【正文】 種圖案和字。實(shí)現(xiàn)圖案和字的左右移動(dòng)、暫停、繼續(xù)移動(dòng)、跳轉(zhuǎn)到指定字的操作。加設(shè)語音芯片，對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要概況 。 研究思路： 本設(shè)計(jì)是以 AT89C52 芯片的電路為基礎(chǔ)，通過軟件程序來控制單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器來控制 16 16 的矩陣貼片發(fā)光二極管的明亮，顯示不同的圖案花樣，形成霓虹燈控制器。實(shí)物以 AT89C52 為主控芯片， ISD1730 語音模塊 、 紅外遙控模塊 構(gòu)成電路，主要包括電源、控制電路、顯示電路、語音電路。對(duì)于不同型號(hào)的單片機(jī)只需要相應(yīng)的改變一下地址即可。該軟、硬件系統(tǒng)具有很好的通用性和一定的實(shí)際使用價(jià)值。 第 6 頁 共 47 頁 硬件部分： 單 片 機(jī)點(diǎn)陣顯示紅外遙控U S B 電 源語 音 模 塊 圖 硬件框圖 本設(shè)計(jì) 硬件部分分為六個(gè)模塊。 （ 1）單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊，采用經(jīng)典配置。 （ 2）為實(shí)現(xiàn)程序下載需要串口模塊。 （ 3）為實(shí)現(xiàn)語音與圖像的搭配，要搭載語音模塊 ,每顯示一個(gè)圖案，發(fā)出不同的語音信息 。 （ 4）為實(shí)現(xiàn)語音能適應(yīng)各種場(chǎng)合，采用可以自己錄音的芯片 ISD1730。 （ 5）為實(shí)現(xiàn)圖像的顯示， 由 16 16 的點(diǎn)陣 模塊 ， 由點(diǎn)陣 模塊顯示不同的圖形 。 （ 6）為實(shí)現(xiàn)給單片機(jī)供電，需要電源模塊。 軟件部分 在主程序下，分別編寫了如下子程序：時(shí)鐘程序、 紅外譯碼 程序、圖像顯示程序、 中斷 程序等。 2 方案研究與主要芯片選擇 總體方案原理及設(shè)計(jì)框圖 本設(shè)計(jì)是基于 STC89C52RC 單片機(jī)為核心 器件控制整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行工作的，系統(tǒng)控制框圖如圖 所示。 第 7 頁 共 47 頁 單 片 機(jī)紅 外 遙 控串 口 通 信U S B 電 源語 音 模 塊L e d 點(diǎn) 陣 圖 控制系統(tǒng)框圖 如圖 所示，本方案具有紅外遙控模塊、語音模塊、單片機(jī)控制模塊、顯示模塊，共四個(gè)模塊。此外，通過主控單元電路的擴(kuò)展，可添加多種附加功能。 單片機(jī)控制霓虹燈的設(shè)計(jì)以單片機(jī) STC89C52RC 控制為核心，通過紅外遙控器發(fā)出信號(hào)，接收頭接收信號(hào)，通過單片機(jī)的中斷處理，對(duì)圖案的顯示進(jìn)行控制；在通電的同時(shí)伴隨 一段語音，對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì) 進(jìn)行 一個(gè) 簡(jiǎn)要介紹 ；串口通信是為了幫助 STC單片機(jī)實(shí)現(xiàn)程序的下載；點(diǎn)陣模塊有圖案顯示，也有文字顯示，對(duì)文字有左右滾動(dòng)、速度變化、暫停、播放等操作。根據(jù)系統(tǒng)框圖，對(duì)單元電路控制進(jìn)行設(shè)計(jì)，下面是對(duì)各部分單元電路的論證與設(shè)計(jì)。 主控電路的選擇與論證 在本設(shè)計(jì)中，主控電路有三種實(shí)現(xiàn)方式。 采用 89C51 單片機(jī)作為 CPU。 89C51 單片機(jī)是 8 位單片機(jī)， 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM，32 個(gè) I/O 口線，兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，兩個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè) 全雙工串口通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。其指令是采用的被稱為 “ CISC”的復(fù)雜指令集，工具有 111 條指令，與其他高位單片機(jī)相比而言，指令周期較長(zhǎng)，運(yùn)算速度太慢，而且由于其內(nèi)部總線是 8 位的，其內(nèi)部功能模塊也基本上都是 8 位的；89C51 單片機(jī)本身的電源電壓是 5 伏， 89C51 有兩種低功耗方式：待機(jī)方式和掉電方式 [1] [2]。 采用 LCP2138 單片機(jī)作為 CPU 該芯片其本身自帶 A/D 轉(zhuǎn)換功能，帶大容量的 32KRAM 和 512KFLASH ,內(nèi)部 第 8 頁 共 47 頁 資源豐富且系統(tǒng)穩(wěn)定，芯片價(jià)格昂貴。 采用 STC89C52RC 單 片機(jī)作為 CPU STC89C52RC 是一 款 低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用 宏晶 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲(chǔ)單 元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 STC89C52RC 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。 STC89C52RC 主要功能特性如表 1 所示，其引腳圖如圖 所示。 