霓虹灯控制器的设计.doc

本科学生毕业论文 设计 题目 中 文 霓虹灯控制器的设 计 英 文 The design of neon controller 姓 名 学 号 院 系 电子工程系 专业 年级电子信息工程 级 指导教师 湖南科技学院本科毕业论文 设计 诚信声明 本人郑重声明 所呈交的本科毕业论文 设计 是本人在指导 老师的指导下 独立进行研究工作所取得的成果 成果不存在知识 产权争议 除文中已经注明引用的内容外 本论文不含任何其他个 人或集体已经发表或撰写过的作品成果 对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体均已在文中以明确方式标明 本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担 本科毕业论文 设计 作者签名 年 月 日 毕业论文 设计 任务书 课题名称 霓虹灯控制器的设计 学生姓名 系 别 电子工程系 专 业 电子信息工程 II 指导教师 A 湖南科技学院本科毕业论文 设计 任务书 1 主题词 关键词 单片机 AT89C52 LED 霓虹灯 2 毕业论文 设计 内容要求 1 介绍目前霓虹灯市场状况 2 介绍霓虹灯 LED 的结构 特征及其发光方法 3 了解单片机的原理及其结构 4 实现霓虹灯结果用 LED 矩阵显示出来 并用 Proteus 进行仿真 5 将程序烧录到单片机中 利用开发板来进行实物演示 6 对设计情况进行分析总结 B 3 文献查阅指引 1 殷晓安 吴明亮 基于单片机的 LED 点阵显示条屏控制系统设计 J 世界科技研究与发展 2008 30 2 80 85 2 蔡明成 LED 与霓虹灯光源在景观照明中的应用 J 灯与照明 2006 30 02 53 56 3 王淑萍 LED 照明节能减排大有作为 J 宁波节能 2008 4 56 30 43 4 Song Ya LAI Yimin Realization of a New Kind of Neon Control System Based on AT89C51 J Microcomputer applications 2005 17 01 85 87 5 李俊福 于铁军 于国防 低压电子霓虹灯 J 煤 1995 2 06 6 10 6 储洪才 单片机在霓虹灯控制中的应用 J 微计算机应用 1998 10 05 67 70 7 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 22 26 8 刘志勇 LED 照明测试技术 J 河南科技 2010 6 14 45 9 简献忠 虞箐 熊晓君 赵虎 居滋培 基于 80C51 和 KEIL C51 的 LED 点阵显示系统 J 仪器仪表学报 2005 26 8 78 91 10 单片机初始化 74HC573 锁存器与 74HC373 http 2012 06 25 11 侯坤 徐志永 MCS 51 控制的 LED 点阵显示系统 J 科技情报开发与经济 2006 16 14 56 60 12 马忠梅 籍顺心 张凯 马岩 单片机的 C 语言应用程序设计 第三版 M 北京 北京 航空航天大学出版社 2003 33 40 13 徐爱钧 彭秀华 Keil Cx51 V7 0 单片机高级语言编程与 Vision2 应用实践 M 北京 电 子工业出版社 2004 5 10 14 CSDN 下载 Protues 的使用 http 2010 08 02 4 毕业论文 设计 进度安排 2012 年 12 月 选定题目 查找资料 确定总体设计思路 2012 年 12 月 论文开题 2013 年 3 月 进行模块分析 动手设计电子电路 2013 年 4 月 行软件仿真 对电路不妥之处及时更正 2013 年 4 月中旬 撰写论文初稿 2013 年 4 月下旬 修整和完善论文内容 交由指导老师评阅并最终定稿 2013 年 5 月上旬 制作 PPT 完成毕业论文答辩 教研室意见 负责人签名 注 本任务书一式三份 由指导教师填写 经教研室审批后一份下达给学生 一份交指导教师 一份留系里存档 C 湖南科技学院本科毕业论文 设计 开题报告书 论文 设计 题目霓虹灯控制器的设计 作 者 姓 名沈丹妮沈丹妮 所所属属系系 专专业业 年年 级级 电电子子工工程程系系 电子信息工程专专业业 2009 