單片機(jī)霓虹燈控制

1、遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學(xué)學(xué) 單片機(jī)及接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)單片機(jī)及接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)（論文）（論文）題目：題目： 霓虹燈控制器的設(shè)計(jì)霓虹燈控制器的設(shè)計(jì) 院（系）：院（系）： 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 專業(yè)班級：專業(yè)班級： 學(xué)學(xué) 號：號： 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 教師職稱：教師職稱： 起止時(shí)間：起止時(shí)間：2013.07.03-2013.07.12單片機(jī)及接口技術(shù)路課程設(shè)計(jì)（論文）I課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評語課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評語院（系）：電子與信息工程學(xué)院 教研室：通信工程教研室學(xué) 號100404038學(xué)生姓名劉峰專業(yè)班級電子 102課程設(shè)計(jì)（論 文）題 目霓

2、虹燈控制器的設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù)：1、以單片機(jī)為控制核心設(shè)計(jì)霓虹燈控制器。2、可用按鍵設(shè)置顯示方式。3、霓虹燈采用無觸點(diǎn)開關(guān)控制。設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、分析設(shè)計(jì)要求，明確性能指標(biāo)；查閱資料、設(shè)計(jì)方案分析對比。2、論證并確定合理的總體設(shè)計(jì)方案，繪制總體結(jié)構(gòu)框圖，分析工作原理。3、完成各單元具體電路的設(shè)計(jì)：單片機(jī)最小系統(tǒng)、顯示等電路。包括元器件選擇、工作原理分析。4、寫出程序流程圖及匯編源程序。5、完成課程設(shè)計(jì)說明書。指導(dǎo)教師評語及成績 平時(shí)成績（20%）： 論文成績（60%）： 答辯成績（20%）： 總成績 ： 指導(dǎo)教師簽字： 學(xué)生簽字： 年 月 日單片機(jī)及接口技術(shù)路課程設(shè)計(jì)（論文）II摘

3、要這次的課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)霓虹燈控制器，并且可以通過按鍵開控制霓虹燈的閃爍方式。隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場合可以看到彩色霓虹燈。LED 彩燈由于其豐富的燈光色彩，低廉的造價(jià)以及控制簡單等特點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，用彩燈來裝飾街道和城市建筑物已經(jīng)成為一種時(shí)尚。本設(shè)計(jì)是以單片機(jī) AT89C51 為核心控制用 8 個(gè)發(fā)光二極管代替霓虹燈并進(jìn)行5 種閃爍方式的變換。本次采用的方案主要是通過對基于單片機(jī)的多控制、多閃爍方式的 LED 彩燈循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，來達(dá)到本設(shè)計(jì)的要求。利用時(shí)鐘電路、復(fù)位電路即單片機(jī)最小系統(tǒng)以及按鍵控制電路來控制單片機(jī)，進(jìn)而控制霓虹燈的輸出閃爍方式。最終對設(shè)計(jì)的結(jié)

4、果進(jìn)行仿真，觀察 LED 發(fā)光二極管的閃爍方式以及規(guī)律。關(guān)鍵詞：AT89C51；最小系統(tǒng)；發(fā)光二極管；閃爍方式單片機(jī)及接口技術(shù)路課程設(shè)計(jì)（論文）III目 錄第 1 章 設(shè)計(jì)方案論證 .11.1 霓虹燈控制器的設(shè)計(jì)意義 .11.2 本文設(shè)計(jì)要求及參數(shù)要求 .11.3 總體設(shè)計(jì)方案 .2第 2 章 硬件各單元電路設(shè)計(jì) .32.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) .32.2 LED 彩燈顯示電路設(shè)計(jì) .42.3 按鍵控制電路設(shè)計(jì) .5第 3 章 軟件程序設(shè)計(jì)及仿真 .63.1 工作在方式三時(shí)的輸出情況仿真 .63.2 源程序清單 .7第 4 章 設(shè)計(jì)總結(jié) .11參考文獻(xiàn) .12附錄 1.13附錄 2.14單片機(jī)

