1、*二 0 一一届高职毕业作业霓虹灯的控制技术指导老师：* 职 称：副教授/高级工程师学生姓名：*学生学号：*年 级：二 00 八 级专 业：电气自动化时间：*2目录摘要1系统设计1.1 设计要求1.2 总体设计方案1.2.1 设计思路1.2.2 方案论证与比较1.2.3 系统组成2.单元电路设计2.1 显示部分电路2.2 控制部分电路3.软件设计3.1 程序流程图3.2 程序清单4.结论参考文献附录附录 1：元器件明细表附录 2：程序清单附录 3：印制版图摘要摘要：本设计采用 AT89S51 单片机实现对霓虹灯的控制。系统由单片机控制部分和显示部分组成。显示部分的 128 个发光二极管成 8
2、行 16 列矩阵式分布。单片机 I/O 口输出的信号经三极管放大驱动二极管发光。不同的控制信号使发光二极管以不同的方式和花样显示。关键字：单片机 发光二极管 矩阵式Abstract Abstract: This design adopts singlechip AT89S51 to control the neon light. The system is made up of the part of singlechip controller and the part of show. The part of show is 8 lines of 16 row matrix types. S
3、ignal from singlechip is enlarged by triode transistor to drive the LBD. The different control signal makes LBD to give out light with the pattern in different way.Keyword:singlechip LBD matrix41.系统设计1.1 设计要求1.基本功能：设计一个霓虹灯控制器，控制 128 个 LBD，要求能控制形成多种图案或花样。2.扩展功能：红外遥控不同显示方案的转换，加设语音芯片和音乐盒，在显示不同图案的同时发出不同
4、的音乐和语音信息。1.2 总体设计方案1.2.1 设计思路题目要求设计一个霓虹灯控制器，控制的灯数 128 个，并要形成多种图案和花样。设计中控制部分由单片机完成，显示部分的 LBD 由单片机的输出控制信号经放大后驱动，形成不同的图案。1.2.2 方案论证与比较1. 显示部分设计方案论证与选择方案一、采用移位寄存器扩展 I/O。利用 74HC595 扩展单片机的输入输出口来接发光二极管，实现串行输入并行输出。电路图如 1.1.1 所示。此方案可扩展受控制的发光二极管的数量，但要控制 128 个 LBD 需要 16 个移位寄存器，需要芯片多，且 PCB 布局和布线不方面。方案二、采用矩阵式分布。
5、利用单片机的 P1 口做行选信号，P2 和 P0 口做列选信号，128 个 LBD 构成 8 行，16 列的矩阵。详细电路图见单元电路设计中。此方案能单独控制每一个 LBD，也可单独控制每行或每列的 LBD，可形成丰富的图案或花样，显示部分不需要格外的芯片，形成的电路简单，PCB 的布局和布线也较容易和美观。综上所述，考虑到要求控制的 LBD 不是太多，又矩阵式能形成较丰富的图案，PCB 板的布局和布线也较美观，选择方案二。2. 驱动部分设计方案论证与选择方案一、三极管一级驱动。由 1 个 9012 驱动一行 16 个 LBD。正常发光时每个 LBD 的工作电流为 1015 毫安，16*（10
6、15 ）=160240 毫安，这样大的电流一个三极管就能提供。当一行同时亮时能满足发光工作要求。当一个灯亮时，由于亮的时间非常短不会对 LBD 的工作造成影响。方案二、功率放大芯片。可以很好的实现放大和驱动，性能稳定，效果好，但价格较三极管高，电路较方案一也明显复杂。综上所述，三极管驱动电路简单，性价比高，又能很好完成驱动作用，选择方案一。1.2.3 系统组成系统总方框图如图 1.2.3 所示。单片机控制矩阵式排布的 LBD 按顺序循环显示。系统共设计了 7 种显示图案或花样，分别是：（1）由里到外和由外到里按圈依次亮（2）奇次列和偶次列交错亮（3）以一列为轴顺时针扫射（4）以中间两列为轴分别
7、向两边合拢（5）四种不同颜色的灯交错亮（6）单个灯以螺旋方式从最里圈向外亮（7）以相邻四列及相对的四列为一组交错亮。2.单元电路设计2.1 显示部分电路显示部分主要由 128 个贴片发光二极管分成 8 圈，每圈 16 个组成，相当于8 行 16 列的矩阵。这些发光二极管共有四种颜色，分别是红，黄，蓝，绿。每圈用同一种颜色，从里到外分别是绿红黄蓝绿红黄蓝排布。每行 16 个 LED 的阳极连接在一起引出 8 行输出分别接单片机 P0.0P0.7 和 P2.0P2.7 口；每列 8个 LED 的阴极连接在一起引出 16 列输出分别接单片机 P0.0P0.7 和 P2.0P2.7口。电路图如图 2.
8、1 所示。62.2 控制部分电路控制部分主要是由单片机最小系统完成。采用了 1 个 AT89S51 单片机，2 个 74HC373 锁存器，12M 晶振和一些相应的电阻，插座。驱动部分的 8 个9012 三极管也接到了此部分。使用 P1 口的 8 个输出信号做 8 行的选通信号，使用 P0 和 P2 口的 16 个输出信号做到的控制信号，单独控制每圈的 16 个LED。输出信号经 9012 放大后驱动发光二极管。电路如图 2.2 所示。3.软件设计3.1 程序流程图3.2 程序清单软件采用汇编语言编写，程序清单见附录 2。84.结论本设计的设计思想，原理和软件设计较简单，难点在于 PCB 板的
9、布局和布线以及美观的效果。采用了矩阵式布局，可以较好的解决这一难题，但是受单片机 I/O 口的限制，能控制每一个 LBD 的数量有限。大型的设计可以采用扩展 I/O 口和矩阵式相结合的方式。暂只完成了基本部分的设计，扩展部分单片机已留出了足够的端口。参考文献1. 杨忠煌，黄博俊，李文昌。单芯片 8051 实务与应用M.北京：中国水利水电出版社，2001.6 第一版。2. 张洪润，马平安，张亚凡.单片机原理及应用M.北京：北京科学出版社，2002.8 第一版.10致 谢本课题在选题及研究过程是在*老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。老师们多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点
10、拨、热忱鼓励。老师他们严谨细致、一丝不苟的工作作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人，虽历时三载，却给以终生受益无穷之道。对老师的感激之情是无法用言语表达的。感谢带过我的老师对我的教育培养。他们细心指导我的学习与研究，从课题的选择到项目的最终完成，老师们都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在此，我要向诸位老师深深地鞠上一躬并致以诚挚的谢意和崇高的敬意。在此，我还要感谢在一起愉快的度过 3 年生活的寝室同学，提供技术方面的帮助和支持，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢含辛茹苦培养我长大的父母，谢谢你们!机电工程分院*2010.11 附录 1 元器件明细表名称 型号 数量单片机 AT89S51 1锁存器 74HC373 2电阻 10K,470 17,8贴片发光二极管 LBD 128电容 30pf 2电解电容 22uf 1三极管 9012 8晶振 12M 1插座 40 脚,20 脚 1,1下载口 112附录 2 程序清单1416附录 3 印制版图18
