基于單片機(jī)的霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

-.z.目錄摘要關(guān)鍵詞前言總體設(shè)計(jì)方案硬件電路設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)系統(tǒng)3.2LED概述3.3外部時(shí)鐘方式電路3.4手動(dòng)復(fù)位電路3.5霓虹燈控制電路軟件設(shè)計(jì)軟件調(diào)試總結(jié)附錄-.z.基于單片機(jī)的霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：單片機(jī)技術(shù)是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的專業(yè)課，其理論與實(shí)踐技能是從事機(jī)電類專業(yè)技術(shù)工作的人員所不可少的。本次程設(shè)計(jì)是選擇AT80C51為核心控制元件，利用取表的方法，使端口P1做單一燈的變化：左移2次，右移2次，閃爍2次〔延時(shí)的時(shí)間0.2秒〕，設(shè)計(jì)了單片機(jī)霓虹燈控制系統(tǒng)，使其產(chǎn)生有規(guī)律的閃爍和移動(dòng)。關(guān)鍵字T80C51LED燈霓虹燈一.前言單片機(jī)，亦稱單片微電腦或單片微型計(jì)算機(jī)。它是把中央處理器〔CPU〕、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器〔RAM〕、只讀存儲(chǔ)器〔ROM〕、輸入/輸出端口〔I/0〕等主要計(jì)算機(jī)功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)是把主要計(jì)算機(jī)功能部件都集成在一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)。它是一種集計(jì)數(shù)和多中接口于一體的微控制器，被廣泛應(yīng)用在智能產(chǎn)品和工業(yè)自動(dòng)化上，而51單片機(jī)是個(gè)單片機(jī)中最為典型和最有代表性的一種。

隨著城市建立和市場經(jīng)濟(jì)的飛速開展，城市的美化和日益劇烈的廣告競爭越來越得到社會(huì)的關(guān)注，作為城市裝飾和廣告宣傳的霓虹燈的需求量也越來越大。過去霓虹燈控制器多采用E2PROM和相應(yīng)的邏輯電路來完成，現(xiàn)在也有采用一些專用霓虹燈控制芯片的控制器。前者所需電路較多，制作不易改變，且所需控制的霓虹燈路數(shù)越多，擴(kuò)展起來也比擬繁雜；而后者由于電路已作定，控制方式不能隨意改變，功能較為單一。然而市場上需要低本錢高性能的霓虹燈控制技術(shù)。我們此次設(shè)計(jì)的霓虹燈控制系統(tǒng)就符合市場需求。二.總體方案設(shè)計(jì)在本次設(shè)計(jì)中，硬件局部由單片機(jī)系統(tǒng)、LED發(fā)光二極管組成。原理圖如圖1所示。單片機(jī)選用的是AT89C51單片機(jī)，利用其中的一個(gè)定時(shí)器設(shè)定燈光閃爍的時(shí)間，時(shí)鐘電路選用的是11.0592M的晶振。復(fù)位電路局部采用的是上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位兩種復(fù)位方式。由于考慮到單片機(jī)I/O端口的帶載能力，LED發(fā)光二極管采用共陽極的接法，用1Ｋ電阻分壓。