年年级级 指导教师姓名 职 称 唐云唐云 讲师讲师预计字数预计字数10000开题日期开题日期2012 12 25 选题的根据 1 说明本选题的理论 实际意义 2 综述国内外有关本选题的研究动态和自己的见解 由于单片机技术的不断发展和高亮度 LED 发光管的出现使得大屏幕高亮度 LED 电子广告屏 成为可能 与传统的霓虹灯广告在显示效果以及可修改性上都有着无法比拟的优势 而且单片机 的日益平民化 LED 技术的不断创新 使得高亮度高清晰的 LED 点阵广告牌与传统霓虹灯广告 牌的成本日益接近 大量的 LED 所组成的霓虹灯 称为霓虹灯 LED 矩阵 由成行成列的发光二 极管组成 这样组成的发光矩阵不仅美观 更可以把文字 图案甚至丰富的动态显示通过不同的 控制系统表现出来 我们平时生活中霓虹灯矩阵并不少 因此此课题不论是对自己的就业还是对 我国 LED 显示技术的发展都有非常现实与积极的意义 目前 国内霓虹灯市场上鱼龙混杂 有营业执照承接工程的单位只占市场的 30 这类单位 有独自的设计 制作 安装能力 信誉好 产品质量过关 后期维护到位 是用户的首选单位 由于霓虹灯管通常采用玻璃材质 制作相对复杂并且有易碎的缺点 由于采用高压变压器 往往 对周边通讯设备有一定的干扰 在技术发达的今天 采用多色 LED 逐步取代 相比较来说更节 能安装更方便 而在国外 美国 英国 法国等各大国家纷纷投入大量资金来进行 LED 霓虹灯的研究工作 霓虹灯被广泛运用于现代广告 路牌 橱窗等 主要内容 首先 我打算结合单片机的相关知识选择 at89c51 为主控芯片 然后设计单片机 的最小系统 其次 再设计霓虹灯的显示部分 该部分通过结合点阵的相关知识 打 算直接用 8x8 点阵块来实现 将单片机与点阵连接起来 同时设置按键来控制单片机 程序的运行 在设计中 打算采用 keil vision3 和 proteus 软件分别对 C 源程序和电路部分 及整体进行仿真验证 通过对部分电路进行仿真分析 及时地对不理想的部分进行修 改调整 从而保证整体电路的良好特性 在采用 protues 进行整体效果仿真时 可以 进一步对电路进行微调 以达到更好的效果 最后打算将程序烧录到单片机开发板中 实现实物展示 研究方法 1 查阅资料 了解研究现状 同时深入理解设计要求 2 认真分析课题 结合相关资料 形成自己的总体设计思路 3 分块设计各个模块部分 并及时用软件仿真测试 4 论文设计进行到主要环节时 及时将自己的思路想法与指导老师交流 听取其意见 D 完成期限和采取的主要措施 完成期限 2013 年 3 月 进行模块分析 动手设计电子电路 2013 年 4 月 进行软件仿真 对电路不妥之处及时更正 2013 年 4 月中旬 动笔撰写论文初稿 2013 年 4 月下旬 修整和完善论文内容 交由指导老师评阅并最终定稿 2013 年 5 月上旬 制作 PPT 完成毕业论文答辩 采取主要措施 1 复习 单片机接口技术 掌握单片机的基本工作原理及设计方法 2 复习 单片机原理 教材 掌握单片机外围电路接口方法 重点复习液晶显示的控制 3 登录期刊网和其他学术交流网站查阅相关资料和文献 4 与老师和同学交流 探讨 接受其指导和建议 形成自己的观点和思路 主要参考资料 1 殷晓安 吴明亮 基于单片机的 LED 点阵显示条屏控制系统设计 J 世界科技研究与发展 2008 30 2 80 85 2 蔡明成 LED 与霓虹灯光源在景观照明中的应用 J 灯与照明 2006 30 02 53 56 3 王淑萍 LED 照明节能减排大有作为 J 宁波节能 2008 4 56 30 43 4 Song Ya LAI Yimin Realization of a New Kind of Neon Control System Based on AT89C51 J Microcomputer applications 2005 17 01 85 87 5 李俊福 于铁军 于国防 低压电子霓虹灯 J 煤 1995 2 06 6 10 6 储洪才 单片机在霓虹灯控制中的应用 J 微计算机应用 1998 10 05 67 70 7 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 22 26 8 刘志勇 LED 照明测试技术 J 河南科技 2010 6 14 45 9 简献忠 虞箐 