【正文】 霓虹燈控制器 第 14 頁 共 42 頁 附錄 3 印制板圖 霓虹燈控制器 第 15 頁 共 42 頁 基于單片機(jī)控制的霓虹燈控制器 摘要 ： 本設(shè)計(jì)采用 AT89S51 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)霓虹燈的控制。系統(tǒng)由單片機(jī)控制部分和顯示部分組成。顯示部分的 128 個(gè)發(fā)光二極管成 8 行 16 列矩陣式分布。單片機(jī) I/O 口輸出的信號(hào)經(jīng)三極管放大驅(qū)動(dòng)二極管發(fā)光。不同的控制信號(hào)使發(fā)光二極管以不同的方式和花樣顯示。 關(guān)鍵字 ：?jiǎn)纹瑱C(jī) 發(fā)光二極管 矩陣式 Neon Light Controller Based on Singlechip Abstract: This design adopts singlechip AT89S51 to control the neon light. The system is made up of the part of singlechip controller and the part of show. The part of show is 8 lines of 16 row matrix types. Signal from singlechip is enlarged by triode transistor to drive the LBD. The different control signal makes LBD to give out light with the pattern in different way. Keyword: singlechip LBD matrix 霓虹燈控制器 第 16 頁 共 42 頁 目錄 2. 系統(tǒng)設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………………………… .3 設(shè)計(jì)要求 ………………………………………………………………………………… ..3 總體設(shè)計(jì)方案 …………………………………………………………………………… ..3 設(shè)計(jì)思路 ……………………………………………………………………………… ...3 . 2 方案論證與比較 ……………………………………………………………… ... 3 1. 2. 3 系統(tǒng)組成 ……………………………………………………………………… .. 4 …………………………………………………………………………………… .4 顯示部分電路 ……………………………………………………………………………… ..4 控制部分電路 ……………………………………………………………………………… ..5 ………………………………………………………………………………………… .6 程序流程圖 ………………………………………………………………………………… ..6 程序清單 …………………………………………………………………… ……………… .7 4 結(jié)論 ……………………………………………………………………………………………… .7 參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………………………… 7 附錄 1：元器件明細(xì)表 …………………………………………………………………………… 7 附錄 2：程序清單 ………………………………………………………………………………… 8 附錄 3：印制板圖 ……………………………………………………………………………… ..14 霓虹燈控制器 第 17 頁 共 42 頁 3. 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求 ： 設(shè)計(jì) 一個(gè)霓虹燈控制器，控制 128 個(gè) 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(shí)發(fā)出不同的音樂和語音信息。 總體設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)思路 題目要求 設(shè)計(jì)一個(gè)霓虹燈控制器，控制的燈數(shù) 128 個(gè)，并要形成多種圖案和花樣。設(shè)計(jì)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(hào)經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)，形成不同的圖案。 方案論證與比較 1. 顯示部分設(shè)計(jì)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。電路圖如 所示。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(gè) LBD 需要 16 個(gè)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(hào)， p2 和 p0 口做列選信號(hào)，128 個(gè) 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(jì)中。此方案能單獨(dú)控制每一個(gè) 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(jiǎn)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。 4. 驅(qū)動(dòng)部分設(shè)計(jì)方案論證與選擇 方案一、 三極管一級(jí)驅(qū)動(dòng)。由 1 個(gè) 9012 驅(qū)動(dòng)一行 16 個(gè) LBD。正常發(fā)光時(shí)每個(gè) 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(gè)三極管就能提供。