【正文】 基于 單片機的霓虹燈控制 系統(tǒng)設(shè)計 第 1 頁 目 錄 0. 前言 ..................................................................... 2 1. 總體方案設(shè)計 ............................................................. 2 2. 硬件電路的設(shè)計 ........................................................... 3 單片機系統(tǒng) .......................................................... 3 LED 概述 ............................................................. 4 外部時鐘方式電路 .................................................... 5 手動復(fù)位電路 ........................................................ 5 霓虹燈控制電路 ...................................................... 6 3 軟件設(shè)計 .................................................................. 7 中斷服務(wù)流程 ......................................................... 7 霓虹燈控制電路流程 .............................................. 7 .................................................................. 9 5. 課設(shè)小結(jié)及進一步設(shè)想 .................................................... 10 參考文獻 ................................................................... 10 附錄 I 元件清單 ........................................................... 11 附錄 II 整體電路圖 ......................................................... 12 附錄 III 源程序清單 ....................................................... 13 基于 單片機的霓虹燈控制 系統(tǒng)設(shè)計 第 2 頁 基于 AT89C51 單片機的霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計 摘要 ： 本文 主要設(shè)計一個基于單片機的霓虹燈控制系統(tǒng)。 以 AT89C51單片機 為控制核心電路，應(yīng)用片內(nèi)定時器 實現(xiàn)對霓虹燈的控制 。該 系統(tǒng)由單片機的控制部分和顯示部分組成 ， 運用 中斷 定時器 控制發(fā)光二極管（或 LED）， 使其 產(chǎn)生有規(guī)律的閃爍 和 移動 。 關(guān)鍵字： 單片機；發(fā)光二極管 ；定時中斷 0. 前言 隨著時代的進步，人們對物質(zhì)生活的 迫切 追求 ，使周邊環(huán)境發(fā)生翻天覆地的變化。從鉆木取火走到今天燈火闌珊，各種繁華夜景層出不窮，讓人嘆為觀止。這些輝煌景象都離不開電子技術(shù)。事實證明電子技術(shù) 對社會的發(fā)展產(chǎn)生了深遠的影響。 隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，特別是單片機的發(fā)展，使傳統(tǒng)的測量儀器在原理 、 功能 、 精度及自動化水平等方面發(fā)生了巨大的變化，形成了一種完全突破傳統(tǒng)概念的新一代測試儀器 —— 智能儀器。智能儀器是以微處理器為核心的電子儀器，它不僅要求設(shè)計者熟悉電子儀器的工作原理，而且還要求其掌握微型計算機硬件和軟件的原理。目前，有很多的傳統(tǒng)電子儀器已有相應(yīng)的替代產(chǎn)品，而且還出現(xiàn)不少全新的儀 器類型 和測試系統(tǒng)體系。在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天，如何用簡單便宜 、 性能良好的元器件制造出對人類生活有用的產(chǎn)品，已經(jīng)成為人們研究的主要趨勢。 在自動化技術(shù)中，無論是過程控制技術(shù)還是數(shù)據(jù)采集技術(shù)還是測控技術(shù)，都離不開單片機，在工業(yè)自動化的領(lǐng)域中，機電一 體化技術(shù)發(fā)揮越來越重要的作用。 1. 總體方案設(shè)計 在 本次設(shè)計 中 ， 硬件部分 由單片機系統(tǒng)、 LED 發(fā)光二極管 組成。原理圖 如圖 1 所示。單片機選用的是 AT89C51 單片機，利用其中的一個定時器設(shè)定燈光閃爍的時間， 時鐘電路選用的是 的晶振。復(fù)位電路 部分采用的是上電復(fù)位和手動復(fù)位兩種復(fù)位方式。由于考慮到單片機 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 470Ω 的電阻分壓。 軟件部分， 由于采用的是 晶振的時鐘電路，單片機定時器的最大定時時間為 ，不能達到要求的閃爍頻率。所以采用定時 50ms， 10 個定時中斷燈光進行一次亮滅的跳變。并在每一次跳變時記錄下燈閃爍的次數(shù)，通過對閃爍次數(shù)的判斷，來進行對不同 LED 燈的亮滅的整體時序循環(huán)控制。 基于 單片機的霓虹燈控制 系統(tǒng)設(shè)計 第 3 頁 圖 1 單片機的霓虹燈控制電路原理圖 2. 硬件電路的設(shè)計 單片機系統(tǒng) 標準型 89 系列單片機是與 MCS51 系列 單片機兼容的 。 在內(nèi)部含有 4KB 或 8KB 可重復(fù)編程的 Flash 存儲器，可進行 1000 次擦寫操作。全靜態(tài)工作為 0~33MHz，有 3 級程序存儲器加密鎖定，內(nèi)含有 128~256 字節(jié)的 RAM、 32 條可編程的 I/O 端口、 2~3 個 16位定時器 /計數(shù)器， 6~8 級中斷，此外有通用串行接口、低電壓空閑模式及掉電模式。AT89C51 相當于將 8051 中的 4KB ROM 換成相應(yīng)數(shù)量的 Flash 存儲器，其余結(jié)構(gòu)、供電電壓、引腳數(shù)量及封裝均相同，使用時可直接替換 。 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)部結(jié)構(gòu)原理圖如圖 3 所示。 圖 2 AT 89C51 芯片引腳 單 片 機 LED 顯示 電路 復(fù)位電路 時鐘電路 基于 單片機的霓虹燈控制 系統(tǒng)設(shè)計 第 4 頁 圖 3 AT89C51內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖 本設(shè)計中 AT89C51 使用 晶振。 XTAL1（ 19 腳）和 XTAL2（ 18 腳）：外接晶體引腳， XTAL1 和 XTAL2 分別接外部晶振一端。 RST：即為 RESET，該引腳為單片機的上電復(fù)位或掉電保 護端。在此設(shè)計中接正常模式按扭 。 、 、 ：用來控制 LED 顯示器的顯示控制 。 LED概述 LED（ Light Emitting Diode），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 的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由三部分組成，一部分是 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 個周期的量子阱。當電流通過導(dǎo)線 作用于這個晶片的時候，電子和空穴就會被推向量子阱，在量子阱內(nèi)電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(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 PN 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、動畫、行情、視頻、錄像信號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、組合后色彩表現(xiàn)豐富、使用壽命長等優(yōu)點，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，在計算機控制下，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。 I/O 存儲器 EPROM/ROM 定時 /計數(shù)器 運算器 控制器 中斷 CPU 片內(nèi)振蕩器 RAM/SFP 并行口 存儲器擴展控