根据单片机的霓虹灯控制系统设计

.目录摘要关键词一．前言二．总体设计方案三．硬件电路设计3.1 单片机系统3.2 LED概述3.3 外部时钟方式电路3.4 手动复位电路3.5 霓虹灯控制电路四．软件设计五．软件调试六．总结附录基于单片机的霓虹灯控制系统设计摘要：单片机技术是一门应用性很强的专业课，其理论与实践技能是从事机电类专业技术工作的人员所不可少的。

本次程设计是选择AT80C51为核心控制元件，利用取表的方法，使端口P1 做单一灯的变化：左移2 次，右移2 次，闪烁2 次（延时的时间0.2 秒），设计了单片机霓虹灯控制系统，使其产生有规律的闪烁和移动。

关键字T80C51 LED灯霓虹灯一. 前言单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。

它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口（I/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。

单片机是把主要计算机功能部件都集成在一块芯片上的微型计算机。

它是一种集计数和多中接口于一体的微控制器，被广泛应用在智能产品和工业自动化上，而51单片机是个单片机中最为典型和最有代表性的一种。

随着城市建设和市场经济的飞速发展，城市的美化和日益激烈的广告竞争越来越得到社会的关注，作为城市装饰和广告宣传的霓虹灯的需求量也越来越大。

过去霓虹灯控制器多采用E2PROM和相应的逻辑电路来完成，现在也有采用一些专用霓虹灯控制芯片的控制器。

前者所需电路较多，制作不易改变，且所需控制的霓虹灯路数越多，扩展起来也比较繁杂；而后者由于电路已作定，控制方式不能随意改变，功能较为单一。

然而市场上需要低成本高性能的霓虹灯控制技术。

我们此次设计的霓虹灯控制系统就符合市场需求。

二. 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1Ｋ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。

图1 单片机的霓虹灯控制电路原理图三. 硬件电路的设计3.1 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。

单片机LED 显示 电路复位电路时钟电路图2 AT89C51芯片引脚图3 AT89C51内部结构原理图3.2 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。

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3.3 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。

3.4复位信号是高电平有效。

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。

3.5霓虹灯控制电路用红色、绿色、黄色LED发光二极管，分别与8个１K的分压电阻相串联，分别与单片机的P1.0，P1.1，P1.2,P1.3，P1.4，P1.5, P1.6，P1.7口相连。

四．软件设计在用表格进行程序设计的时候，要用以下的指令来完成1. 利用MOV DPTR，＃DATA16 的指令来使数据指针寄存器指到表的开头。

2. 利用MOVC A，＠A＋DPTR 的指令，根据累加器的值再加上DPTR 的值，就可以使程序计数器PC 指到表格内所要取出的数据。

因此，只要把控制码建成一个表，而利用MOVC A，＠A＋DPTR 做取码的操作，就可方便地处理一些复杂的控制动作，取表过程如下图所示：3. 汇编源程序ORG 0START: MOV DPTR,#TABLE LOOP: CLR AMOVC A,@A+DPTR CJNE A,#01H,LOOP1 JMP STARTLOOP1: MOV P1,AMOV R3,#20LCALL DELAYINC DPTRJMP LOOPDELAY: MOV R4,#20D1: MOV R5,#248DJNZ R5,$DJNZ R4,D1DJNZ R3,DELAYRETTABLE: DB 0FEH,0FDH,0FBH,0F7H DB 0EFH,0DFH,0BFH,07FHDB 0FEH,0FDH,0FBH,0F7HDB 0EFH,0DFH,0BFH,07FHDB 07FH,0BFH,0DFH,0EFHDB 0F7H,0FBH,0FDH,0FEHDB 07FH,0BFH,0DFH,0EFHDB 0F7H,0FBH,0FDH,0FEHDB 00H, 0FFH,00H, 0FFHDB 01HEND4. C 语言源程序#include <reg52.h>unsigned char code table[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f,0xfe,0xfd,0xfb,0xf7, 0xef,0xdf,0xbf,0x7f, 0x7f,0xbf,0xdf,0xef, 0xf7,0xfb,0xfd,0xfe, 0x7f,0xbf,0xdf,0xef, 0xf7,0xfb,0xfd,0xfe, 0x00,0xff,0x00,0xff, 0x01};unsigned char i; void delay(void) {unsigned char m,n,s; for(m=20;m>0;m--) for(n=20;n>0;n--) for(s=248;s>0;s--); }void main(void) {while(1){if(table[i]!=0x01) {P1=table[i];i++;delay();}else{i=0;}}}五.软件调试在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，结果如下图所示，可以看到，LED已经选择性的闪烁。

仿真图六.总结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，也亲自动手调试，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，很感谢汤老师的耐心教导，她的幽默让我们觉得亲切，她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！附录I 元件清单。