表 STC89C52RC的功能特 點(diǎn) STC89C52RC 主要功能特性 : 兼容 MCS51指令系統(tǒng) 8k 可反復(fù)擦寫 (1000次 )ISP Flash ROM 32 個(gè)雙向 I/O 口 工作電壓 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 時(shí)鐘頻率 033MHz 全雙工 UART 串行中斷口線 256x8bit 內(nèi)部 RAM 2 個(gè)外部中斷源 低功耗空閑和省電模式 中斷喚醒省電模式 3 級(jí)加密位 看門狗 (WDT)電路 軟件設(shè)置空閑和省電功能 靈活的 ISP 字節(jié)和分頁編程 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 第 9 頁 共 47 頁 圖 STC89C52RC引腳圖 [2] STC89C52RC 具有如下特點(diǎn)： 40 個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向 輸入 /輸出 (I/O)口， 5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 2 層中斷嵌套中斷， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ， 2 個(gè)全雙工串行通信口， 8k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器， 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器，看門狗 (WDT)電路。此外， STC89C52RC 設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下， CPU 暫停工作，而 RAM 定時(shí) 計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有 PDIP、 TQFP 和PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求 [3] [4]。 由于 52 單片機(jī)的低功耗、高性能、高性價(jià)比、對(duì) 51 單片機(jī)的良好兼容等優(yōu)點(diǎn)， ，本設(shè)計(jì)選擇此 方案 。 顯示設(shè)備的選擇與論證 使用 256 個(gè)貼片發(fā)光二極管顯示 圖 貼片發(fā)光二極管 貼片發(fā)光二極管：顏色有紅、黃、綠、藍(lán)等。特點(diǎn)：體積小、耗電量低、使用 第 10 頁 共 47 頁 壽命長(zhǎng)、高亮度、環(huán)保、堅(jiān)固耐用牢靠 、適合量產(chǎn)、反應(yīng)快，防震、節(jié)能、高解析度、耐震、可設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn) 。但在布線和焊接方面較為復(fù)雜。 LED 電子顯示屏 圖 LED點(diǎn)陣 LED 電子顯示屏是半導(dǎo)體發(fā)光二極管像素點(diǎn)均勻排列組成。利用不同的材料可以制造不同色彩的 LED 像素點(diǎn)。目前應(yīng)用最廣的是紅色、綠色、黃色。而藍(lán)色和純綠色 LED 的開發(fā)已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用階段。 LED 顯示屏（ LED panel）： LED 就是 light emitting diode ，發(fā)光二極管的英文縮寫，簡(jiǎn)稱 LED。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。 LED 顯示屏分為圖文顯示屏和視頻顯示屏，均由 LED 矩陣塊組成。圖文顯示屏可與計(jì)算機(jī)同步顯示漢字、英文文本和圖形；視頻顯示屏采用微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，圖文、圖像并茂，以實(shí)時(shí)、同步、清晰的信息傳播方式播放各種信息，還可顯示二維、三維動(dòng)畫、錄像、電視、 VCD 節(jié)目以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況。 LED 顯示屏顯示畫面色彩鮮艷，立體感強(qiáng)，靜如油畫，動(dòng)如電影，廣泛應(yīng)用于車站、碼頭、機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場(chǎng)、建筑市場(chǎng)、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場(chǎng)所。 它的抗靜電性能優(yōu)勢(shì)超強(qiáng)：制作環(huán)境有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)還有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的絕緣設(shè)計(jì)。 LED 顯示屏可以顯示變化的數(shù)字、文字、圖形圖像；不僅可以用于室內(nèi)環(huán)境還可以用于室外環(huán)境，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。 考慮到布線以及焊接的簡(jiǎn)單方便以及 LED 顯示屏的亮度高 、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長(zhǎng)、耐沖擊和性能穩(wěn)定 等優(yōu)點(diǎn) ， 本 設(shè)計(jì)選用 LED 顯示屏。 控制器模塊選擇 按鍵控制 第 11 頁 共 47 頁 圖 按鍵開關(guān) 用按鍵控制顯示屏圖案的切換，簡(jiǎn)單、方便、經(jīng)濟(jì)。但占用的單片機(jī)外圍接口較多，并且不能遠(yuǎn)距離控制。 紅外遙控控制 [5] 遠(yuǎn)程遙控技術(shù)又稱為遙控技術(shù)，是指實(shí)現(xiàn)對(duì)被控目標(biāo)的遙遠(yuǎn)控制，在工業(yè)控制、航空航天、家電領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。紅外遙控是一種無線、非接觸控制技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)，信息傳輸可靠，功耗低，成本低，易實(shí)現(xiàn)等顯著優(yōu)點(diǎn)，被諸多電子設(shè)備特別是家用電器廣泛采用，并越來越多的應(yīng)用到 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 中。 紅外線又稱紅外光波，在電磁波譜中，光波的波長(zhǎng)范圍為 m~1000μ m。