【正文】 信、家用電器等許多領(lǐng)域得到日益 廣泛的應用。它給人們的生活帶來了很多便利。 流水燈在現(xiàn)代社會就有廣泛的應用，大型電子廣告牌、霓虹燈、指示牌和工業(yè)控制的控制面板等等都有流水燈的應用。 AT89C52單片機是可多次改寫的可編程芯片，用這種芯片構(gòu)成的系統(tǒng)簡單、可靠，性價比相當高，適合成為霓虹燈程序控制器的核心部件 ,結(jié)合鎖存器 MC74HC373 實現(xiàn)的控制器功能，時間常數(shù)易修改，使用靈活，電路易實現(xiàn)，成本低，控制芯片更換方便。 本課題研究方法和目標 本設計要求完成一個霓虹燈控制器，控制發(fā)光二極管點陣顯示，要求能形成多種圖案和字。加設語音芯片，對整個設計進行簡要概況。實物以 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。該軟、硬件系統(tǒng)具有很好的通用性和一定的實際使用價值。 （ 1）單片機最小系統(tǒng)模塊，采用經(jīng)典配置。 （ 3）為實現(xiàn)語音與圖像的搭配，要搭載語音模塊 ,每顯示一個圖案，發(fā)出不同的語音信息 。 （ 5）為實現(xiàn)圖像的顯示， 由 16 16 的點陣 模塊 ， 由點陣 模塊顯示不同的圖形 。 軟件部分 在主程序下，分別編寫了如下子程序：時鐘程序、 紅外譯碼 程序、圖像顯示程序、 中斷 程序等。 單 片 機紅 外 遙 控串 口 通 信U S B 電 源語 音 模 塊L e d 點 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、單片機控制模塊、顯示模塊，共四個模塊。 單片機控制霓虹燈的設計以單片機 STC89C52RC 控制為核心，通過紅外遙控器發(fā)出信號，接收頭接收信號，通過單片機的中斷處理，對圖案的顯示進行控制；在通電的同時伴隨一段 語音，對整個設計 進行 一個 簡要介紹 ；串口通信是為了幫助 STC單片機實現(xiàn)程序的下載；點陣模塊有圖案顯示，也有文字顯示，對文字有左右滾動、速度變化、暫停、播放等操作。 主控電路的選擇與論證 在本設計中，主控電路有三種實現(xiàn)方式。 89C51 單片機是 8 位單片機， 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM，32 個 I/O 口線，兩個數(shù)據(jù)指針，兩個 16 位定時 /計數(shù)器，一個 5 向量中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙 工串口通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。 采用 LCP2138 單片機作為 CPU 第 7 頁 共 47 頁 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)部資源豐富且系統(tǒng)穩(wěn)定，芯片價格昂貴。 STC89C52RC 主要功能特性如表 1 所示，其引腳圖如圖 所示。此外， STC89C52RC 設計和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件設置省電模式。同時該芯片還具有 PDIP、 TQFP 和PLCC 等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求 [3] [4]。 顯示設備的選擇與論證 使用 256 個貼片發(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、藍等。但在布線和焊接方面較為復雜。利用不同的材料可以制造不同色彩的 LED 像素點。而藍色和純綠色 LED 的開發(fā)已經(jīng)達到了實用階段。它是一種通過控制半導體發(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。圖文顯示屏可與計算機同步顯示漢字、英文文本和圖形；視頻顯示屏采用微型計算機進行控制，圖文、圖像并茂，以實時、同步、清晰的信息傳播方式播放各種信息，還可顯示二維、三維動畫、錄像、電視、 VCD 節(jié)目以及現(xiàn)場實況。 它的 抗靜電性能優(yōu)勢超強：制作環(huán)境有著嚴格的標準還有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的絕緣設計。 考慮到布線以及焊接的簡單方便以及 LED 顯示屏的亮度高 、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定 等優(yōu)點 ， 本 設計選用 LED 顯示屏。但占用的單片機外圍接口較多，并且不能遠距離控制。