基于单片机的霓虹灯控制系统设计

目录

0. 前言.................................................... 错误！未定义书签。

1. 总体方案设计............................................ 错误！未定义书签。

2. 硬件电路的设计.......................................... 错误！未定义书签。

2.1 单片机系统......................................... 错误！未定义书签。

2.2 LED概述............................................ 错误！未定义书签。

2.3 外部时钟方式电路................................... 错误！未定义书签。

2.4 手动复位电路....................................... 错误！未定义书签。

2.5 霓虹灯控制电路..................................... 错误！未定义书签。

3 软件设计................................................. 错误！未定义书签。

3.1中断服务流程........................................ 错误！未定义书签。

3.2霓虹灯控制电路流程 ................................. 错误！未定义书签。

4.联合调试................................................. 错误！未定义书签。

5. 课设小结及进一步设想.................................... 错误！未定义书签。参考文献................................................... 错误！未定义书签。附录I 元件清单........................................... 错误！未定义书签。附录II 整体电路图......................................... 错误！未定义书签。附录III 源程序清单....................................... 错误！未定义书签。

基于单片机的霓虹灯控制系统设计

基于单片机的霓虹灯控制系统设计

摘要：本文主要设计一个基于单片机的霓虹灯控制系统。以AT89C51单片机为控制核心电路，应用片内定时器实现对霓虹灯的控制。该系统由单片机的控制部分和显示部分组成，运用中断定时器控制发光二极管（或LED），使其产生有规律的闪烁和移动。

关键字：单片机；发光二极管；定时中断

0.前言

随着时代的进步，人们对物质生活的迫切追求，使周边环境发生翻天覆地的变化。从钻木取火走到今天灯火阑珊，各种繁华夜景层出不穷，让人叹为观止。这些辉煌景象都离不开电子技术。事实证明电子技术对社会的发展产生了深远的影响。随着电子技术和计算机技术的发展，特别是单片机的发展，使传统的测量仪器在原理、功能、精度及自动化水平等方面发生了巨大的变化，形成了一种完全突破传统概念的新一代测试仪器——智能仪器。智能仪器是以微处理器为核心的电子仪器，它不仅要求设计者熟悉电子仪器的工作原理，而且还要求其掌握微型计算机硬件和软件的原理。目前，有很多的传统电子仪器已有相应的替代产品，而且还出现不少全新的仪器类型和测试系统体系。在科学技术高速发展的今天，如何用简单便宜、性能良好的元器件制造出对人类生活有用的产品，已经成为人们研究的主要趋势。在自动化技术中，无论是过程控制技术还是数据采集技术还是测控技术，都离不开单片机，在工业自动化的领域中，机电一体化技术发挥越来越重要的作用。

1.总体方案设计

在本次设计中，硬件部分由单片机系统、LED发光二极管组成。原理图如图1所示。单片机选用的是AT89C51单片机，利用其中的一个定时器设定灯光闪烁的时间，时钟电路选用的是11.0592M的晶振。复位电路部分采用的是上电复位和手动复位两种复位方式。由于考虑到单片机I/O端口的带载能力，LED发光二极管采用共阳极的接法，用470Ω的电阻分压。

软件部分，由于采用的是11.0592M晶振的时钟电路，单片机定时器的最大定时时间为65.536ms，不能达到要求的闪烁频率。所以采用定时50ms，10个定时中断灯光进行一次亮灭的跳变。并在每一次跳变时记录下灯闪烁的次数，通过对闪烁次数的判断，来进行对不同LED灯的亮灭的整体时序循环控制。

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图1 单片机的霓虹灯控制电路原理图

2. 硬件电路的设计

2.1 单片机系统

标准型89系列单片机是与MCS-51系列单片机兼容的。在内部含有4KB 或8KB 可重复编程的Flash 存储器，可进行1000次擦写操作。全静态工作为0~33MHz ，有3级程序存储器加密锁定，内含有128~256字节的RAM 、32条可编程的I/O 端口、2~3个16位定时器/计数器，6~8级中断，此外有通用串行接口、低电压空闲模式及掉电模式。AT89C51相当于将8051中的4KB ROM 换成相应数量的Flash 存储器，其余结构、供电电压、引脚数量及封装均相同，使用时可直接替换。AT89C51在内部采用40条引脚的双列直插式封装，引脚排列如图2所示，内部结构原理图如图3所示。

图2 AT89C51芯片引脚

基于单片机的霓虹灯控制系统设计

图3 AT89C51内部结构原理图

本设计中AT89C51使用11.0592MHz晶振。

XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）：外接晶体引脚，XTAL1和XTAL2分别接外部晶振一端。

RST：即为RESET，该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。在此设计中接正常模式按扭。

P1.0、P1.1、P1.2：用来控制LED显示器的显示控制。

2.2 LED概述

LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由三部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子，中间通常是1至5个周期的量子阱。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子和空穴就会被推向量子阱，在量子阱内电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。由于具有容易控制、低压直流驱动、组合后色彩表现丰富、使用寿命长等优点，广泛应用于城市各工程中、大屏幕显示系统。LED可以作为显示屏，在计算机控制下，显示色彩变化万千的视频和图片。LED是一种能够将电能转化为可见光的半导体。

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