基于單片機的霓虹燈設(shè)計

1、學(xué)校代碼學(xué)號_J10704W9分類號TN7密級公開咸紡即第學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）題目一臺球曲址億虹磁計.（中、英文）N?SU1J?hij2niicrocomj）ute作者姓名專業(yè)名稱_電氣工程及其自動化學(xué)科門類工嘗指導(dǎo)老師提交論文日期二衛(wèi)二璉五月“成績等級評定 # I摘要結(jié)合在大學(xué)四年已經(jīng)學(xué)習(xí)的單片機課程，運用單片機控制芯片STC89C52完成以下設(shè)計要求：用8個發(fā)光二極管（LED燈）模擬設(shè)計一霓虹燈的系統(tǒng)，功能包括：1、8個LED燈能雙向循環(huán)點亮控制，要求循環(huán)的速度可調(diào)；2、實現(xiàn)8個LED燈全滅、全亮功能；3、間隔點亮8個LED中的4個；4、實現(xiàn)8個LED燈閃爍功能，要求閃速頻率可調(diào)；5、

2、可擴展其他功能。本次設(shè)計完成以單片機為核心的電路設(shè)計工作及程序編寫調(diào)試工作；繪制了整體設(shè)計電路圖；對設(shè)計的電路用Protues軟件進(jìn)行了仿真驗證，本文對仿真結(jié)果進(jìn)行分析并對是否符合設(shè)計要求進(jìn)行了說明。通過這一次的畢業(yè)設(shè)計，極大地提高了對單片機應(yīng)用方面的認(rèn)識，對平時的所學(xué)的知識也起到的一個很好的鞏固作用。關(guān)鍵字:單片機；霓虹燈；應(yīng)用AbstractCombinedwiththecourseoffouryearsinuniversitylias,usmgsmgle-chipmicrocomputercontrolchipSTC89C52tocompletethefollowingdesignreq

3、uuements:usingeightliglit-emittmgdiodes(leds)sunulationsystemdesignofaneonlight,featuresmclude:1,8ledscanbidnectionalcucularlightcontrol,requuecuculationspeedisadjustable;2,unplementeightLEDlightscompletelydestioved.thewholefiinction;3,lightupfouroftheeightLEDinterval;4,8LEDlightsflashmgfunctions,re

4、quuesflashfiequencyadjustable;5,canbeextendedtootherfunctions.Tlusdesignwiththesinglecluppiocessoiasthecorecircuitdesignandprogramniuiganddebuggmgwork;Drawtheoveralldesigndiagram;ForthedesignofcircuitsunulationisconductedusingProtiiessoftwarevalidation,thisarticleanalyzethesunulationresultsandmeetst

5、hedesignlequnements.Tluoughthegiaduationdesigntinstune,greatlyimprovedundeistandmgofSCMapplications,fortheusualknowledgealsohaveaveiygoodconsolidateeffectKeywords:SCM;neon;application # IIITOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 1概述11LED概述1 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 1.2

6、方案論證2 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 1.3現(xiàn)代霓虹燈特點2 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 2霓虹燈硬件電路設(shè)計3 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 2.1硬件電路設(shè)計結(jié)構(gòu)圖32控制芯片STC89C523 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 3時鐘電路4 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 2.4按鍵電路5 HYPERLINK l bookm

7、ark18 o Current Document 2.5復(fù)位電路6 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 6霓虹燈電路7 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 2.7電路聯(lián)合調(diào)試8 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 3主程序流程圖及實物焊接9 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 1主程序流程圖9 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 2實物焊接9總結(jié)11 HYP

8、ERLINK l bookmark30 o Current Document 參考文獻(xiàn)12 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 附錄程序源代碼13 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 致謝16咸陽師范學(xué)院2015屆本科畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計）咸陽師范學(xué)院2015屆本科畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計） # 1概述現(xiàn)代單片機的另一種稱呼也叫微控制器，這種微控制器在工業(yè)方面最早應(yīng)用。單片機是由中央處理器一步一步慢慢的演變而來的。單片機最早的設(shè)計構(gòu)思是將很多的CPU和外圍的各種設(shè)備集成在一個芯片中，他可以使使計算機的軟件，