當(dāng)一行同時(shí)亮?xí)r能滿足發(fā)光工作要求。當(dāng)一個(gè)燈亮?xí)r，由于亮的時(shí)間非常短不會(huì)對(duì) 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(dòng)，性能穩(wěn)定，效果好，但價(jià)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(dòng)電路簡(jiǎn)單，性價(jià)比高，又能很好完成驅(qū)動(dòng)作用，選擇方案一。 霓虹燈控制器 第 18 頁 共 42 頁 Q11Q22Q33Q44Q55Q66Q77Q015Q 39。79/S C L R10S C K11R C L K12/G13S E R14Q?7 4H C 5 9 5Q11Q22Q33Q44Q55Q66Q77Q015Q 39。79/S C L R10S C K11R C L K12/G13S E R14Q?7 4H C 5 9 5L1 L2 L3 L4L5 L6 L7 L8L1 L2 L3 L4L5 L6 L7 L8R11 0KR21 0KR31 0KR41 0KR51 0KR61 0KR71 0KR81 0KR 2 51 0KR 2 61 0KR 2 71 0KR 2 81 0KR 2 91 0KR 3 01 0KR 3 11 0KR 3 21 0KD A T AN1N2N3 圖 寄存器擴(kuò)展的電路圖 系統(tǒng)組成 系統(tǒng) 總方框圖如圖 所示。 圖 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(jì)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(cuò)亮（ 3）以一列為軸順時(shí)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(cuò)亮（ 6）單個(gè)燈以螺旋方式從最里 圈向外亮（ 7）以相鄰四列及相對(duì)的四列為一組交錯(cuò)亮 。 顯示部分電路 顯示 部分 主要由 128個(gè)貼片發(fā)光二極管分成 8圈，每圈 16個(gè)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(gè) LED的陽極連接 在一起 引出 8行輸出 分別接單片機(jī) I/O口的 ～ ； 每列 8個(gè) LED的陰極連接 在一起 引出 16列輸出 分別接單片機(jī) ～ ～ 。電路圖如圖２ .１所示。 顯示部分 單片機(jī) 霓虹燈控制器 第 19 頁 共 42 頁 圖 顯示部分電路圖 控制部分電路 控制部分 主要是由單片機(jī)最小系統(tǒng)完成。采用了 1個(gè) AT89S51單片機(jī)， 2個(gè) 74HC373鎖存器， 12M晶陣和一些相應(yīng)的電阻，插座。 驅(qū)動(dòng)部分的 8個(gè) 9012三極管也接到了此部分。使用 P1口的 8個(gè)輸出信號(hào)做 8行的選通信號(hào)，使用 P0和 P2口的 16個(gè)輸出信號(hào)做列的控制信號(hào)，單獨(dú)控制每圈的 16個(gè) LED。輸出信號(hào)經(jīng) 9012放大后驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管。電路圖如圖 所示。 D 13 D 14 D 15 D 16 D 17 D 18 D 1ED 19 D 1A D 1FD 1B D 1C D 1DD 12D 10 D 11D 23 D 24 D 25 D 26 D 27 D 28 D 29 D 2A D 2B D 2C D 2D D 2E D 2FD 22D 20 D 21D 33 D 34 D 35 D 36 D 37 D 38 D 39 D 3A D 3B D 3C D 3D D 3E D 3FD 32D 30 D 31D 43 D 44 D 45 D 46 D 47 D 48 D 49 D 4A D 4B D 4C D 4D D 4E D 4FD 42D 40 D 41D 53 D 54 D 55 D 56 D 57 D 58 D 59 D 5A D 5B D 5C D 5D D 5E D 5FD 52D 50 D 51D 63 D 64 D 65 D 66 D 67 D 68 D 69 D 6A D 6B D 6C D 6D D 6E D 6FD 62D 60 D 61D 73 D 74 D 75 D 76 D 77 D 78 D 79 D 7A D 7B D 7C D 7D D 7E D 7FD 72D 70 D 71D 83 D 84 D 85 D 86 D 87 D 88 D 89 D 8A D 8B D 8C D 8D D 8E D 8FD 82D 80 D 81123456789101112131415161718192021222324J4C O N 24C 10C 11C 12C 13C 14C 15C 16C 17C 20C 21C 22C 23C 24C 25C 26C 27Q 1EQ 2EQ 3EQ 4EQ 5EQ 6EQ 7EQ 8EQ 1EQ 2EQ 3EQ 4EQ 5EQ 6EQ 7EQ 8EC10C11C12C13C14C15C16C17C20C21C22C23C24C25C26C27霓虹燈控制器 第 20 頁 共 42 頁 圖 控制部分電路圖 程序流程圖 E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10U2A T 89S 51S12MC130p FC230p FK B 1K B 2K B 3K B 4K B 5X T A L 1X T A L 2K B 6K B 7K B 8123456789J3C O N 9K B 1K B 2K B 3K B 4K B 5K B 6K B 7K B 8V C CX T A L 1X T A L 2V C C123456J2S 51_I S PM O S IM I S OR E S E TS C KV C CGNDM O S IM I S OS C KR E S E T1