基于51单片机的霓虹灯

实训报告基于单片机的霓虹灯设计

姓名：xxx

学号：xxxxxxxxxxxxxxx

2012/5/31

1.模块功能简介

1.1 STC89C52单片机及其引脚说明

89C52是一种高性能低功耗的采用CMOS工艺制造的8位微控制器，它提供下列标准特征：4K字节的程序存储器，128字节的RAM,32条I/O线，2个16位定时器/计数器, 一个5中断源两个优先级的中断结构，一个双工的串行口, 片上震荡器和时钟电路。

引脚说明：

·V CC：电源电压

·GND:地

·P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，作为输出口用时，每个引脚能驱动8个TTL 逻辑门电路。当对0端口写入1时，可以作为高阻抗输入端使用。

当P0口访问外部程序存储器或数据存储器时，它还可设定成地址数据总线复用的形式。在这种模式下，P0口具有内部上拉电阻。

在EPROM编程时，P0口接收指令字节，同时输出指令字节在程序校验时。程序校验时需要外接上拉电阻。

·P1口：P1口是一带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1口的输出缓冲能接受或输出4个TTL 逻辑门电路。当对P1口写1时，它们被内部的上拉电阻拉升为高电平，此时可以作为输入端使用。当作为输入端使用时，P1口因为内部存在上拉电阻，所以当外部被拉低时会输出一个低电流（I IL）。

·P2口：P2是一带有内部上拉电阻的8位双向的I/O端口。P2口的输出缓冲能驱动4个TTL逻辑门电路。当向P2口写1时，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可以用作输入口。作为输入口，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出电流（I IL）。

P2口在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如MOVX ＠ DPTR）时，P2口送出高8位地址数据。在这种情况下，P2口使用强大的内部上拉电阻功能当输出1时。当利用8位地址线访问外部数据存储器时（例MOVX ＠R1）,P2口输出特殊功能寄存器的内容。

当EPROM编程或校验时，P2口同时接收高8位地址和一些控制信号。

·P3口：P3是一带有内部上拉电阻的8位双向的I/O端口。P3口的输出缓冲能驱动4个TTL逻辑门电路。当向P3口写1时，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可以用作输入口。作为输入口，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出电流（I IL）。

·RST:复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。

·ALE/PROG:当访问外部存储器时，地址锁存允许是一输出脉冲，用以锁存地址的低8位字节。当在Flash编程时还可以作为编程脉冲输出（PROG）。

一般情况下，ALE是以晶振频率的1/6输出，可以用作外部时钟或定时目的。但也要注意，每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。

·PSEN：程序存储允许时外部程序存储器的读选通信号。当AT89C52执行外部程序存储器的指令时，每个机器周期PSEN两次有效，除了当访问外部数据存储器时，PSEN将跳过两个信号。

·EA/V PP:外部访问允许。为了使单片机能够有效的传送外部数据存储器从0000H到FFFH单元的指令，EA必须同GND相连接。需要主要的是，如果加密位1被编程，复位时EA端会自动内部锁存。当执行内部编程指令时，EA应该接到V CC端。

·XTAL1：振荡器反相放大器以及内部时钟电路的输入端。

·XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。

1.2 单片机的最小系统电路

本次实训用到的晶振为12M，30PF的无极性电容两个，主要作用是帮助振荡器起振，晶体的振荡频率范围是1.2～13MHZ。晶体振荡频率高，则系统的时钟频率也高，单片机运行的速度也就越快在最小系统中用到一个轻触按键,用于单片机的复位,接单片机的第9脚.

单片机最小系统连线如图1所示：

图1 单片机最小系统

1．3电路中的发光二极管的接法共阳接法

主控模块采用的是AT89S52单片机，AT89S52是一个8位单片机，片内ROM全部采用FLASH ROM 技术，与MCS-51系列完全兼容，它能以3V的超低电压工作，晶振时钟最高可达24MHz。AT89S52是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，有4个八位的并行双向I/O端口，分别记作P0、P1、P2、P3。第31引脚需要接高电位使单片机选用内部程序存储器；第9引脚是复位引脚，要接一个上电手动复位电路；第40脚为电源端VCC，接+5V电源，第20引脚为接地端VSS，通常在VCC和VSS引脚之间接0.1μF高频滤波电容。第18、19脚之间接上一个12MHz的晶振为单片机提供时钟信号。芯片与电路图：LED发光二极管如图3所示：

图3 LED发光二极管连接图

1．4 LED发光二极管

LED发光二极采用共阳接法,由于单片机I/O口输出功率比较小.如果把发光二极管阳极接在I/O

口的话,会导致二极管亮度不够.共阳接法使得发光二极管获得比较大的功率。

实训中用到16个470欧的电阻,起到限流的作用,保护LED发光二极管。

该霓虹灯是以单片机AT89S52为核心来完成的,在硬件电路中采用P2口作为8位LED数码管的驱动接口。单片机的八个输出端P0口同时又用来控制数码管的显示。8个三极管，再接于数码管阳极用于驱动数码管。因为共阳的LED数码管它的驱动电流是分开的,在单片机进行动态扫描的时候不会影响彼此的电流,故该电路中的8位LED数码管均用共阳极的数码管。在8位LED显示时,为了简化电路,降低成本,8个LED显示器共用一个8位的I/O, 8位LED数码管的位选线分别由相应的端口控制,而将其相应的段选线并联在一起,由一个8位的I/O口控制,即P0口。

主控模块采用的是AT89S52单片机，AT89S52是一个8位单片机，片内ROM全部采用FLASH ROM 技术，与MCS-51系列完全兼容，它能以3V的超低电压工作，晶振时钟最高可达24MHz。AT89S52是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，有4个八位的并行双向I/O端口，分别记作P0、P1、P2、P3。第31引脚需要接高电位使单片机选用内部程序存储器；第9引脚是复位引脚，要接一个上电手动复位电路；第40脚为电源端VCC，接+5V电源，第20引脚为接地端VSS，通常在VCC和VSS引脚之间接0.1μF高频滤波电容。第18、19脚之间接上一个12MHz的晶振为单片机提供时钟信号。

2 方案要求

2．1 课题设计要求、系统方案介绍

设计一个霓虹灯，采用LED模拟，要有多重花样.

用单片机的P0口控制8盏发光二级管，P2口控制8盏发光二级管，P1口控制一个共阳数码管。P0,P2口控制的 16盏灯排成4×4矩阵，数码管显示灯的花样种类，方案中总共有12种花样，数码管显示数字为0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，H,F。在设计的过程中，P0口要加上上拉电阻，这是单片机系统内部决定的。在方案中用到三个按键，按键S1是单片机复位键，按键S2是中断控制灯的闪亮速度，按键S3是选择灯的花样，按键每按下一次，切换花样一次。

3单片机的选择

方案一:

8031芯片内部无ROM,需要外扩程序存储器,由此造成电路焊接的困难,况且使用8031还需要另外购买其他的芯片,从而造成成本较高,性价比低。

方案二:

89C51芯片内部有ROM,且片内ROM全部采用Flash ROM,它能于3V的超低压工作,与MCS-51系列单片机完全兼容,但是其不具备ISP在线编程技术,需把程序编写好以后再放到编程器中烧写，才可以进行硬件电路的调试，倘若程序编写出现问题，调试电路