9、硬件更小，使其更容易集成進(jìn)復(fù)雜的設(shè)備中，一般要求系統(tǒng)性能高，體積小。所以本次畢業(yè)設(shè)計也釆用了以單片機為基礎(chǔ)的題目，以來考查一個本科生是否掌握了所學(xué)單片機基本的理論知識與簡單的實際應(yīng)用能力，為將來的工作奠定扎實的基礎(chǔ)，這個課題是指導(dǎo)老師張小青提出，他的要求是：1、8個LED燈能雙向循環(huán)點亮控制，要求循環(huán)的速度可調(diào)；2、實現(xiàn)8個LED燈全滅、全亮功能；3、間隔點亮8個LED中的4個；4、實現(xiàn)8個LED燈閃爍功能，要求閃速頻率可調(diào)；5、可擴展其他功能。意義：采用單片機控制系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計完成。通過對本課題的研究，可以提高關(guān)于單片機方面模擬、數(shù)字電子技術(shù)應(yīng)用的方面能力，提高單片機系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用能力及對新型

10、電子器件的應(yīng)用能力。通過本次的畢業(yè)設(shè)計能夠培養(yǎng)自己獨立分析問題的能力，并且將其完美的解決，培養(yǎng)動手能力與創(chuàng)新能力相結(jié)合的動手能力，相信這在以后的工作生活中也會對我有很大的幫助。1LED概述LED燈，他的別稱也就是發(fā)光二極管，LED燈是一種普通的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它的功能就是電轉(zhuǎn)化為光。半導(dǎo)體的晶片是LED的核心，晶片的一端附在一支架上，一端是負(fù)極，另一端則連接電源的正極。半導(dǎo)體晶片主要是由三部分組成，他的第一部分是P型半導(dǎo)體，在P型半導(dǎo)體里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端就是我們所熟知的N型半導(dǎo)體，它里面充滿了電子，它的中間通常是量子阱。當(dāng)電流通過導(dǎo)線通過于位于其中的晶片的時候，空穴與電子就會快速被推

11、向量子阱，在量子阱內(nèi)空穴與電子發(fā)生一系列的作用，然后就會發(fā)出能量，當(dāng)然是以光的方式。這就是簡單的LED發(fā)光的原理。由于它易于被控制，并且易于實現(xiàn)，一般情況之下，使用壽命長等優(yōu)點，所以被現(xiàn)代社會所廣泛的應(yīng)用。LED可以在單片機的控制之下在預(yù)先準(zhǔn)備好的電子屏幕上顯示出極其復(fù)雜的動畫效果。LED是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體。本次設(shè)計只是簡單的基于單片機的霓虹燈設(shè)計，所以只涉及了讓LED燈按照編程進(jìn)行簡易的亮滅?；趩纹瑱C的霓虹燈設(shè)計基于單片機的霓虹燈設(shè)計具體結(jié)構(gòu)如圖1所示:1.2方案論證方案一:采用目前流行用的STC89C52控制芯片的單片機,對于目前來講，市場生產(chǎn)普遍應(yīng)用，功能強大，便于實

12、現(xiàn)各項設(shè)計要求，各種性價比更為合理方案二:采用FPGA來設(shè)計，也能很好的完成課題，但經(jīng)濟成本太高,性價比過低，而作為畢業(yè)設(shè)計不合理通過兩種方案比較，第一方案為最優(yōu).1.3現(xiàn)代霓虹燈特點高效率霓虹燈相較于傳統(tǒng)的電燈，由于是點燃管內(nèi)的稀有氣體發(fā)光，不同于傳統(tǒng)電燈，通過電能灼燒燈絲，高溫放光，節(jié)省了大量的電能，霓虹燈具有更高的節(jié)能性效率以及效率。溫度低霓虹燈不需要高溫灼燒燈絲發(fā)光，并且具有冷陰極特性，一般的工作溫度在60C以下，所以在各種復(fù)雜的天氣狀況下也能較好地保持工作狀態(tài)。低能耗現(xiàn)代社會是一個科技迅猛發(fā)展的時代，關(guān)于霓虹燈的各項技術(shù)也在不斷地革新，并且由于單片機功能也在日益強大，使霓虹燈的能耗大

