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。

第1页图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。

第3页近十几年来，为了开发蓝色高亮度发光二极管，世界各地相关研究的人员无不全力投入。

而商业化的产品如蓝光及绿光发光二级管LED及激光二级管LD的应用无不说明了III－V族元素所蕴藏的潜能。

在目前商品化LED之材料及其外延技术中，红色及绿色发光二极管之外延技术大多为液相外延成长法为主，而黄色、橙色发光二极管目前仍以气相外延成长法成长磷砷化镓GaAsP材料为主。

LED的具体结构如图4所示：图4 LED的结构图2.3 外部时钟方式电路外部时钟电路如图5所示，它在单片机的外部通过XTAL1、XTAL2这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容，构成稳定的自激振荡器。

本系统采用的为11.0592MHz的晶振，一个机器周期为1us，C1、C2为22PF。

2.4基于单片机的霓虹灯控制系统设计号是高电平有效。

上电自动复位通过电容C3和电阻R2来实现，按键手动复位是图6中复位键来实现的。

2.5Ω的分压电阻相串联，分别与单片机的P1.0，P1.1，P1.2口相连，如图7所示：图7 霓虹灯控制电路第5页3 软件设计3.1中断服务流程调用中断子程序，设定中断返回地址，中断响应时，执行中断服务程序；手动复位后，返回主程序。

图8中断服务程序流程图3.2霓虹灯控制电路流程Red led=flickerRed led=flicker基于单片机的霓虹灯控制系统设计第7页图9 霓虹灯控制电路主程序流程图4.联合调试在protues上进行仿真实验。

首先使用Keil uVsion 2将编写完成的程序编译生成HEX文件，将HEX文件烧录到单片机中，进行仿真实验，结果如图10所示，可以图10 仿真图基于单片机的霓虹灯控制系统设计5. 课设小结及进一步设想通过这次紧张的课程设计，我收获颇多，每天面对着电脑，翻阅各种相关资料，也亲自动手焊接硬件，体会颇深。

在这次课设中，加深了单片机相关知识的理解，也接触了烧录器。

在课设开始的前期，也遇到了麻烦，比如说，LED闪烁时间不符合要求，C语言编程不太熟练，很感谢徐涛老师的耐心教导，他的幽默让我们觉得亲切，他的认真负责让我们折服。

在繁忙的一个学期即将结束之时，我的思想成熟了，这次的课设让我找到了方向，让我懂得了很多，有知识方面的，但大部分还是人格方面的。

我相信，只要不放弃，只要努力，就一定可以！由于时间紧促，自身水平有限，本论文还有许多部分未能详细分析，在此仅作简单了解和认识。

参考文献[1]赵茂泰.智能仪器原理及应用.北京: 电子工业出版社,2004.7[2]张毅刚,刘杰.MCS—51单片机原理及应用.哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社,2004.6[3]何立民.单片机应用技术选编.北京:北京航天航空大学出版,2002.5[4] 张军,梅丽凤.单片机原理接口技术.北京交通大学出版社,2006.5[5] 张婧武,周灵彬.单片机系统的PROTEUS设计与仿真.北京: 电工出版社,2007.4[6] 周佩玲,彭虎.微机原理与接口技术.北京:电子工业出版社,2005.4[7] 李群芳,张士军.单片微型计算机与接口技术.北京:电子工业出版社,2008.5第9页附录I 元件清单基于单片机的霓虹灯控制系统设计附录II 整体电路图第11页附录III 源程序清单#include <reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit RED_LED = P1^0; //端口定义。

sbit GREEN_LED = P1^1;sbit YELLOW_LED = P1^2;uint flicker,i,n;void int0(){TMOD=0x01;TH0=0x3C;TL0=0xAF;TR0=1; //启动定时器。