基于单片机的霓虹灯控制系统设计

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

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T80C51LED灯霓虹灯 一。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（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。

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复位电路 单 片 LED 显示 电路 时钟电路 机

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

XTAL 图3AT89C51内部结构原理图 RAM/SFP 存储器扩展控制器 3.2 LED概述 片内振荡器 EPROM/RLED(Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电OM 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，存储器 运算器 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，一另一端连接电源的正极，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，I/O 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,电子和空穴控制器 定时/计数器 并行口然后就会以光子的形式发出能量， 就会被推向量子阱，在量子阱内电子跟空穴复合，这就

串行口 CPU 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。

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中断 基于单片机的霓虹灯控制系统设计

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,＠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MOVC A,＠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： 3。 汇编源程序 ORG 0

START: MOV DPTR,＃TABLE LOOP: CLR A

MOVC A，＠A+DPTR CJNE A，＃01H,LOOP1 JMP START

LOOP1： MOV P1，A MOV R3，#20 LCALL DELAY INC DPTR JMP LOOP

DELAY： MOV R4,#20

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D1: MOV R5,＃248 DJNZ R5,$ DJNZ R4,D1

DJNZ R3,DELAY RET

TABLE： DB 0FEH,0FDH,0FBH，0F7H DB 0EFH,0DFH，0BFH，07FH DB 0FEH，0FDH,0FBH，0F7H DB 0EFH,0DFH，0BFH,07FH DB 07FH，0BFH，0DFH，0EFH DB 0F7H,0FBH,0FDH，0FEH DB 07FH,0BFH,0DFH,0EFH DB 0F7H，0FBH,0FDH，0FEH DB 00H, 0FFH,00H， 0FFH DB 01H END

4。 C 语言源程序 ＃include

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, 0xf7，0xfb,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（table［i］！=0x01) {

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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语言编程不太熟练，很感谢汤老师的耐心教导，她的幽默让我们觉得亲切，她的认真负责让我们折服。在繁忙的一个学期即将结束之时，我的思想成熟了,这次的课设让我找到了方向，让我懂得了很多，有知识方面的，但大部分还是人格方面的.我相信，只要不放弃，只要努力，就一定可以！

附录I 元件清单

元件名称 型号 数量 单片机 AT89C51 1 LED Ark SM470501K 8 电容 33pf 2 电阻 1K 8 第5页

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排线 2 晶振

11。0592MHz 1 第6页