13、大降低，霓虹燈的每米燈管耗電量也大大的降低了。這方面的發(fā)展將來或許會給人類一個驚喜。壽命長咸陽師范學(xué)院2015屆本科畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計）咸陽師范學(xué)院2015屆本科畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計） # 霓虹燈的使用壽命是極其漫長的。即使是連續(xù)不斷的使用，據(jù)可靠地調(diào)查顯示，連續(xù)工作1000小時也不是問題。這項優(yōu)勢足以秒殺其他發(fā)光體。靈活多樣由于霓虹燈是由可燒制的玻璃管制成，可以根使用者的意愿，燒制成不同的形狀，對于顏色的選擇，也可以沖入不同的惰性氣體，所以他的形狀和顏色都是多變的，這可真是一個偉大的發(fā)明。2霓虹燈硬件電路設(shè)計2.1硬件電路設(shè)計結(jié)構(gòu)圖整個系統(tǒng)由四個模塊電路組成，分別是按鍵輸入模塊，電源模塊，單片

14、機模塊，霓虹燈顯示模塊。其中按鍵輸入采用5個按鍵，一個復(fù)位按鍵，一個花樣變換按鍵，兩個頻率變換按鍵，以及一個預(yù)留按鍵，以便后續(xù)增加其他的功能。霓虹燈顯示模塊用八個LED燈即可。電源輸入采用普通的家用電源即可。單片機模塊采用性能較高的STC89C52,預(yù)先導(dǎo)入編好的程序。組成一個完整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。圖2硬件電路設(shè)計結(jié)構(gòu)圖2控制芯片STC89C52單片機是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它仍是具有一個完整計算機所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分的單片機還會具有外存。同時集成諸如通訊接口、定時器，實時時鐘等種種的外圍設(shè)備。而現(xiàn)

15、在最強大的單片機系統(tǒng)英至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。STC89C52單片機是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程，亦可擦除只讀存儲器（FPEROM-FlashProgramableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機。該器件釆用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。STC89C52具體介紹如下：主電源引腳（2根）VCC：電源輸入，接+5V電源基于單片機的霓虹燈設(shè)計基于單片機的霓虹燈設(shè)計GND：接地線外接晶振引腳（2根）XTAL1：片內(nèi)振蕩電路的輸入端XTAL

16、2：片內(nèi)振蕩電路的輸出端控制引腳（4根）RST/VPP：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機器周期的高電平將使單片機復(fù)位。ALE/PROG：地址鎖存允許信號PSEN：外部存儲器讀選通信號EA/VPP：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。可編程輸入/輸出引腳（32根）STC89C52單片機有4組8位的可編程I/O口，共32根，每個口有8位（8根引腳）,分別位P0、Pl、P2、P3口。P0：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0P0.7P1：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P1.0P1.7P2：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P2.0P2.7P3：8位準(zhǔn)雙向I/

17、O口線，名稱為P3.0P3.7二111工HH匚、.一I-AiJR圖3STC89C522.3時鐘電路時鐘電路用于MCS-51單片機工作所必需的時鐘信號。時鐘電路有內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式兩種方式。咸陽師范學(xué)院2015屆本科畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計）咸陽師范學(xué)院2015屆本科畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計） # 內(nèi)部時鐘方式單片機STC89C52內(nèi)部有一個高增益反相放大器，引腳TXD和RXD分別是此放大器的輸出端和輸入端。內(nèi)部方式的時鐘電路如圖4所示：其中的定時元件通常釆用石英晶體和電容兩個器件所組成的并聯(lián)諧振回路。電容值的大小可對頻率的大小進(jìn)行調(diào)整，晶體振蕩頻率可以在1.212MHz之間選擇，電容值在530pF

18、之間選擇。極大地方便了使用者的設(shè)計。圖4片內(nèi)時鐘電路單片機MCS-51經(jīng)常被我們所選用的振蕩頻率為12MHz或者6MHz的石英晶體。（二）外部時鐘方式我們這里用到的外部時鐘其實就是使用外部振蕩脈沖信號，經(jīng)常被應(yīng)用于多片單片機同時工作，可以很好地同步。外部振蕩器的信號接至XTAL2,所以，如圖5,XTAL1應(yīng)接地。因為XTAL2端的邏輯電平不是TTL,所以接一個上拉電阻。Tcc圖5外部時鐘電路本設(shè)計只釆用一片單片機，外接震蕩脈沖信號不穩(wěn)定，沒有內(nèi)部時鐘電路實現(xiàn)起來方便易操作，所以本設(shè)計采用片內(nèi)時鐘電路。2.4按鍵電路我們所應(yīng)用的獨立式按鍵就各按鍵相互獨立,各個按鍵都不會相互影響，因此，通過檢測I

