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NeonLightControllerBasedonSinglechipAbstract:ThisdesignadoptssinglechipAT89S51tocontroltheneonlight.Thesystemismadeupofthepartofsinglechipcontrollerandthepartofshow.Thepartofshowis8linesof16rowmatrixtypes.SignalfromsinglechipisenlargedbytriodetransistortodrivetheLBD.ThedifferentcontrolsignalmakesLBDtogiveoutlightwiththepatternindifferentway.Keyword:singlechipLBDmatrix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，16(1015)=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。霓虹灯控制器第4页共14页Q11Q22Q33Q44Q55Q66Q77Q015Q79/SCLR10SCK11RCLK12/G13SER14Q?74HC595Q11Q22Q33Q44Q55Q66Q77Q015Q79/SCLR10SCK11RCLK12/G13SER14Q?74HC595L1L2L3L4L5L6L7L8L1L2L3L4L5L6L7L8R110KR210KR310KR410KR510KR610KR710KR810KR2510KR2610KR2710KR2810KR2910KR3010KR3110KR3210KDATAN1N2N3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