5、及接口技術(shù)路課程設(shè)計(jì)（論文）1第 1 章 設(shè)計(jì)方案論證1.1 霓虹燈控制器的設(shè)計(jì)意義隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場合可以看到彩色霓虹燈。LED 彩燈由于其豐富的燈光色彩，低廉的造價(jià)以及控制簡單等特點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，用彩燈來裝飾街道和城市建筑物已經(jīng)成為一種時(shí)尚。但目前市場上各式樣的 LED 彩燈控制器大多數(shù)用全硬件電路實(shí)現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能單一，這樣一旦制作成品只能按照固定的模式閃亮，不能根據(jù)不同場合、不同時(shí)間段的需要來調(diào)節(jié)亮燈時(shí)間、模式、閃爍頻率等動(dòng)態(tài)參數(shù)。這種彩燈控制器結(jié)構(gòu)往往有芯片過多、電路復(fù)雜、功率損耗大等缺點(diǎn)。此外從功能效果上看，亮燈模式少而且樣式單調(diào)，缺乏用戶可操作

6、性，影響彩燈效果，因此有必要對現(xiàn)有的彩燈控制器進(jìn)行改進(jìn)。1.2 本文設(shè)計(jì)要求及參數(shù)要求設(shè)計(jì)要求：1、利用單片機(jī)控制霓虹燈的點(diǎn)亮；2、根據(jù)鍵盤的不同控制要求，實(shí)現(xiàn)霓虹燈的不同顏色燈的點(diǎn)亮、霓虹燈的輪流點(diǎn)亮閃爍、順序閃爍等；設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、分析設(shè)計(jì)要求，明確性能指標(biāo)；查閱資料、設(shè)計(jì)方案分析對比。2、論證并確定合理的總體設(shè)計(jì)方案，繪制總體結(jié)構(gòu)框圖，分析工作原理。3、完成各單元具體電路的設(shè)計(jì)：單片機(jī)最小系統(tǒng)、顯示等電路。包括元器件選擇、工作原理分析。4、寫出程序流程圖及匯編源程序。5、完成課程設(shè)計(jì)說明書。單片機(jī)及接口技術(shù)路課程設(shè)計(jì)（論文）2單片機(jī)及接口技術(shù)路課程設(shè)計(jì)（論文）31.3 總體設(shè)計(jì)方案本方案主

7、要是通過對基于單片機(jī)的多控制、多閃爍方式的 LED 彩燈循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，來達(dá)到本設(shè)計(jì)的要求。其硬件構(gòu)成框圖如圖 1.1 所示，以單片機(jī)為核心控制，由單片機(jī)最小系統(tǒng)（時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、電源） 、按鍵控制電路、LED 發(fā)光二極管和 5V 直流電源電路組成。此設(shè)計(jì)方案中單片機(jī)的 P1 口接 5 路按鍵控制電路，實(shí)現(xiàn)彩燈花型的切換功能；單片機(jī)的 P3.7 引腳接上一個(gè)按鈕開關(guān)以實(shí)現(xiàn)對彩燈閃爍頻率的控制，即實(shí)現(xiàn)了快慢兩種節(jié)拍實(shí)現(xiàn)花型的變換；單片機(jī)上的 P2 口接八路 LED 發(fā)光二極管組成彩燈電路，顯示彩燈循環(huán)情況。時(shí)鐘電路復(fù)位電路按鍵控制電路LED 彩燈AT89C51 單片機(jī)5V 直流電源電路圖 1

8、.1 總體設(shè)計(jì)方案框圖單片機(jī)及接口技術(shù)路課程設(shè)計(jì)（論文）4第 2 章 硬件各單元電路設(shè)計(jì)2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)包括時(shí)鐘電路與復(fù)位電路。時(shí)鐘電路：本系統(tǒng)采用單片機(jī)內(nèi)部方式產(chǎn)生時(shí)鐘信號，用于外接一個(gè)12MHz 石英晶體振蕩器和 2 個(gè) 30pF 微調(diào)電容，構(gòu)成穩(wěn)定的的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部的時(shí)鐘電路。復(fù)位電路：確定單片機(jī)工作的起始狀態(tài)，完成單片機(jī)的啟動(dòng)過程。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)按鍵復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用手動(dòng)按鍵復(fù)位，該復(fù)位方式同樣具有上電自動(dòng)復(fù)位功能。電路如圖 2.1 所示。XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/A

9、D039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51X1CRYSTALC133pFC233pF