19、/O接口線的電平狀態(tài)就可以判斷出是哪個按鍵按下.當(dāng)按鍵未按下時，開關(guān)處于斷開態(tài),P3.0-P3.3都處于高基于單片機的霓虹燈設(shè)計基于單片機的霓虹燈設(shè)計電平，當(dāng)只要有一個按鍵開關(guān)按下時，開關(guān)處于閉合狀態(tài)，四個鍵中一個處于工作狀態(tài).OOOO5圖6按鍵電路2.5復(fù)位電路我們所應(yīng)用的所有單片機在啟動時都需要復(fù)位，以確保系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。單片機系統(tǒng)的主要兩種復(fù)位方式有：手動復(fù)位與上電復(fù)位。（一）上電復(fù)位如圖7所示，上電復(fù)位電路，只要在RST復(fù)位輸入引腳上下接一個電阻到地，再在在RST復(fù)位輸入引腳上接一個電容至Vcc端即可。VCC圖7上電復(fù)位電路（二）手動復(fù)位咸陽師范學(xué)院20

20、15屆本科畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計）咸陽師范學(xué)院2015屆本科畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計） # VCCO10|iF8.2KQRST8051圖8手動復(fù)位電路我們所經(jīng)常應(yīng)用的手動復(fù)位需要人工手動的加入高電平。所釆用的辦法如圖8所示，一般是在正電源Vcc與RST端之間接一個按鈕。當(dāng)按下按鈕時，則Vcc的+5V電平就會直接加到RST端。手動按鈕復(fù)位的電路如圖8所示。手動復(fù)位電路架結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，所以本設(shè)計釆用手動復(fù)位電路。2.6霓虹燈電路如圖9所示的霓虹燈電路，根據(jù)本次設(shè)計要求，并聯(lián)了八個LED燈，并且加入一個上拉電阻以保護、調(diào)整電路，剩下的只需接入其他電路與電源即可。由于LED燈只需少量能量點燃其中悄性氣體即

21、可，所以整個電路的能耗極低，并且在現(xiàn)在的技術(shù)條件下易于實現(xiàn)。所以本次設(shè)計選擇了這個霓虹燈電路。圖9霓虹燈電路基于單片機的霓虹燈設(shè)計基于單片機的霓虹燈設(shè)計SS2.7電路聯(lián)合調(diào)試在protues中繪制電路圖，確保電路圖的止確性的同時，盡量使電路圖簡潔明了，避免不必要的電路圖結(jié)構(gòu)。結(jié)合KeilC中的程序進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試。運行后，1、按下第一個鍵位8個LED燈能雙向循環(huán)點亮，并且循環(huán)的速度可調(diào)；2、按下第二個鍵位，8個LED燈全滅、全亮功能；3、按下第三個鍵位，8個LED中的4個間隔點亮；4按下第四個鍵位、8個LED燈閃爍，并且閃速頻率可調(diào)。在此基礎(chǔ)上添加復(fù)位按鍵，頻率變化后，按復(fù)位鍵后可實現(xiàn)頻率復(fù)原。C

22、2Cl22C*ZZcfRJjMMMPaSADBni.nAorranradPS.I9R1口X1OK2gz:Ara201D1gxQJIR塔嗒-一zaE一ZIZ2SMC23OuR2I0D3:圖10仿真電路咸陽師范學(xué)院2015屆本科畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計）咸陽師范學(xué)院2015屆本科畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計） # 3主程序流程圖及實物焊接3.1主程序流程圖圖11基于單片機的霓虹燈設(shè)計流程圖1、花樣一：8個LED燈能雙向循環(huán)點亮控制；2、花樣二：實現(xiàn)8個LED燈全滅、全亮功能；3、花樣三：間隔點亮8個LED中的4個；4、花樣四：實現(xiàn)8個LED燈閃爍功能。3.2實物焊接根據(jù)上述的原理及電路圖，進(jìn)行實物焊接。在進(jìn)行實物

