1、用单片机实现流水灯的控制毕业设计（论文）学 院、系： 电子工程 专 业： 通信网络 学 生 姓 名： 李克 班 级： 通网 121 学 号 120412125 指导教师姓名： 职称 最终评定成绩 2015 年 4 月摘要近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月异更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。正文首先介绍本课题的背景、研究意义及完成的任务功能；接着简单描述设计过程中所用的一些主要元器件、方案的论证，以及介绍了
2、系统硬件工作原理，并且附以系统硬件设计框图；其次阐述了板的画质、制作、实物的完成、程序的编写和调试；最后对本设计进行了总结。 本次毕业设计根据设计要求，基本达到预期的目的。即通过 ATmega16 单片机来控制 16x8 的贴片发光二极管矩阵显示，以中、明字符为例，分别可以实现全亮到字模中再到字模明到全暗的循环显示。用户可以按照自己的喜好选择不同的字模、显示方式。关键词： 单片机 ATmega16 发光二极管 霓虹灯IAbstractIn recent years, with the rapid development of science and technology, SCM applic
3、ations are continually deepening, while the traditional control test drive rapid updates. In real-time detection and control of the microcomputer application system, the microcontroller is often used as a core component, Jin Zhi Shi MCU side is not enough, Haiyinggenju specific hardware structure an
4、d application specific characteristics of the software Duixiang Jie He, to be perfect. The text introduces the subject of this issue background, significance, and complete functionality. A brief description of the design process used in some of the major components of the demonstration program, and
5、introduced the principle of the system hardware, and attached to the system hardware design block diagram; second section describes the PCB board of the definition, production, physical completion of the preparation process and debugging; Finally, a summary of the design. The graduation project acco
6、rding to set requirements, achieves the desired purpose. ATmega16 microcontroller to control through the SMD LEDs 16x8 matrix display to the Ming character, for example, were able to achieve full light to the font in then font out to all dark cycle of display. Users can follow their own preferences
7、to select a different font, display Keywords: microcontroller ATmega16 LBD Neon II目录第一章 绪论 11.1 课程研究背景11.2 课程研究的意义11.3 课程研究的任务2第二章 本设计所用的主要电子器件简介32.1 AVR ATmega16 单片机简介32.2 锁存器 MC74HC373 简介52.3 8x16 贴片发光二极管矩阵简介62.4 稳压器 ams117 简介 6第三章 基本原理 73.1 总体设计思路73.2 方案论证与比较83.2.1 显示部分方案论证与选择 83.2.2 驱动部分设计方案论证与选
8、择 83.3 电源模块的选择9第四章 设计过程 104.1 单元电路设计104.1.1 控制部分电路 104.1.2 显示部分电路 114.1.3 ams117 稳压电路114.2 软件设计 134.3 制版做实物134.3.1 PROTEL DXP 简介144.3.2 实物制作 17第五章 遇到的问题及调试 185.1 遇到的问题及解决方法185.1.1 硬件方面185.1.2 程序的调试185.2 各点电压及波形测试195.3 结果分析205.4 材料清单20III结束语 22致谢词 23参考文献 24附录： 25基于单片机控制的霓虹灯控制器0第一章 绪论1.1 课程研究背景电子计算机的发