10、+5vC322uFR1330R2330圖 2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖 單片機(jī)及接口技術(shù)路課程設(shè)計(jì)（論文）5單片機(jī)及接口技術(shù)路課程設(shè)計(jì)（論文）62.2 LED 彩燈顯示電路設(shè)計(jì)LED 彩燈顯示電路實(shí)際上是由 8 個(gè)發(fā)光二極管和 8 個(gè)電阻構(gòu)成的電路。發(fā)光二極管與電阻對應(yīng)串聯(lián),然后接在與之相對應(yīng)的 P2 口上。通過軟件編程對 P2 口輸出高低電平來實(shí)現(xiàn)不同的閃爍花型。由于發(fā)光二極管的導(dǎo)通電壓一般為 1.7V 以上，另外，他的工作電流根據(jù)型號不同一般為 1mA 到 30mA，電阻選擇范圍 100歐姆3 千歐姆在此我們這里選用 330 歐姆的電阻。其電路原理如圖 2.2 所示：圖 2.2 彩燈顯示電

11、路原理圖XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1

12、326P2.6/A1427U1AT89C51+5VD1LED-YELLOWD2LED-YELLOWD3LED-YELLOWD4LED-YELLOWD5LED-YELLOWD6LED-YELLOWD7LED-YELLOWD8LED-YELLOWR3330R4330R5330R6330R7330R8330R9330R10330單片機(jī)及接口技術(shù)路課程設(shè)計(jì)（論文）72.3 按鍵控制電路設(shè)計(jì)按鍵控制電路是由 5 個(gè)按鍵開關(guān)構(gòu)成的。如圖 2.3 所示：當(dāng)按鍵 K1 按下時(shí)，LED 彩燈為第一種閃爍方式，即彩燈按從上到下被點(diǎn)亮；當(dāng)按鍵 K2 按下時(shí)，LED 彩燈為第二種閃爍方式，即彩燈從上到下依次點(diǎn)亮后，再

13、從下到上依次熄滅；當(dāng)按鍵 K3 按下時(shí)，LED 彩燈為第三種閃爍方式，即彩燈每隔一個(gè)交替閃爍；當(dāng)按鍵 K4 按下時(shí)，LED 彩燈為第四種閃爍方式，即彩燈上下同時(shí)向中間依次被點(diǎn)亮；當(dāng)按鍵 K5 按下時(shí)，LED 彩燈為第五種閃爍方式，即上下彩燈被點(diǎn)亮，其他彩燈由下到上依次閃爍點(diǎn)亮。圖 2.3 按鍵控制電路原理圖XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.

14、67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51+5VK1K2K3K4K5單片機(jī)及接口技術(shù)路課程設(shè)計(jì)（論文）8第 3 章 軟件程序設(shè)計(jì)及仿真3.1 工作在方式三時(shí)的輸出情況仿真本系統(tǒng)的調(diào)試是把在 Keil 里面寫好的程序通過編譯不出現(xiàn)任何錯(cuò)誤后將生成的后綴名為.HEX 的文件加載到 AT89C51 單片

15、機(jī)中。接下來我們將在 Proteus 軟件進(jìn)行軟硬件結(jié)合的調(diào)試。當(dāng)按鍵 K3 按下時(shí)，此時(shí)工作為第三種閃爍方式，即霓虹燈交替被點(diǎn)亮。XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.

16、7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51X1CRYSTALC133pFC233pF+5V+5v+5V+5VC322uFK6R1330R2330K1K2K3K4K5D1LED-YELLOWD2LED-YELLOWD3LED-YELLOWD4LED-YELLOWD5LED-YELLOWD6LED-YELLOWD7LED-YELLOWD8LED-YELLOWR3330R4330R5330R6330R7330R8330R9330R10330圖 3.1 方式三時(shí)的輸出仿真圖單片

17、機(jī)及接口技術(shù)路課程設(shè)計(jì)（論文）9單片機(jī)及接口技術(shù)路課程設(shè)計(jì)（論文）103.2 源程序清單ORG 0000HLJMP MAINORG 0040HMAIN:MOV P1,#0FFHMOV A,P1CJNE A,#11111110b,S1LCALL K1S1:CJNE A,#11111101b,S2LCALL K2S2:CJNE A,#11111011b,S3LCALL K3S3:CJNE A,#11110111b,S4LCALL K4S4:CJNE A,#11101111b,MAINLCALL K5LJMP MAINK1:MOV A,#01111111bC1:RL AMOV P2,ALCALL D

18、elayJNB P1.1,K2JNB P1.2,K3JNB P1.3,K4JNB P1.4,ZLJMP C1K2:MOV P2,#0FEHLCALL DelayMOV P2,#0FCHLCALL DelayMOV P2,#0F8H單片機(jī)及接口技術(shù)路課程設(shè)計(jì)（論文）11LCALL DelayMOV P2,#0F0HLCALL DelayMOV P2,#0E0HLCALL DelayMOV P2,#0C0HLCALL DelayMOV P2,#80HLCALL DelayMOV P2,#00HLCALL DelayMOV P2,#80HLCALL DelayMOV P2,#0C0HLCALL De

