，所以一般情况下，驱动数码管的时候都需要设计一定的电流驱动电路，因为51单片机的输出口的电流驱动能力是非常有限的，所以都需要单独设计电路来驱动数码管。这也使得电路的复杂性增加，同时，不确定性也大大增加。然而本系统主要就是为了利用8x8点阵来设计一种可编程的霓虹灯，所以在设计的时候，主要还是利用数码管组成的点阵来进行设计。方案二：采用液晶进行显示，液晶的种类是非常多的。但是液晶的显示原理是相同的，在进行数字电路设计的过程中，常用的液晶有LCD12864或者LCD1602。这里的1602就是，液晶在显示的过程中显示的最大容量，就是能够正常的显示16行两列的数据量。这个数据量能够显示32个字符。而12864就是能够显示128行64列的字符。这对于一些常见功能够显示出来。液晶的控制系统设计是非常简单的，能够利用并行传输。就是直接将液晶的数据口连接到单片机中进行并行数据传输，也可以利用串行传输并行传输，串行传输就是通过单位数据来传送液晶的待显示字符，同时它的控制方式也非常简单。所以在一般设计中采用液晶来进行设计。本设计主要是利用LED点阵来显示霓虹灯的变化。霓虹灯主要还是靠数码管来显示效果较好。本章小结本章主要是霓虹灯花样控制器的方案设计。在本章阐述方案设计的过程中，首先阐述了系统的整体方案，是利用单片机来控制8x8点阵的行列之间的数码管。并介绍了霓虹灯点阵显示原理。再根据系统的方案分析了不同的单片机的特殊性能。并分析液晶和数码管分别的显示的特点。然后确定了数码管作为霓虹灯花样控制器的主要显示设备。给出了系统的系统框图，然后根据不同单片机的功能，选择出了最适合本次设计的方案。

第3章霓虹灯花样控制器硬件设计3.1单片机最小系统3.1.1单片机芯片STC89C51单片机有两种封装形式，一种是40脚的PDIP，还有一种是44脚的PLCC，本设计是采用40个引脚的直插式的封装形式来进行设计的。这种封装形式对于系统设计来说是具有一定优势的。它可以通过焊接插座的方式，使得单片机能够有一定的保护能力，而不至于损坏。而且在焊接的时可以方便地更换。单片机的时钟系统能够完成定时器的设计，并能够支持串口通信功能，单片机内部还会有输入输出电路。单片机的体积也很小，在智能家居方面以及家用电器领域都会有单片机的应用，在单片机被发明出来的早期，主要是一些四位单片机，后来就改良为了八位的单片机，这成为了主流的单片机形式，再到后来出现了十六位的AVR单片机，后来随着单片机处理速度无法满足需要，出现了三十二位的单片机，处理速度也是一直在升高，比如英特尔公司设计出第一款单片机的时候，是四位的，而且速度也只有2MHz，后来的单片机的速度甚至一度达到了300M以上。如今的单片机，已经非常的稳定，在常见的工业系统中，或者家电领域，智能家居领域，智能仪表领域都可以看到单片机的影子。而单片机的内部就是CPU中央处理器以及内部的运算器模块，还有就是一些存储器模块，在这些模块中的运算器模块的主要功能就是完成算术运算，还可以完成一些逻辑关系的运算，累加器部分就是完成算术的累加，数据存储器主要完成的就是单片机在运算过程中，所产生的数据存储起来，而CPU部分主要完成的就是对用户程序的执行，以及各个模块之间的配合。单片机在运行的时候，需要一个最小系统的电路，才可以工作，STC89C51单片机是40个引脚，能够使用的引脚是32个，分别有P0-P3，这些单片机的引脚可以做总线的方式来控制，还可以单独对某一个位置进行控制，51系列的单片机内部构成都是非常类似的。这些单片机的集成度都很高。将中央处理器CPU，以及数据存储单元，中断定时器，输入输出等都集成在了一起。下面分别对这种单片机的四路引脚进行介绍。每一路引脚有八位，从P0.0-P0.7为P0路的8位。图3-1单片机最小系统STC89C51单片机引脚功能如下：表3-1STC89C51单片机引脚功能对照表引脚引脚名称对应功能与作用1~8引脚P1.0~P1.7（P1）P1口管脚写入“1”后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。9引脚RST复位输入引脚10-17引脚P3.0~P3.7（P3）当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。18引脚XTAL2内部时钟电路的输入、反向振荡放大器的输入口19引脚XTAL1反向振荡器的输出20引脚GND单片机电源接地21~28引脚P2.0~P2.7（P2）当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。