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，信息傳輸可靠，功耗低，成本低，易實現(xiàn)等顯著優(yōu)點，被諸多電子設備特別是家用電器廣泛采用，并越來越多的應用到 計算機系統(tǒng) 中。根據(jù) 波長的不同可分為可見光和不可見光，波長為 m~ m的光波可為可見光，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色。紅外光按波長范圍分為近紅外、中紅外、遠紅外、極紅外 4 類。用近紅外作為遙控光源，是因為目前紅外發(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。發(fā)射機一般由指令鍵 (或操作桿 )、指令編碼系統(tǒng)、調(diào)制電路、驅(qū)動電路、發(fā)射電路等幾部分組成。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)動電路、執(zhí)行電路 (機構(gòu) )等幾部分組成。指令譯碼器將編碼指令信號進行譯碼，最后由驅(qū)動 第 11 頁 共 47 頁 電路來驅(qū)動執(zhí)行電路實現(xiàn)各種指令的操作控制（機構(gòu)）。這對于大批量生產(chǎn)以及在家用電器上普及紅外線遙控提供了極大的方便。 為實現(xiàn)遠距離控制以及減少對單片機 IO 口的負擔 ， 故 選擇紅外遙控方案。 將數(shù)據(jù)從一個輸入線分配到 16 線 輸出的任意一個而實現(xiàn)解調(diào)功能 。 與大部分 TTL 和 DTL 電路完全兼容 。當兩個選通輸入 G1 和 G2 為低時 , 它可將 4 線 二進制編碼的輸入譯成 16 線 互相獨立的輸出之一。當任何一個選通輸入是高時，所有輸出都為高 [6]。 LED 之所以受到廣泛重視與迅速發(fā)展 , 是與它具有的優(yōu)點分不開的 , 這些優(yōu)點概括起來是 : 工作電壓低 , 功耗小 , 小型化 , 易與集成電路匹配 , 驅(qū)動簡單 , 壽命長 , 耐沖擊 , 性能穩(wěn)定。 逐行掃描原理 LED 顯示屏兩組等距平行排列的電極分別稱為行電極 (掃描電極 Xi )和列電極(信號電極 Yj ) , 行與列電極相互垂直 , 在交叉點形成發(fā)光單元 LED?；蛘哒f , 在某一時刻給某一行電極施加掃描脈沖 , 其他行電極施加非掃描脈沖 , 同時所有列電極給出顯示或非顯示驅(qū)動脈沖。當掃描頻率足夠快時 , 由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象 , 就可以在顯示屏上呈現(xiàn)穩(wěn)定的圖像效果。本設計是一種實用的漢字顯示屏的制作，制作的是 單 色點陣。 對比下面的 16 16 單色點陣和 16 16 雙色點陣可以看出，其實 16 16 雙色點陣就是兩塊 16 16 單色點陣組合在一起的。 16 16 單色和雙色 點陣 LED 結(jié)構(gòu) 分別 如 下 圖 和 圖 所示 。嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。 ISD1700 的獨立按鍵工作模式錄放電路非常簡單，而且功能強大。這些功能僅僅通過按鍵就可完成。錄音結(jié)束后，錄音指針自動移向下一個有效。 放音操作 放音操作有兩種模式 ，分別是邊沿觸發(fā)和電平觸發(fā)，都由 /PLAY 管腳觸發(fā)。快進操作用來將播放指針移向下一段語音信息。當下降沿來到 /FWD 端時，快進操作還要決定于芯片當時的狀態(tài)： 擦除操作 第 15 頁 共 47 頁 擦除操作分為單段擦除和全體擦除兩種擦除方式 。當 /RESET 被觸發(fā)，芯片將播放指針和錄音指針都放置在最后一段語音信息的位置。每按一下，音量會減小一檔，再到達最小檔后再按的話，會增加音量直到最大檔，如此循環(huán)。復位操作會將音量檔放在默認位置，即最大音量。出廠設定的是在芯片空閑狀態(tài)，直通操作會將語音從 Analn 端直接通往喇叭端或 AUD 輸出口。 提示音 (SE)編輯 ISD1700S 中設計了 4 種聲音來提示當前的工作狀態(tài)，分別為 SE1， SE2， SE3，SE4。但是若當前曲目為最后一曲或沒有錄音則 LED 會閃兩下（若有 SE2，會同時播放 SE2）。 （ 3） LED 再閃一下說明已經(jīng)進入 SE 編輯模式；進入此模式后，當前待編輯 SE 為 SE1。 第 16 頁 共 47 頁 圖 單片機最小系統(tǒng)部分電路圖 [6] 如圖 所示，單片機單元模塊電路采用上電復位電路， 上電復位就是接通電源后，單片機自動實現(xiàn)復位操作。 9 腳的高電平只要能保持足夠的時間（ 2 個機器周期），單片機就能進行復位操作。 為方便與計算機通信晶振的頻率選用 。 