19、layMOV P2,#0E0HLCALL DelayMOV P2,#0F0HLCALL DelayMOV P2,#0F8HLCALL DelayMOV P2,#0FCHLCALL DelayMOV P2,#0FEHLCALL DelayMOV P2,#0FFHLCALL DelayLJMP MAINZ: LJMP K5K3:MOV P2,#55HLCALL DelayMOV P2,#0AAHLCALL DelayMOV P2,#0FFH單片機(jī)及接口技術(shù)路課程設(shè)計(jì)（論文）12LJMP MAINK4:MOV P2,#01111110BLCALL DelayMOV P2,#00111100BLCAL

20、L DelayMOV P2,#00011000BLCALL DelayMOV P2,#00000000BLCALL DelayMOV P2,#10000001BLCALL DelayMOV P2,#11000011BLCALL DelayMOV P2,#11100111BLCALL DelayMOV P2,#11111111BLCALL DelayLJMP MAINK5:MOV P2,#01111110BLCALL DelayMOV P2,#10111111BLCALL DelayMOV P2,#01111110BLCALL DelayMOV P2,#10011111BLCALL DelayM

21、OV P2,#01111110BLCALL DelayMOV P2,#10001111BLCALL DelayMOV P2,#01111110BLCALL DelayMOV P2,#10000111BLCALL Delay單片機(jī)及接口技術(shù)路課程設(shè)計(jì)（論文）13MOV P2,#01111110BLCALL DelayMOV P2,#10000011BLCALL DelayMOV P2,#01111110BLCALL DelayMOV P2,#10000001BLCALL DelayMOV P2,#00HLCALL DelayMOV P2,#0FFHLCALL Delay MOV P2,#00HL

22、CALL DelayMOV P2,#0FFHLCALL Delay LJMP MAINDelay: JNB P3.0,D1MOV R5,#01HLJMP D5D1:MOV R5,#04HD5:MOV R6,#0FFHD6:MOV R7,#0FFHD7:NOPDJNZ R7,D7DJNZ R6,D6DJNZ R5,D5RETEND單片機(jī)及接口技術(shù)路課程設(shè)計(jì)（論文）14第 4 章 設(shè)計(jì)總結(jié)本次設(shè)計(jì)的是一個(gè)霓虹燈控制器，要求能夠運(yùn)用開關(guān)按鍵控制霓虹燈的閃爍方式，在本次設(shè)計(jì)中采用了發(fā)光二極管代替了霓虹燈來顯示輸出的閃爍方式。隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場合可以看到彩色霓虹燈。LED 彩燈由

23、于其豐富的燈光色彩，低廉的造價(jià)以及控制簡單等特點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，用彩燈來裝飾街道和城市建筑物已經(jīng)成為一種時(shí)尚。本次設(shè)計(jì)采用了 AT89C51 單片機(jī)的最小系統(tǒng)即時(shí)鐘電路與復(fù)位電路，通過 5 個(gè)開關(guān)按鍵來控制 8 個(gè)發(fā)光二極管的閃爍方式，形成了 5 種不同的閃爍方式。并且本設(shè)計(jì)針對第三種閃爍方式進(jìn)行了仿真，得出 8 個(gè)發(fā)光二極管的交替間隔閃爍，與預(yù)期的結(jié)果相符合，證明了設(shè)計(jì)的正確性。這進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，當(dāng)真正涉及到自己解決實(shí)際問題時(shí)才感到知識(shí)的匱乏，才深深的感受到知識(shí)的重要性以及理論與實(shí)踐結(jié)合的重要意義。 單片機(jī)及接口技術(shù)路課程設(shè)計(jì)（論文）15參考文獻(xiàn)1 張毅剛編著單片機(jī)原理及應(yīng)用高等教育出版社 2009.5 2 李朝青編著單片機(jī)原理及接口技術(shù)北京人民郵電出版社，2006,10,01。 3 李廣弟編著單片機(jī)基礎(chǔ)北京航天航空出版社，2006,01。4 陳海宴編著51 單片機(jī)原理及應(yīng)用北京航空航天大學(xué)出版社 1996.75 李平編著單片機(jī)入門與開發(fā)機(jī)械工業(yè)出版社，