9、展经历了电子管、晶体管、集成电路到大（超大）规模集成电路弓四个阶段，既通常所说的第一代、第二代、第三代和第四代计算机。现在广泛使用的微型计算机是大规模集成电路技术的产物，因此它属于第四代计算机，而单片机则是微型计算机的一个分支。随着信息技术革命的深入和计算机技术的飞速发展，单片机的应用越来越广泛，并逐渐发展成为一门关键的技术学科。单片机亦称微控制器,顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控
10、、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词“智能微电脑型” ，如智能型热水器等。计算机是人类制造的用于信息处理的机器。这种机器只能在人的控制下，将输入的数据信息，按照人们的要求进行存储、分类、整理、判断、计算、决策和处理等操作。目前，微型计算机主要用在以下几个方面：数值计算、数据处理与信息加工、计算机辅助功能、人工智能、计算机通信、多媒体、计算机检测和过程控制等。微型计算机在检测和过程控制方面的应用具有简便、快捷、准确、可靠等优点，便于实现各种生产过程自动化。在改造传统产业、节约能源、提高产品质量和生产效率、改善生产者劳动
11、条件等方面，具有十分重要的作用。单片机具有一些突出优点：体积小、重量轻、耗电少、电源单一、功能强、价格低、运行速度快、抗干扰能力强、可靠性高，所以在通信、家电、工业控制、仪器仪表、汽车等产品中都可以看到单片机的身影。1.2 课程研究的意义流水灯在现代社会就有广泛的应用，大型电子广告牌、霓虹灯、指示牌和工业控制的控制面板等等都有流水灯的应用。而且基于单片机的流水灯的控制系统利用了单片机的内部资源，如定时器、I/O 口和寄存器等，完成了单片机系统开发的基1本流程，因此具有典型的代表意义，是学习和开发单片机的基本实验之一。ATmega16单片机是可多次改写的可编程芯片，内部有16K 的 Flsah
12、RAM,含有32个通用 I/O 口线，用这种芯片构成的系统简单、可靠，性价比相当高，适合成为霓虹灯程序控制器的核心部件,结合锁存器 MC74HC373实现的控制器功能，时间常数易修改，使用灵活，电路易实现，成本低，控制芯片更换方便。控制器的花样变化及速度调节能用软件方法实现，这样进一步提高了性价比。ATmega16 成为一个功能强大的单片机，为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的解决方案.1.3 课程研究的任务本设计是以 AVR ATmega16芯片的电路为基础，通过软件程序来控制单片机内部的定时器来控制16x8的矩阵贴片发光二极管的明亮，显示不同的图案花样，形成霓虹灯控制器。实物以 ATm
13、ega16为主控芯片，74HC373、AMS117构成电路，主要包括电源、控制电路、显示电路。对于不同型号的单片机只需要相应的改变一下地址即可。该软、硬件系统具有很好的通用性和一定的实际使用价值.本文研究内容包括如下几个单元：（1）硬件电路设计以及 PCB 图的绘制；（2）硬件实物的调试、编写测试程序； （4）测试结果分析。各单元将在相应章节详述。基于单片机控制的霓虹灯控制器2第二章 主要电子器件简介2.1 AVR ATmega16 单片机简介单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上，ATmega16是基于增强的 AVR RISC 结构的低功
14、耗8 位CMOS 微控制器，它是由 ATMEL 公司生产的。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega16 的数据吞吐率高达1 MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。高性能、低功耗的 8 位 AVR 微处理器.先进的 RISC 结构,131 条指令,大多数指令执行时间为单个时钟周期,2个8 位通用工作寄存器,全静态工作,工作于16 MHz 时性能高达16 MIPS,只需两个时钟周期的硬件乘法器.非易失性程序和数据存储器,16K 字节的系统内可编程 Flash.擦写寿命: 10,000 次,具有独立锁定位的可选 Boot 代码区,通过片上 Boot 程序实
15、现系统内编程真正的同时读写操作,512 字节的 EEPROM,擦写寿命: 100,000 次,1K 字节的片内 SRAM,可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密。I/O 和封装:32 个可编程的 I/O 口40引脚 PDIP 封装, 44 引脚 TQFP 封装, 与44 引脚 MLF 封装。其引脚分布图如图2-1所示。AVR 结构具有两个主要的存储器空间：数据存储器空间和程序存储器空间。此外， ATmega16 还有 EEPROM 存储器以保存数据。这三个存储器空间都为线性的平面结构。系统内可编程的 Flash 程序存储器 ATmega16具有16K 字节的在线编程Flash，用于存放程序指令代码。因为所有的 AVR 指令为16 位或32 位，故而Flash 组织成8K x 16 位的形式。用户程序的安全性要根据 Flash 程序存储器的两个区：引导(Boot) 程序区和应用程序区，分开来考虑。Flash 存储器至少可以擦写10,000次。ATmega16的程序计数器(PC)为13位，因此可以址8K 字的程序存储器空间
