基于單片機(jī)控制的霓虹燈控制器畢業(yè)設(shè)計-文庫吧
2025-06-04 12:49 本頁面
【正文】 并行輸入輸出(I/O)口：8051共有4組8位I/O口(P0、 PP2或P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。全雙工串行口：8051內(nèi)置一個全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。中斷系統(tǒng)：8051具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。時鐘電路：8051內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時序，但8051單片機(jī)需外置振蕩電容。單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的形式，即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計算機(jī)廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)。INTEL的MCS51系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品16位的MCS96系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。下圖是MCS51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖2。 圖2 MCS51的引腳說明：MCS51系列單片機(jī)中的8038051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：MCS51的引腳說明：MCS51系列單片機(jī)中的8038051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：如圖3 圖3Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號復(fù)用腳，當(dāng)8051通電，時鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計數(shù)器PC指向0000H，P0P3輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入07H，其它專用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變RAM（包括工作寄存器R0R7）的狀態(tài)，8051的初始態(tài)。8051的復(fù)位方式可以是自動復(fù)位，也可以是手動復(fù)位，見下圖4。此外，RESET/Vpd還是一復(fù)用腳，Vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。 圖4Pin30:ALE/當(dāng)訪問外部程序器時，ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內(nèi)部程序存儲器時，ALE端將有一個1/6時鐘頻率的正脈沖信號，這個信號可以用于識別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個時鐘向外輸出。更有一個特點(diǎn)，當(dāng)訪問外部程序存儲器，ALE會跳過一個脈沖。如果單片機(jī)是EPROM，在編程其間，將用于輸入編程脈沖。Pin29:當(dāng)訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號，PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上，由CPU讀入并執(zhí)行。Pin31:EA/Vpp程序存儲器的內(nèi)外部選通線，8051和8751單片機(jī)，內(nèi)置有4kB的程序存儲器，當(dāng)EA為高電平并且程序地址小于4kB時，讀取內(nèi)部程序存儲器指令數(shù)據(jù)，而超過4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。顯然，對內(nèi)部無程序存儲器的8031,EA端必須接地。在編程時，EA/Vpp腳還需加上21V的編程電壓。第二章 系統(tǒng)設(shè)計：設(shè)計一個霓虹燈控制器，控制128個LBD，要求能控制形成多種圖案或花樣。：紅外遙控不同顯示方案間的轉(zhuǎn)換，加設(shè)語音芯片和音樂盒，在顯示不同圖案的同時發(fā)出不同的音樂和語音信息。題目要求設(shè)計一個霓虹燈控制器，控制的燈數(shù)128個，并要形成多種圖案和花樣。設(shè)計中控制部分由單片機(jī)完成，顯示部分的LBD由單片機(jī)的輸出控制信號經(jīng)放大后驅(qū)動，形成不同的圖案。1. 顯示部分設(shè)計方案論證與選擇方案一、采用移位寄存器擴(kuò)展I/O口。利用74HC595擴(kuò)展單片機(jī)的輸入輸出口來接發(fā)光二極管，實(shí)現(xiàn)串行輸入并行輸出。此方案可擴(kuò)展受控制的發(fā)光二極管的數(shù)量，但要控制128個LBD需要16個移位寄存器，需要芯片多，且PCB布局和布線不方便。方案二、采用矩陣式分布。利用單片機(jī)的p1口做行選信號，p2和p0口做列選信號，128個LBD構(gòu)成8行，16列的矩陣。詳細(xì)電路圖見單元電路設(shè)計中。此方案能單獨(dú)控制每一個LBD，也可單獨(dú)控制每行或每列的LBD，可形成豐富的圖案或花樣，顯示部分不需要格外的芯片，形成的電路簡單，PCB的布局和布線也較容易和美觀。綜上所述，考慮到要求控制的LBD不是太多，又矩陣式能形成較豐富的圖案，PCB板的布局和布線也較美觀，選擇方案二。驅(qū)動部分設(shè)計方案論證與選擇方案一、三極管一級驅(qū)動。由1個9012驅(qū)動一行16個LBD。正常發(fā)光時每個LBD的工作電流為10~15毫安，16(10~15) =160~240毫安, 這樣大的電流一個三極管就能提供。當(dāng)一行同時亮?xí)r能滿足發(fā)光工作要求。當(dāng)一個燈亮?xí)r，由于亮的時間非常短不會對LBD的工作造成影響。方案二、功率放大芯片?？梢院芎玫膶?shí)現(xiàn)放大和驅(qū)動，性能穩(wěn)定，效果好，但價格較三極管高，電路較方案一也明顯復(fù)雜。綜上所述，三極管驅(qū)動電路簡單，性價比高，又能很好完成驅(qū)動作用，選擇方案一。 寄存器擴(kuò)展的電路圖。顯示部分單片機(jī) 系統(tǒng)總方框圖 單片機(jī)控制矩陣式排布的LBD按順序循環(huán)顯示。系統(tǒng)共設(shè)計了7種顯示圖案或花樣，分別是：（1）由里到外和由外到里按圈依次亮（2）奇次列和偶次列交錯亮（3）以一列為軸順時針掃射（4）以中間兩列為軸分別向兩邊合攏（5）四種不同顏色的燈交錯亮（6）單個燈以螺旋方式從最里圈向外亮（7）以相鄰四列及相對的四列為一組交錯亮。第三章 單元電路設(shè)計 顯示部分主要由128個貼片發(fā)光二極管分成8圈，每圈16個組成，相當(dāng)于8行16列的矩陣。這些發(fā)光二極管共有四種顏色，分別是紅，黃，藍(lán)，綠。每圈用同一種顏色，從里到外分別是綠紅黃藍(lán)綠紅黃藍(lán)排布。每行16個LED的陽極連接在一起引出8行輸出分別接單片機(jī)I/～；～～。 顯示部分電路圖 控制部分主要是由單片機(jī)最小系統(tǒng)完成。采用了1個AT89S51單片機(jī)，2個74HC373鎖存器，12M晶陣和一些相應(yīng)的電阻，插座。驅(qū)動部分的8個9012三極管也接到了此部分。使用P1口的8個輸出信號做8行的選通信號，使用P0和P2口的16個輸出信號做列的控制信號，單獨(dú)控制每圈的16個LED。輸出信號經(jīng)9012放大后驅(qū)動發(fā)光二極管。 控制部分電路圖第四章 軟件設(shè)計開始顯示方式一顯示方式二顯示方式三顯示方式四顯示方式五顯示方式六顯示方式七軟件采用匯編語言編寫，程序清單見附錄2。第五章 結(jié)論 本設(shè)計的設(shè)計思想，原理和軟
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