熊晓君 赵虎 居滋培 基于 80C51 和 KEIL C51 的 LED 点阵显示系统 J 仪 器仪表学报 2005 26 8 78 91 10 单片机初始化 74HC573 锁存器与 74HC373 http 2012 06 25 11 侯坤 徐志永 MCS 51 控制的 LED 点阵显示系统 J 科技情报开发与经济 2006 16 14 56 60 12 马忠梅 籍顺心 张凯 马岩 单片机的 C 语言应用程序设计 第三版 M 北京 北京航空 航天大学出版社 2003 33 40 13 徐爱钧 彭秀华 Keil Cx51 V7 0 单片机高级语言编程与 Vision2 应用实践 M 北京 电子 工业出版社 2004 5 10 14 CSDN 下载 Protues 的使用 http 2010 08 02 指导教师意见 指导教师签名 教研室意见 签 名 年 月 日 E 开 题 报 告 会 纪 要 时间 2012 年 12 月 25 日地点三教 103 姓 名职务 职称 姓 名职务 职称 姓 名职务 职称 张新安教授唐云讲师潘海军高级实验师 梁晓琳讲师李荣讲师张丹硕士 与 会 人 员 会议记录摘要 1 张新安老师问 该选题重点研究内容是什么 达到什么样的目标 答 本设计打算采用单片机来实现对霓虹灯控制 因此各模块均打算采用拆卸方式 来装配 这样既可以用到开发板模块 又可以在此基础上对不同模块进行开发研究 力争做出一种便携 实用 稳定性好 准确度高的霓虹灯 2 唐云老师问 该设计的总体思路如何 有无挑战性或困难之处 答 简单地说 本设计打算采用 AT89C51 为单片机主控芯片 以按键电路 显示 电路为辅助电路 通过软件编程烧录程序到单片机中来实现对霓虹灯的控制 应该注 意的是电路的仿真和调试 同时对显示电路采用的点阵并不是很了解 因此在设计显 示部分时可能会有一定的困难 3 梁晓琳老师问 该设计的扩展空间如何 是否可以增加其他功能 答 一直以来霓虹灯被广泛应用于灯牌 广告中 在市场上的霓虹灯更是各色各 样 因此我们可以在此基础上添加报警系统 音乐等语音模块 还可以添加红外线控 制等 会议主持人 记 录 人 年 月 日 F 指导小组意见 负责人签名 年 月 日 系部 意 见 负责人签名 年月日 注 此表由学生本人填写 一式三份 一份留系里存档 指导老师和本人各保存一份 湖南科技学院毕业论文 设计 中期检查表 毕业论文 设计 题 目 霓虹灯控制器的设计 学生姓名沈丹妮学 号 200906002401 系 别电子工程专 业电子信息工程 指导教师唐云检查日期 2013 4 9 G 指导教师检查情况记载及修改意见 1 论文初稿已经完成 用 keil 编写程序和 Proteus 进行仿真基本完成 2 论文框架稍有不适 格式不完善 需要进一步修改 3 论文图表存在不清晰 大小不适等问题 需重画或调整 具体修改意见如下 具体修改意见如下 1 论文报告撰写的第 1 部分 霓虹灯原理研究部分内容不够充实 而绪 论中部分太多 有些应该放到第 1 部分 应该适当增添和调整相关内容 以求 完整丰实 2 对于摘要部分内容过多 略显繁琐的情况 可以采取去粗取精 重点罗 列的方法 即主要是突出怎么完成设计的 设计的实现情况以及意义 3 应当采用相关软件重新绘制正文中插入的不清晰的图形及表格 4 对于图片大小不合适的应当加以调整 同时图片要清晰明了 5 对于由于输入疏忽而导致的错别字现象 应特别加以重视 建议认真审 读每句话 改正其中的别字 6 对于出现的冗长复杂的语句 应修改 做到简洁明了 通俗易懂 7 建议按照学校的规范要求填写参考文献 同时标出在正文中的具体位置 8 把仿真测试部分拿出来作为一个独立的部分 签名 注 此表用于指导教师在学生毕业论文 设计 初稿完成后对学生执行任务书情况进行中期检查时用 由指导教 师填写 湖南科技学院毕业设计 论文 指导过程记录表湖南科技学院毕业设计 论文 指导过程记录表 毕业论文 设计 题目霓虹灯控制器的设计 学生姓名沈丹妮学号200906002401专业班级电信 0904 指导教师唐云职称讲师 系 教研室 电子工程系 H 指导内容 记录 一 论文任务布置指导 论文任务布置指导 1 老师根据开题报告的整体框架布置在寒假完成的任务 2 根据毕业设计题目 结合自身专业所学 利用专业知识分析具体问题 学 生 签 名 2013 年 1 月 10 日 指导教师签名 2013 