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基于单片机控制的霓虹灯控制器.doc

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基于单片机控制的霓虹灯控制器.doc

霓虹灯控制器第1页共14页基于单片机控制的霓虹灯控制器作者谭辉肖远青凌鑫华指导老师王彦摘要本设计采用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NeonLightControllerBasedonSinglechipAbstractThisdesignadoptssinglechipAT89S51tocontroltheneonlight.Thesystemismadeupofthepartofsinglechipcontrollerandthepartofshow.Thepartofshowis8linesof16rowmatrixtypes.SignalfromsinglechipisenlargedbytriodetransistortodrivetheLBD.ThedifferentcontrolsignalmakesLBDtogiveoutlightwiththepatternindifferentway.KeywordsinglechipLBDmatrix霓虹灯控制器第2页共14页目录1.系统设计.31.1设计要求..31.2总体设计方案..31.2.1设计思路...31.2.2方案论证与比较...31.2.3系统组成..42.单元电路设计.42.1显示部分电路..42.2控制部分电路..53.软件设计.63.1程序流程图..63.2程序清单.74结论.7参考文献7附录1元器件明细表7附录2程序清单8附录3印制板图..14霓虹灯控制器第3页共14页1.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间的转换,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口。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布局和布线不方便。方案二、采用矩阵式分布。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,161015160240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。霓虹灯控制器第4页共14页Q11Q22Q33Q44Q55Q66Q77Q015Q79/SCLR10SCK11RCLK12/G13SER14Q74HC595Q11Q22Q33Q44Q55Q66Q77Q015Q79/SCLR10SCK11RCLK12/G13SER14Q74HC595L1L2L3L4L5L6L7L8L1L2L3L4L5L6L7L8R110KR210KR310KR410KR510KR610KR710KR810KR2510KR2610KR2710KR2810KR2910KR3010KR3110KR3210KDATAN1N2N3图1.1.1寄存器扩展的电路图1.2.3系统组成系统总方框图如图1.2.3所示。图1.2.3系统总方框图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I/O口的P1.0~P1.7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P0.0~P0.7和P2.0~P2.7口。电路图如图2.1所示。显示部分单片机

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