根據(jù)波長(zhǎng)的不同可分為可見光和不可見光，波長(zhǎng)為 m~ m的光波可為可見光，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種顏色。光波為 m~ m的光波為紫外光 (線 )，波長(zhǎng)為 m~1000μ m 的光波為紅外光 (線 )。紅外光按波長(zhǎng)范圍分為近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外、極紅外 4 類。紅外線遙控是利用近紅外光傳送遙控指令的，波長(zhǎng)為 m~ m。用近紅外作為遙控光源，是因?yàn)槟壳凹t外發(fā)射器件 (紅外發(fā)光管 )與紅外接收器件 (光敏二極管、三極管及光電池 )的發(fā)光與受光峰值波長(zhǎng)一般為 m~ m，在近紅外光波段內(nèi)，二者的光譜正好重合，能夠很好地匹配，可以獲得較高的傳輸效率及較高的可靠性。 紅外遙控的發(fā)射電路是采用紅外發(fā)光二極管來發(fā)出經(jīng)過調(diào)制的紅外光波；它們將紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外光轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，再送后置放大器。發(fā)射機(jī)一般由指令鍵 (或操作桿 )、指令編碼系統(tǒng)、調(diào)制電路、驅(qū)動(dòng)電路、發(fā)射電路等幾部分組成。當(dāng)按下指令鍵或推動(dòng)操作桿時(shí)，指令編碼電路產(chǎn)生所需的指令編碼信號(hào)，指令編碼信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，再由驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行功率放大后由發(fā)射電路向外發(fā)射經(jīng)調(diào)制定的指令編碼信號(hào)。接收電路一般由接收電路、放大電路、 調(diào)制電路、指令譯碼電路、驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行電路 (機(jī)構(gòu) )等幾部分組成。接收電路將發(fā)射器發(fā)出的已調(diào)制的編碼指令信號(hào)接收下來，并進(jìn)行放大后送解調(diào)電路，解調(diào)電路將已調(diào)制的指令編碼信號(hào)解調(diào)出來，即還原為編碼信號(hào)。指令譯碼器將編碼指令信號(hào)進(jìn)行譯碼，最后由驅(qū)動(dòng) 第 12 頁 共 47 頁 電路來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路實(shí)現(xiàn)各種指令的操作控制（機(jī)構(gòu)）。 由于紅外線遙控不具有像無線電遙控那樣穿過障礙物去控制被控對(duì)象的能力，所以，在設(shè)計(jì)家用電器的紅外線遙控器時(shí)，不必要像無線電遙控器那樣，每套 (發(fā)射器和接收器 )要有不同的遙控頻率或編碼 (否則，就會(huì)隔墻控制或干擾鄰居的家用電器 )，所以同類產(chǎn)品的紅外線遙控器，可以有相同的遙控頻率或編碼，而不會(huì)出現(xiàn)遙控信號(hào)“串門”的情況。這對(duì)于大批量生產(chǎn)以及在家用電器上普及紅外線遙控提供了極大的方便。由于紅外線為不可見光，因此對(duì)環(huán)境影響很小，再由紅外光波動(dòng)波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于無線電波的波長(zhǎng)，所以紅外線遙控不會(huì)影響其他家用電器，也不會(huì)影響臨近的無線電設(shè)備。 為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制以及減少對(duì)單片機(jī) IO 口的負(fù)擔(dān) ， 故 選擇紅外遙控方案。 主要芯片介紹 譯碼器 74LS154 的介紹 圖 74HC154引腳圖 將 4 線 二進(jìn)制編碼輸入譯成 16 線 彼 此獨(dú)立的輸出 。 將數(shù)據(jù)從一個(gè)輸入線分配到 16 線 輸出的任意一個(gè)而實(shí)現(xiàn)解調(diào)功能 。 輸入箝位二極管簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì) 。 與大部分 TTL 和 DTL 電路完全兼容 。 這種單片 4 線 — 16 線譯碼器非常適合用于高性能存儲(chǔ)器的譯碼器。當(dāng)兩個(gè)選通輸入 G1 和 G2 為低時(shí) , 它可將 4 線 二進(jìn)制編碼的輸入譯成 16 線 互相獨(dú)立的輸出之一。實(shí)現(xiàn)解調(diào)功能的辦法是：用 4 線 輸入線寫出輸出線的地址，使得在一個(gè)選通輸入為低時(shí)數(shù)據(jù)通過另一個(gè)選通輸入。當(dāng)任何一個(gè)選通輸入是高時(shí)，所有輸出都為高 [6]。 第 13 頁 共 47 頁 表 74LS154功能表 (真值表 ) INPUTS 輸入 OUTPUTS 輸出 G1 G2 D C B A 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 L L L L L L L H H H H H H H H H H H H H H H L L L L L H H L H H H H H H H H H H H H H H L L L L H L H H L H H H H H H H H H H H H H L L L L H H H H H L H H H H H H H H H H H H L L L H L L H H H H L H H H H H H H H H H H L L L H L H H H H H H L H H H H H H H H H H L L L H H L H H H H H H L H H H H H H H H H L L L H H H H H H H H H H L H H H H H H H H L L H L L L H H H H H H H H L H H H H H H H L L H L L H H H H H H H H H H L H H H H H H L L H L H L H H H H H H H H H H L H H H H H L L H L H H H H H H H H