单片机霓虹灯控制

辽宁工业大学

单片机及接口技术课程设计（论文）题目：霓虹灯控制器的设计

院（系）：电子与信息工程学院

专业班级：

学号：

学生姓名：

指导教师：

教师职称：

起止时间：2013.07.03---2013.07.12

课程设计（论文）任务及评语

学号100404038 学生姓名刘峰专业班级电子102

课程设计（论

文）题目

霓虹灯控制器的设计

课程设计（论文）任务设计任务：

1、以单片机为控制核心设计霓虹灯控制器。

2、可用按键设置显示方式。

3、霓虹灯采用无触点开关控制。

设计内容：

1、分析设计要求，明确性能指标；查阅资料、设计方案分析对

比。

2、论证并确定合理的总体设计方案，绘制总体结构框图，分析

工作原理。

3、完成各单元具体电路的设计：单片机最小系统、显示等电路。包括元器件选择、工作原理分析。

4、写出程序流程图及汇编源程序。

5、完成课程设计说明书。

指导教师评

语及成绩

平时成绩（20%）：论文成绩（60%）：

答辩成绩（20%）：总成绩：

指导教师签字：学生签字：

年月日

摘要

这次的课程设计的任务是设计一个霓虹灯控制器，并且可以通过按键开控制霓虹灯的闪烁方式。随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。LED彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。

本设计是以单片机AT89C51为核心控制用8个发光二极管代替霓虹灯并进行5种闪烁方式的变换。本次采用的方案主要是通过对基于单片机的多控制、多闪烁方式的LED彩灯循环系统的设计，来达到本设计的要求。利用时钟电路、复位电路即单片机最小系统以及按键控制电路来控制单片机，进而控制霓虹灯的输出闪烁方式。

最终对设计的结果进行仿真，观察LED发光二极管的闪烁方式以及规律。

关键词：AT89C51；最小系统；发光二极管；闪烁方式

目录

第1章设计方案论证 (1)

1.1霓虹灯控制器的设计意义 (1)

1.2本文设计要求及参数要求 (1)

1.3总体设计方案 (2)

第2章硬件各单元电路设计 (3)

2.1单片机最小系统设计 (3)

2.2LED彩灯显示电路设计 (4)

2.3按键控制电路设计 (5)

第3章软件程序设计及仿真 (6)

3.1工作在方式三时的输出情况仿真 (6)

3.2源程序清单 (7)

第4章设计总结 (11)

参考文献 (12)

附录1 (13)

附录2 (14)

第1章设计方案论证

1.1霓虹灯控制器的设计意义

随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。LED 彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但目前市场上各式样的LED彩灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一旦制作成品只能按照固定的模式闪亮，不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。这种彩灯控制器结构往往有芯片过多、电路复杂、功率损耗大等缺点。此外从功能效果上看，亮灯模式少而且样式单调，缺乏用户可操作性，影响彩灯效果，因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。

1.2本文设计要求及参数要求

设计要求：1、利用单片机控制霓虹灯的点亮；

2、根据键盘的不同控制要求，实现霓虹灯的不同颜色灯的点亮、霓虹灯的轮流点亮闪烁、顺序闪烁等；

设计内容：

1、分析设计要求，明确性能指标；查阅资料、设计方案分析对比。

2、论证并确定合理的总体设计方案，绘制总体结构框图，分析工作原理。

3、完成各单元具体电路的设计：单片机最小系统、显示等电路。包括元器件选择、工作原理分析。

4、写出程序流程图及汇编源程序。

5、完成课程设计说明书。

1.3总体设计方案

本方案主要是通过对基于单片机的多控制、多闪烁方式的LED彩灯循环系统的设计，来达到本设计的要求。其硬件构成框图如图1.1所示，以单片机为核心控制，由单片机最小系统（时钟电路、复位电路、电源）、按键控制电路、LED 发光二极管和5V直流电源电路组成。此设计方案中单片机的P1口接5路按键控制电路，实现彩灯花型的切换功能；单片机的P3.7引脚接上一个按钮开关以实现对彩灯闪烁频率的控制，即实现了快慢两种节拍实现花型的变换；单片机上的P2口接八路LED发光二极管组成彩灯电路，显示彩灯循环情况。

时钟电路复位电路

按键控制电路

LED彩灯AT89C51单片机

5V直流电源电路

图1.1 总体设计方案框图

第2章硬件各单元电路设计

2.1单片机最小系统设计

单片机最小系统包括时钟电路与复位电路。

时钟电路：本系统采用单片机内部方式产生时钟信号，用于外接一个12MHz石英晶体振荡器和2个30pF微调电容，构成稳定的的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部的时钟电路。

复位电路：确定单片机工作的起始状态，完成单片机的启动过程。单片机系统的复位方式有上电自动复位和手动按键复位。本设计采用手动按键复位，该复位方式同样具有上电自动复位功能。电路如图2.1所示。

图2.1单片机最小系统原理图

2.2 LED 彩灯显示电路设计

LED 彩灯显示电路实际上是由8个发光二极管和8个电阻构成的电路。发光二极管与电阻对应串联,然后接在与之相对应的P2口上。通过软件编程对P2口输出高低电平来实现不同的闪烁花型。由于发光二极管的导通电压一般为1.7V 以上，另外，他的工作电流根据型号不同一般为1mA 到30mA ，电阻选择范围100欧姆～3千欧姆在此我们这里选用330欧姆的电阻。其电路原理如图2.2所示：

图2.2 彩灯显示电路原理图

XTAL218

XTAL119

ALE 30EA 31

PSEN 29RST 9

P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78

P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD

17

P3.6/WR 16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51+5V

D1

LED-YELLOW

D2

LED-YELLOW

D3

LED-YELLOW

D4

LED-YELLOW

D5

LED-YELLOW

D6

LED-YELLOW

D7

LED-YELLOW

D8

LED-YELLOW

R3

330

R4

330

R5

330

R6

330

R7

330

R8

330

R9

330

R10

330