23、焊接時應(yīng)注意以下兒點：辨別好發(fā)光二極管的極性，杜絕接反的的情況發(fā)生；嚴(yán)格按照電路圖焊接，避免錯焊，漏焊，并且保證電路板焊接效果的整體美觀，簡潔，按鍵易于操作；在焊接時，注意焊錫，避免電路短路的發(fā)生；注意焊接后的保存，避免元器件損傷?；趩纹瑱C的霓虹燈設(shè)計咸陽師范學(xué)院2015屆本科畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計）圖12實物焊接圖在經(jīng)過兒周不懈努力，基本完成了畢業(yè)設(shè)計任務(wù)，通過本設(shè)計鍛煉了我自己的理論與實踐相結(jié)合的能力，也為以后的工作奠定了基石,21世紀(jì)的科技與信息快速發(fā)展時代，任何領(lǐng)域都要用到電子,而單片機是最基礎(chǔ)，是步向其它復(fù)雜芯片的基石基于單片機霓虹燈設(shè)計相對來講簡單些，但是應(yīng)該認(rèn)真對待，因為復(fù)雜是由簡

24、單不斷創(chuàng)新、組合而來的。整個畢業(yè)設(shè)計中，遇到了很多的困難，但都被一一解決，過程中，鍛煉了自己許多的能力，比如我的細(xì)心、耐心和專心，在這次畢業(yè)設(shè)計中學(xué)到很多的東西，有以前不太注意的細(xì)節(jié)，在以后也是必須自己去注意的，也是對四年來所學(xué)知識一個總結(jié)與升華，我明白一個道理，每一次的理論與實踐環(huán)節(jié)來之不易，而這些課題是指導(dǎo)老師深思熟慮,才給設(shè)計的課題然后讓我們通過所學(xué)的單片機知識來做出本次設(shè)計與此同時，我們也隨著閱歷的增長不斷擴充自己的知識層面，明白老師為我們的奉獻(xiàn)。由于畢業(yè)在即，時間略為倉促，錯誤與不妥之處也存在很多，懇請老師批評指正。參考文獻(xiàn)楊梅梅.基于單片機的流水燈設(shè)計J.科協(xié)論壇(下半月),201

25、1,11：61-62劉漢明.用C編程單片機流水燈程序J.電子制作，2013,01:29-31王莉莉，宋冬萍.基于單片機的花式流水燈的設(shè)計J.廣西輕工業(yè)，2011,11：87-88張燦.單片機花樣流水燈設(shè)計J.信息通信，2013.01：47-48俞國亮.MCS-51單片機原理與應(yīng)用M.北京:清華大學(xué)出版社,2008湯秀芹；匡洪麗;馬強.基于SPCE061A的霓虹彩燈控制系統(tǒng)J;遼寧科技大學(xué)學(xué)報;2010年04期游達(dá)章，黃勁.簡易LED點陣漢字顯示控制模塊設(shè)計J.現(xiàn)代顯示,200&(05):劉永春；張鋒；王秀碧.基于單片機的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計A;第三屆全國虛擬儀器大會論文集C;2008年溫武;陳耀華

26、.基于單片機控制的LED燈具智能開關(guān)控制系統(tǒng)J;電腦知識與技術(shù);2010年13期付云強;宋鳳娟;韓來吉.AT89C51單片機在步進(jìn)電動機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用J;煤礦機械;2007年08期顏嚴(yán).照明技術(shù)的革命J;激光與光電子學(xué)進(jìn)展;2002年11期韓黨群，鄧北川.全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽輔導(dǎo)淺析J;西安航空技術(shù)高等專科學(xué)校學(xué)報;2002年01期宋云富.發(fā)光二極管的兒種應(yīng)用N;電子報;2007年溫徳榮.發(fā)光二極管系列產(chǎn)品介紹N;電子報;2001年張毅剛.單片機原理與應(yīng)用設(shè)計M.北京：電子工業(yè)出版社,2008附錄程序源代碼#include#defineunitunsignedint#defineucliarunsignedchar#defineLightP2sbitChose=PlA0;sbitAccelerate=P1A1;sbi