年 1 月 10 日 指导内容 记录 二 论文检查指导 论文检查指导 1 指导老师对所完成的任务进行指导 主要是针对资料的筛选和整合 2 对设计的程序进行指导 学 生 签 名 2013 年 2 月 26 日 指导教师签名 2013 年 2 月 26 日 指导内容 记录 三 查阅资料指导 查阅资料指导 1 到图书馆查找和借阅与选题有关的文献和资料 2 从学术期刊网检索和下载与选题有关的文献和资料 用以参考 3 可以在百度等网站搜索相关资料 帮助更好地理解和完成设计 但绝 不能照抄照搬他人成果 学 生 签 名 2013 年 3 月 11 日 指导教师签名 2013 年 3 月 11 日 指导过程记录 指导内容 记录 四 论文写作指导 论文写作指导 1 毕业论文总体方案的设计 2 对模块电路的不同选择方案应予以对比论证 从而选择更优方案 2 对本研究内容进行较全面 客观的理论阐述 应着重指出本研究内容 中的创新 改进与实际应用之处 3 论文应推理严谨 结论正确 语言表述明了清晰 学 生 签 名 2013 年 3 月 22 日 指导教师签名 2013 年 3 月 22 日 指导过程记录 指导内容 记录 五 论文中期检查指导 论文中期检查指导 1 深化对设计要求的理解 准确把握各个设计环节 2 应多参看资料 拓展思路 将自己的想法与别人的思路进行分析比对 这样才能有所收获 3 设计中应具有自己的特色 突出亮点 学 生 签 名 2013 年 4 月 6 日 指导教师签名 2013 年 4 月 6 日 I 指导内容 记录 六 论文初稿修改指导 论文初稿修改指导 1 对于明显的格式 排版错误进行修正 力求版式标准和整体美观 2 将不清晰的插图用 office 工具或其他专门的绘图工具重新描绘 3 目录中的标题 页码要与正文一致 4 参考文献的数目应合要求 结尾最好有附录 学 生 签 名 2013 年 4 月 15 日 指导教师签名 2013 年 4 月 15 日 指导内容 记录 七 论文定稿修改指导 论文定稿修改指导 1 按照毕业论文撰写要求排版 使用语 格式 图表 数据 各种资料 引用规范化 符合标准 2 插图应与文字紧密配合 文图相符 图表的插入大小应促成页面的美 观 同类型的图表大小应相同 3 结论是整篇设计的归宿 要精炼 准确地概述全文的主要观点 4 参考文献按照学校的毕业论文撰写规范写 同时在正文中出现的位置 以 上标的形式标出 学 生 签 名 2013 年 4 月 26 日 指导教师签名 2013 年 4 月 26 日 指导内容 记录 八 论文答辩指导 论文答辩指导 1 制作一个能反映论文主要内容 可放映 10 分钟左右的 PPT 演示文稿 2 掌握研究内容的实际意义 创新 改进和特色之处 以及设计原理 工作过程等主要内容 学 生 签 名 2013 年 5 月 6 日 指导教师签名 2013 年 5 月 6 日 答辩小组组长 意见 对情况是否属实做出意见 组长 签名 年 月 日 注 本表与毕业论文一起装订存档 J 湖南科技学院本科毕业论文 设计 评审表湖南科技学院本科毕业论文 设计 评审表 论文题目霓虹灯控制器的设计 作者姓名沈丹妮所属系 专业 年级电电子子工工程程 系 电电子子信信息息工工程程 专业 2009年级 指导教师 姓名 职称 唐云 讲师 字 数 17000 定稿日期 2013 5 8 中 文 摘 要 随着经济的快速发展 人民生活水平的不断提高 霓虹灯不仅作为 一种照明工具正走向千家万户 更是在广告宣传方面渗透到了生活的各 个领域 随着霓虹灯技术的提高 对应用控制的技术要求也越来越高 本设计介绍了一种简易 LED 彩灯控制系统的软硬件设计过程 以 AT89C51 单片机作为主控芯片 由按键控制电路 彩灯显示电路等模块 组成的控制电路 利用软件编程烧录程序到单片机来实现对 LED 彩灯的 控制 通过单片机控制 可以实现 全暗 再到各种字模 0 1 2 3 4 5 C E F H I 中 子 的显示再到 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 同 时通过按键控制程序中断 当按下按键并立即松开时 显示停止 屏幕 全暗 5s 后显示恢复 当长按按键 2s 后松开 显示停止 屏幕有图形 再次长按按键 2s 后松开 显示继续 关键词 3 5 个 单片机 AT89C51 发光二极管 霓虹灯 英 文 摘 