29引脚PSEN改引脚为外部程序存储器的一个选通信号口。30引脚ALE本设计没有使用到不做解释31引脚EA/VPP我们设计中直接该引脚截至VCC让其处于一直高电平的状态。让其工作在内部程序存储器。32~39引脚P0.7~0.0（P0）P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8个TTL门电流。当P0口的管脚第一次写“1”时，被定义为高阻输入。40引脚VCC单片机电源4.5~5.5V正极3.1.2电源供电电路本系统的电源设计部分，考虑到所采用的单片机为5V供电的单片机，所以直接将外部电源连接到圆形接头上。对整个板子进行供电，包括单片机的VCC端以及8x8点阵所消耗的电能，也是通过供电接口来完成的。图3-2电源供电电路3.1.3单片机晶振电路单片机最小系统的电路中，其中最主要的就是晶振电路，因为单片机在正常工作的时候，所需要按照一定的时钟周期来进行工作。这个基准就是晶振电路所产生的。比如，读入某一个指令需要一个机器周期来完成。那么这里的一个机器周期所消耗的时间，就是可以通过晶振的频率来计算得到。本设计采用12M无源晶振来设计系统的晶振电路。在晶振的输出两端分别连到了两个30PF的电容。这两个引脚的电容一端接地，一端连到晶振的输出，并连接到单片机的x1，x2两个引脚上。这两个电容的主要作用就是晶振经过滤波之后，输出更加干净，使得晶振工作更加稳定。图3-3单片机晶振电路3.1.4单片机复位电路单片机复位电路是电阻给电容充电，电容的电压缓慢上升直到VCC，没到VCC时芯片复位脚近似低电平，于是芯片复位，接近VCC时芯片复位脚近高电平，于是芯片停止复位，复位完成。一般情况下单片机在正常工作的时候，除了需要晶振电路来满足一定的条件之外，一般还需要复位电路来复位，复位电路也是单片机最小系统中非常重要的基本电路。一般来说单片机的复位有两种。一种是上电复位，也就是单片机上电之后会进行一次自动的复位工作，还有一种是按键复位，是人为的进行复位操作。如果单片程序跑飞的情况下，或者是进入到不定的状态的时候，便可以通过按键复位来使得程序恢复到正常的状态下。图3-4单片机复位电路上图就是按键复位的电路图，在按键的时候，电容C1是充电的。当发生复位事件的时候，单片机的RST引脚开始拉高，需要持续10ms的时间，才能够准确的完成复位，这里持续的时间便依靠电容C1来完成。C1在复位的时候会进行充电，当复位按键弹开的时候C1开始放电。10uF的电容一般放电至少需要20ms以上。所以足够每次的复位工作。那么RST引脚持续拉高10ms以上便能够完成稳定的复位工作。3.28*8点阵电路设计下图是8*8点阵电路设计，单片机P2的8个IO口，直接连接到了点阵屏的列引脚上，而R1-R8也就是单片机的P0.0直接接到了点阵屏的行引脚上，于是通过控制行列之间的交叉位，便可以直接控制点阵屏的显示。图3-58*8点阵电路图图3-6系统整体电路图本章小结本章主要介绍了可编程霓虹灯控制器的硬件设计。首先进行了介绍单片机的封装形式和单片机的引脚以及每一位引脚的作用。并且列出了单片机引脚功能对照表。之后列出了单片机最小系统图、电源供电电路图、单片机晶振电路图以及单片机复位电路图。

第4章霓虹灯花样控制器软件设计部分4.1系统主流程图在系统开始运行时首先进行单片化以及定时初始化工作，然后打开定时器，此时需要等待按键命令进入，按键命令进入之后便进入中断服务程序中。在中断服务程序中来处理按键的内容，并且利用定时器来根据时间动态地显示各个字母。在显示的时候需要进行消除余晖的动作，整个系统的码字都是由字模软件来生成的。在本系统的初始化过程中，主要完成的是单片机的初始化工作。比如单片机的内部寄存器的初始化以及定时器的初始化。在定时器初始化中主要完成的是重新装载定时器的数据，将数据重新装载到定时器中，以便下次定时时间到的时候，将此装载数据直接加入到单片机中进行运行。然后初始化完成之后，便可以打开定时器，等待定时时间的到来。如果定时时间到便可以进入到。中断服务程序中进行下一步处理。然后是按键命令的输入。比如当按键输入切换字母或者是切换跳动方式的时候，产生的现象是，舔舔屏能够切换到下一种状态，比如从静止到闪烁或者是从闪烁到静止状态。或者是加速状态减速状态。当这些状态进入到单片机之后，首先进行延时，此时的延时主要是为了消除按键的抖动。