【正文】 基于 單片機(jī)的霓虹燈控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 1 頁(yè) 目 錄 0. 前言 ..................................................................... 2 1. 總體方案設(shè)計(jì) ............................................................. 2 2. 硬件電路的設(shè)計(jì) ........................................................... 3 單片機(jī)系統(tǒng) .......................................................... 3 LED 概述 ............................................................. 4 外部時(shí)鐘方式電路 .................................................... 5 手動(dòng)復(fù)位電路 ........................................................ 5 霓虹燈控制電路 ...................................................... 6 3 軟件設(shè)計(jì) .................................................................. 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(jìn)一步設(shè)想 .................................................... 10 參考文獻(xiàn) ................................................................... 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(jī)的霓虹燈控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 基于 AT89C51 單片機(jī)的霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 ： 本文 主要設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的霓虹燈控制系統(tǒng)。 以 AT89C51 單片機(jī) 為控制核心電路，應(yīng)用片內(nèi)定時(shí)器 實(shí)現(xiàn)對(duì)霓虹燈的控制 。該 系統(tǒng)由單片機(jī)的控制部分和顯示部分組成 ， 運(yùn)用 中斷 定時(shí)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(dòng) 。 關(guān)鍵字： 單片機(jī)；發(fā)光二極管 ；定時(shí)中斷 0. 前言 隨著時(shí)代的進(jìn)步，人們對(duì)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(kāi)電子技術(shù)。事實(shí)證明電子技術(shù) 對(duì)社會(huì)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。 隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，特別是單片機(jī)的發(fā)展，使傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器在原理 、 功能 、 精度及自動(dòng)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(cè)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(jì)者熟悉電子儀器的工作原理，而且還要求其掌握微型計(jì)算機(jī)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(cè)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(jiǎn)單便宜 、 性能良好的元器件制造出對(duì)人類生活有用的產(chǎn)品，已經(jīng)成為人們研究的主要趨勢(shì)。 在自動(dòng)化技術(shù)中，無(wú)論是過(guò)程控制技術(shù)還是數(shù)據(jù)采集技術(shù)還是測(cè)控技術(shù)，都離不開(kāi)單片機(jī)，在工業(yè)自動(dòng)化的領(lǐng)域中，機(jī)電一 體化技術(shù)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。 1. 總體方案設(shè)計(jì) 在 本次設(shè)計(jì) 中 ， 硬件部分 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 的晶振。復(fù)位電路部分采用的是上電復(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(yáng)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(shí)鐘電路，單片機(jī)定時(shí)器的最大定時(shí)時(shí)間為 ，不能達(dá)到要求的閃爍頻率。所以采用定時(shí) 50ms， 10 個(gè)定時(shí)中斷燈光進(jìn)行一次亮滅的跳變。并在每一次跳變時(shí)記錄下燈閃爍的次數(shù)，通過(guò)對(duì)閃爍次數(shù)的判斷，來(lái)進(jìn)行對(duì)不同 LED 燈的亮滅的整體時(shí)序循環(huán)控制。 基于 單片機(jī)的霓虹燈控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 圖 1 單 片機(jī)的霓虹燈控制電路原理圖 2. 硬件電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī)系統(tǒng) 標(biāo)準(zhǔn)型 89 系列單片機(jī)是與 MCS51 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)行 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 4KB ROM 換成相應(yīng)數(shù)量的 Flash 存儲(chǔ)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(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)部結(jié)構(gòu)原理圖如圖 3 所示。 圖 2 AT89C51 芯片引腳 單 片 機(jī) LED 顯示 電路 復(fù)位電路 時(shí)鐘電路 基于 單片機(jī)的霓虹燈控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 圖 3 AT89C51 內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖 本設(shè)計(jì)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(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。在此設(shè)計(jì)中接正常模式按扭 。 、 、 ：用來(lái)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(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(shù)脂封裝起來(lái)。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(gè)周期的量子阱。當(dāng)電流通過(guò)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(zhǎng)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(guò)控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，用來(lái)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(zhǎng)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(wàn)千的視頻和圖片。 LED 是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見(jiàn)光的半導(dǎo)體。 I/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