要 With the repaid development of economy people s living standard continues to improve the neon lights not only is heading for families as a lighting tool but also has penetrated into all areas of life in advertising With the improvement of neon technology the requirements for the application of control technology is also more and more high This design introduces a simple hardware and software design process of the LED lights control system this solution is based on the AT89S51 single chip computer key lights display circuit and control circuit single chip microcomputer minimum system module composition and the core of the main control circuit It uses software programming burning program to the MCU to realize to control the LED lights Through the single chip microcomputer control we can realize all dark to the various font 0 1 2 3 4 5 C E F H I and than go to the dark cyclic display The user can choose according to oneself be fond of of different type display mode At the same time we can control program interrupt through the button When press the button the display stops the screen completely dark program continues to run after 5s After pressing the button 2s to loosen the display stop the screen has a graphical display Press button 2s and loosen again the program continues 关键词 3 5 个 Microcontroller STC89C51 Led Neon lights K 指导教师评定成绩指导教师评定成绩 评审 基元 评审要素评审内涵满分 指导教师 实评分 目的明确 符合要求 选题符合专业培养目标 体现学科 专业特点和教学 计划的基本要求 达到毕业论文 设计 综合训练的 目的 10 理论意义或 实际价值 符合本学科的理论发展 有一定的学术意义 对经济 建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问 题进行研究 具有一定的实际价值 10 选题 质量 25 选题恰当题目规模适当 难易度适中 有一定的科学性 5 查阅文献 资料能力 能独立查阅相关文献资料 归纳总结本论文所涉及的 有关研究状况及成果 10 综合运用 知识能力 能运用所学专业知识阐述问题 能对查阅的资料进行 整理和运用 能对其科学论点进行论证 10 研究方案的 设计能力 整体思路清晰 研究方案合理可行 5 研究方法和手 段的运用能力 能运用本学科常规研究方法及相关研究手段 如计算 机 实验仪器设备等 进行实验 实践并加工处理 总结信息 10 能力 水平 40 外文应用 能力 能阅读 翻译一定量的本专业外文资料 外文摘要和 外文参考书目 特殊专业除外 体现一定的外语水平 