然后便可以调用显示函数来进行点阵的行和列的显示。通过显示行和列的数码管来进行。数字或字母的显示。主程序流程图4-1如下：图4-1主程序流程图4.2按键扫描程序本系统主要的命令都是通过按键输入到系统中的，比如本系统中，静态显示，动态显示，以及加速减速等显示的功能都需要通过按键来输入，在整个案件程序设计的过程中，最主要的就是需要进行去抖动设计。首先按键按下之进入中端，然后关闭中断。等待下次中断的发生，然后需要进行20毫秒的去抖动延时。其主要功能式把机械上的通断转换为电气上的逻辑关系。机械式按键再按下或释放时，由于机械弹性作用的影响，通常伴随有一定的时间触点机械抖动，然后其触点才稳定下来。其抖动过程如图4-2所示，抖动时间的长短与开关的机械特性有关，一般为5-10ms。在触点抖动期间检测按键的通与断，可能导致判断出错，即按键一次按下或释放错误的被认为是多次操作，这种情况是不允许出现的。为了克服你、按键触点机械抖动所致的检测误判，必须采取消抖措施。按键较少时，可采用硬件消抖;按键较多式，采用软件消抖。图4-2按键扫描程序本章小结本章主要介绍了可编程霓虹灯控制器的软件设计。首先给出了系统主程序流程图和点阵扫描程序图并进行了说明。最后给出按键扫描程序图，并复述主要的抖动设计。一般的单片机开发板，用的按键是普通的按键开关。其结构为弹簧铁片，按下时铁片导通两端电路，松开时铁片由于弹簧作用断开两端电路。这样的普通按键存在一个弊端，就是人的手在按下的时候，由于不能直接导通，可能会因存在氧化、杂物（灰尘）、人体颤抖等等使其产生一个震荡电路。按下的时候，不只是一个电平变化，而是一系断开闭合的方波。而单片机的处理速度是ms级，也就是它会把这个变化算为一个信号输入。为了避免，我们用软件的方式，即按下按键后开始延时，延时20ms后（抖动期过后），仍然检测为按下，就说明真的按下，并且只按下一次，就能够进入按键程序。

第5章霓虹灯花样控制器软硬件调试5.1电路焊接本设计在进行电路焊接的时候，由于系统中所使用的芯片都是常见的封装形式，所以一般使用手工焊接可以完成。而有时候BGA封装都采用回流焊等一些特殊的方法。而一般来说，手工焊接能够达到较好的焊接效果。手工焊接之后还会进行器件的维修测试等一些工作。并且需要焊接一些测试点来完成系统的测试工作。如果发现问题便可以及时的进行补焊。比如一些电阻电容会有焊接的虚焊，还有一些芯片的管脚翘起来的情况，都是要杜绝发生的。而且整个系统调试，将软件结合在一起调试才能够将问题及时的发现并且及时的解决。所以焊接的时候一般分为以下几个步骤来完成：首先就是在焊接之前的准备工作，焊接之前要保证焊台干净整洁，而有焊台上的一些掉落的锡渣会直接影响到板子的性能，所以在焊接之前将灰尘或者是其他的杂物清理干净，然后需要根据元器件第一管脚的方向来进行焊接。而对较长的电容的管脚需要剪断，如果不剪断的话会造成搭在一起，使得电路稳定性下降，并且还可能会造成短路。然后在焊接的时候还要进行加热电烙铁，将电烙铁加热到合适的温度，这个温度一般为400度左右。然后将电烙铁放到芯片的管脚上。并加上焊锡来进行在焊接的时候需要非常的细心。如果说焊接的电烙铁碰到芯片的时候可能会将芯片损坏掉。所以在焊接的时候一定非常细心。完成第一步之后，便可以继续将电烙铁升温。并且能够加热到能够融化焊锡丝的温度。此时在焊接的时候要非常注意板子的焊盘。许多不同的板子它的焊盘比较脆弱，所以需要完全注意温度不宜过高，如果温度太高的话会将焊盘烫坏，此时如果焊盘烫坏的话，芯片便无法工作，造成板子无法稳定工作，并且造成芯片虚焊的情况。而且在焊接的时候一个最重要的一就是电烙铁的焊头，不应该一直对准芯片。一般情况下两秒可以焊接好，对于一些不太好焊接的芯片，需要对其进行认真仔细的焊接，并且加好焊锡膏可以方便焊锡融化，然后在焊接的时候能够使得焊接焊点圆润。焊接完成之后需要检查焊点是否圆润饱满，并且检查芯片的管脚处是否发生虚焊。5.2系统调试一般情况下板子焊接之后需要不断地检查整个板子上的芯片，以及电阻电容等器件是否有虚焊情况的发生。这种情况不容易发现，有时候需要借助于万用表来进行检查，还有就是要检查板子发生短路。芯片的管脚正负极如果装反，对板子的损坏是非常大的，在上电之后会使板子上产生一个大电流会对芯片造成巨大的冲击，如果确认板子没有焊反的情况，便可以进行上电测试。在整个板子的调试过程中一般都需要软件调试，硬件调试和软硬件联合调试这几个步骤。5.2