圖 串口部分電路圖 如圖 所示，串口下載電路采用 MAX232 電平轉(zhuǎn)換芯片， 采用此電路方便電路的調(diào)試，減少單 片機的損壞，并且應用串口通信還可以實現(xiàn)與計算機通信，供計算機實時 接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，為人們的使用提供了極大的方便。 MAX232（即 U8）的電路連接如 上 圖所示。譯碼器的四個輸入端接到單片機 P0 口的前四位。譯碼器的使能控制端 G G2 低電平有效，故直接接地。 點陣 模塊單元電路 設計 圖 點陣電路圖 第 18 頁 共 47 頁 譯碼器的 16 個引腳直接與點陣的 X 軸的 16 個引腳相連接， Y 軸的 16 個引腳與單片機的空余引腳想鏈接。 譯碼器通過四個控制端依次選擇 16 個輸出端，實現(xiàn)逐行掃描的功能。當 編輯好 想要的圖案或輸入相應的字后 ，按一下提取字模按鈕，就會 在下方 提取出 代碼。 紅外遙控 模塊單元電路 設計 圖 紅外遙控器 該遙控器的標準發(fā)射距離為 8 米，配國產(chǎn) 1838 接收頭。應用時實際距離還完全取決于遙控接收頭的靈敏度、電路設計可靠性、中間阻擋物 (如隔膜或 玻璃 或透明材料 )以及使用的環(huán)境因素 [11]。每個按鍵的鍵位碼是不同的，按下按鍵后發(fā)射的紅外光波也是不同的，單片機接收到不同的鍵位碼，顯示不同的圖案和字。碼型結(jié)構(gòu)如下： 圖 編碼方式 引導碼由一個 9ms 的載波波形和 的關(guān)斷時間構(gòu)成，它作為隨后發(fā)射的碼的引，這樣當接收系統(tǒng)是由微處理器構(gòu)成的時候，能更有效地處理碼的接收與檢測及其它各項控制之間的時序關(guān)系。利用脈沖之間的時間間隔來區(qū)分“ 0”和“ 1”。 語音模塊單元電路設計 第 20 頁 共 47 頁 圖 語音電路 通過單片機的 、 、 三個端口分別控制 MISO、 MISI、 SCLK。由主控制芯片產(chǎn)生， 并且被用來同步芯片 MOSI 和 MISO端各自的數(shù)據(jù)輸入和輸出。 ISD1730 的 1 2 2 22 26 腳分別接開關(guān)，來控制語音的音量、語音通道、播放、錄制、擦除。 1 15 接喇叭的正負極。 按鍵操作如下 : 錄音 REC 按住 REC 鍵不放，同時 LED 燈會亮起，此 時對著 MIC 說話，說話內(nèi)容就會錄進 ISD1700 語音芯片里了。 放音 PLAY 有兩種方式，邊沿觸發(fā)和電平觸發(fā)。放音結(jié)束后放音指針指向剛放的段的起始地址處，即再次點按 PLAY鍵還會放剛放完的這段。 快進 FWD 執(zhí)行放音操作前，點按一下此鍵放音指針會指向下一段，按兩下則指向此段后的第二段起始。 擦除 ERASE 單段擦除操作只能對第一段和最后一段有效，當放音指針位于第一段或最后一段時，點按此鍵則會擦除第一段或最后一段。常按此鍵超過 3 秒芯片進入“全部擦除操作模式”，同時 LED 燈閃兩下，繼續(xù)按著此鍵， LED 閃爍 7 下后熄滅，此時松開此 鍵，芯片內(nèi)的語音信息被全部擦除。復位后，放音和錄音指針都指向最后一段，即放音指針指向最后一段起始，錄音指針指向最后一段的最后。 調(diào)音 VOL 點按此鍵可以調(diào)節(jié)芯片輸出聲音的大小。直到聲音最小后，繼續(xù)點按此鍵，每點按一下，聲音增大4db（注：執(zhí)行復位后，聲音輸出為最大）。將程序下到 仿真軟件上的 單片機內(nèi)，通過譯碼器輸入端，依次掃描每一行。將調(diào)試好的程序下到 實物 單片機，在 點陣 上得到想要的結(jié)果 [13]。 單片機 I/O 口分配 由于本設計需要實現(xiàn)功能較多，所以設計了較多的模塊，因此利用了單片機全部 32 個 I/O 口中的 大部分 端口， 結(jié)合電路原理圖 ，為 程序編寫的方便， 給單片機分配端口 如 表 所示 。 void main(void) { io_init()。 //中斷初始化 t0_init()。 void display(void) //單個圖案或字顯示 { uchar i。i16。 P1=zimo[anniu*32+2*i+1]。 delay_50us(30)。 uchar k=0。i16。 P1=0x00。 k=k+1。 k=k+1。 delay_50us(30)。 uchar k=0。i16。 P1=0x00。 P1=zimo[offset+2*(15i)+1]。 delay_50us(30)。 void interrupt0()interrupt 0 { uchar i=0,j=0,k=0,us=0。 for(i=0。i++) //9ms 內(nèi)有高電平認為是干擾 { if(P3amp。 return。0x04))。i4。j8。0x04)。0x04))。0x04) //計算這個高電平的時間 { for(us=0。us++)。