軟件局部，由于采用的是11.0592M晶振的時(shí)鐘電路，單片機(jī)定時(shí)器的最大定時(shí)時(shí)間為65.536ms，不能到達(dá)要求的閃爍頻率。所以采用定時(shí)50ms，10個(gè)定時(shí)中斷燈光進(jìn)展一次亮滅的跳變。并在每一次跳變時(shí)記錄下燈閃爍的次數(shù)，通過對閃爍次數(shù)的判斷，來進(jìn)展對不同LED燈的亮滅的整體時(shí)序循環(huán)控制。單單片機(jī)LED顯示電路復(fù)位電路時(shí)鐘電路圖1單片機(jī)的霓虹燈控制電路原理圖三.硬件電路的設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)型89系列單片機(jī)是與MCS-51系列單片機(jī)兼容的。在內(nèi)部含有4KB或8KB可重復(fù)編程的Flash存儲(chǔ)器，可進(jìn)展1000次擦寫操作。全靜態(tài)工作為0~33MHz，有3級(jí)程序存儲(chǔ)器加密鎖定，內(nèi)含有128~256字節(jié)的RAM、32條可編程的I/O端口、2~3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，6~8級(jí)中斷，此外有通用串行接口、低電壓空閑模式及掉電模式。AT89C51相當(dāng)于將8051中的4KBROM換成相應(yīng)數(shù)量的Flash存儲(chǔ)器，其余構(gòu)造、供電電壓、引腳數(shù)量及封裝均一樣，使用時(shí)可直接替換。AT89C51在內(nèi)部采用40條引腳的雙列直插式封裝，引腳排列如圖2所示，內(nèi)部構(gòu)造原理圖如圖3所示。圖2AT89CI/OI/O存儲(chǔ)器EPROM/ROM定時(shí)/計(jì)數(shù)器運(yùn)算器控制器中斷CPU片內(nèi)振蕩器RAM/SFP并行口存儲(chǔ)器擴(kuò)展控制器串行口*TAL圖3AT89C51內(nèi)部構(gòu)造原理圖3.2LED概述LED〔LightEmittingDiode〕，發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由三局部組成，一局部是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子，中間通常是1至5個(gè)周期的量子阱。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子和空穴就會(huì)被推向量子阱，在量子阱內(nèi)電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結(jié)的材料決定的。它是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、行情、視頻、錄像信號(hào)等各種信息的顯示屏幕。由于具有容易控制、低壓直流驅(qū)動(dòng)、組合后色彩表現(xiàn)豐富、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于城市各工程中、大屏幕顯示系統(tǒng)。LED可以作為顯示屏，在計(jì)算機(jī)控制下，顯示色彩變化萬千的視頻和圖片。LED是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體。近十幾年來，為了開發(fā)藍(lán)色高亮度發(fā)光二極管，世界各地相關(guān)研究的人員無不全力投入。而商業(yè)化的產(chǎn)品如藍(lán)光及綠光發(fā)光二級(jí)管LED及激光二級(jí)管LD的應(yīng)用無不說明了III－V族元素所蘊(yùn)藏的潛能。在目前商品化LED之材料及其外延技術(shù)中，紅色及綠色發(fā)光二極管之外延技術(shù)大多為液相外延成長法為主，而黃色、橙色發(fā)光二極管目前仍以氣相外延成長法成長磷砷化鎵GaAsP材料為主。LED的具體構(gòu)造如圖4所示：圖4LED的構(gòu)造圖3.3外部時(shí)鐘方式電路外部時(shí)鐘電路如圖5所示，它在單片機(jī)的外部通過*TAL1、*TAL2這兩個(gè)引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。本系統(tǒng)采用的為11.0592MHz的晶振，一個(gè)機(jī)器周期為1us，C1、C2為22PF。圖5外部時(shí)鐘方式電路圖3.4手動(dòng)復(fù)位電路復(fù)位電路分為上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位，RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端，復(fù)位信號(hào)是高電平有效。上電自動(dòng)復(fù)位通過電容C3和電阻R2來實(shí)現(xiàn)，按鍵手動(dòng)復(fù)位是圖6中復(fù)位鍵來實(shí)現(xiàn)的。圖6手動(dòng)復(fù)位電路3.5霓虹燈控制電路霓虹燈控制電路用紅色、綠色、黃色LED發(fā)光二極管，分別與8個(gè)１K的分壓電阻相串聯(lián)，分別與單片機(jī)的P1.0，P1.1，P1.2,P1.3，P1.4，P1.5,P1.6，P1.7口相連。四．軟件設(shè)計(jì)在用表格進(jìn)展程序設(shè)計(jì)的時(shí)候，要用以下的指令來完成1.利用MOVDPTR，＃DATA16的指令來使數(shù)據(jù)指針存放器指到表的開頭。2.利用MOVCA，A＋DPTR的指令，根據(jù)累加器的值再加上DPTR的值，就可以使程序計(jì)數(shù)器PC指到表格內(nèi)所要取出的數(shù)據(jù)。因此，只要把控制碼建成一個(gè)表，而利用MOVCA，A＋DPTR做取碼的操作，就可方便地處理一些復(fù)雜的控制動(dòng)作，取表過程如下列圖所示：3.匯編源程序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,0FFHDB01HEND4.C語言源程序#include<reg52.h>unsignedcharcodetable[]={0*fe,0*fd,0*fb,0*f7,0*ef,0*df,0*bf,0*7f,0*fe,0*fd,0*fb,0*f7,0*ef,0*df,0*bf,0*7f,0*7f,0*bf,0*df,0*ef,0*f7,0*fb,0*fd,0*fe,0*7f,0*bf,0*df,0*ef,0*f7,0*fb,0*fd,0*fe,0*00,0*ff,0*00,0*ff,0*01};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]!=0*01){P1=table[i];i++;delay();}else{i=0;}}}五.軟件調(diào)試在protues上進(jìn)展仿真實(shí)驗(yàn)。首先使用KeiluVsion2將編寫完成的程序編譯生成HE*文件，將HE*文件燒錄到單片機(jī)中，進(jìn)展仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下列圖所示，可以看到，LED已經(jīng)選擇性的閃爍。仿真圖六.總結(jié)通過這次緊張的課程設(shè)計(jì)，我收獲頗多，每天面對著電腦，翻閱各種相關(guān)資料，也親自動(dòng)手調(diào)試，體會(huì)頗深。在這次課設(shè)中，加深了單片機(jī)相關(guān)知識(shí)的理解，也接觸了燒錄器。在課設(shè)開場的前期，也遇到了麻煩，比方說，LED閃爍時(shí)間不符合要求，C語言編程不太熟練，很