基于单片机的霓虹灯控制系统设计.doc

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.
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
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3AT89C51内部结构原理图
3。2 LED概述
LED（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、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
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）
｛
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
排线

2
晶振
11。0592MHz
1

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