5 文题相符较好地完成论文选题的目的要求 5 写作水平论点鲜明 论据充分 条理清晰 语言流畅 15 写作规范 符合学术论文的基本要求 用语 格式 图表 数据 量和单位 各种资料引用规范化 符合标准 10 论文 质量 35 论文篇幅10000 字左右 5 实评总分 成绩等级 指导教师评审意见 指导教师签名 说明 评定成绩分为优秀 良好 中等 及格 不及格五个等级 实评总分 90 100 分记为优 秀 80 89 分记为良好 70 79 分记为中等 60 69 分记为及格 60 分以下记为不及格 L 评阅教师评定成绩评阅教师评定成绩 评审 基元 评审要素评审内涵满分 评阅教师 实评分 目的明确 符合要求 选题符合专业培养目标 体现学科 专业特点和教学 计划的基本要求 达到毕业论文 设计 综合训练的 目的 10 理论意义或 实际价值 符合本学科的理论发展 有一定的学术意义 对经济 建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问 题进行研究 具有一定的实际价值 10 选题 质量 25 选题恰当题目规模适当 难易度适中 有一定的科学性 5 查阅文献 资料能力 能独立查阅相关文献资料 归纳总结本论文所涉及的 有关研究状况及成果 10 综合运用 知识能力 能运用所学专业知识阐述问题 能对查阅的资料进行 整理和运用 能对其科学论点进行论证 10 研究方案的 设计能力 整体思路清晰 研究方案合理可行 5 研究方法和 手段的运用 能力 能运用本学科常规研究方法及相关研究手段 如计算 机 实验仪器设备等 进行实验 实践并加工处理 总结信息 10 能力 水平 40 外文应用 能力 能阅读 翻译一定量的本专业外文资料 外文摘要和 外文参考书目 特殊专业除外 体现一定的外语水平 5 文题相符较好地完成论文选题的目的要求 5 写作水平论点鲜明 论据充分 条理清晰 语言流畅 15 写作规范 符合学术论文的基本要求 用语 格式 图表 数据 量和单位 各种资料引用规范化 符合标准 10 论文 质量 35 论文篇幅10000 字左右 5 实评总分 成绩等级 评阅教师评审意见 评阅教师签名 说明 评定成绩分为优秀 良好 中等 及格 不及格五个等级 实评总分 90 100 分记为优 秀 80 89 分记为良好 70 79 分记为中等 60 69 分记为及格 60 分以下记为不及格 M 湖南科技学院本科毕业论文 设计 答辩记录表湖南科技学院本科毕业论文 设计 答辩记录表 论文题目霓虹灯控制器的设计 作者姓名沈丹妮所属系 专业 年级电子工程系电子工程系 电子信息工程电子信息工程专业 2009 年级 指导教师 姓名 职称 唐云 讲师 答 辩 会 纪 要 时间2013 年 5 月 18 日地点三教 103 姓 名职务 职称 姓 名职务 职称 姓 名职务 职称 张新安教授唐云讲师潘海军高级实验师 梁晓琳讲师李荣讲师张丹硕士 答 辩 小 组 成 员 答辩中提出的主要问题及回答的简要情况记录 1 点阵的显示原理是什么 答 8x8 点阵是由 64 个发光二极管组成的 且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点 当对应的某一行置 0 电平 某一列置 1 电平时 则对应的二极管点亮 我的设计中是单片机的 P2 口接点阵的列 P0 口接点阵的行 2 点阵的图形是如何显示的 答 点阵上的显示图形是直接由软件编程烧录到单片机中的 显示的图形代码是直接在 C 语言 中编写的 因此显示图形是固定的 若要修改只能在程序中进行修改 3 硬件设计中的按键有什么作用 答 硬件中的按键 一个是复位按键 按下按键 程序复原到显示初始状态 另一个是程序中 断控制按键 按下按键并立即松开 程序中断 显示停止 5S 后恢复显示 按住此键 2S 然后松 开 显示停止 不恢复 会议主持人 记 录 人 年 月 日 N 答 辩 小 组 意 见 评语 评定等级 负责人 签名 年 月 日 系 学 位 委 员 会 意 见 评语 论文 设计 最终评定等级 负责人 签名 系部 公章 年月 日 校 学 位 委 员 会 意 见 评语 评定等级 负责人 签名 年月 日 I 目 录 绪论 1 1 霓虹灯控制器的原理研究 5 1 1 霓虹灯的产生 5 1 2 霓虹灯的特征 5 1 3 霓虹灯的主要部件 6 1 3 1 霓虹灯管 6 1 3 2 变压器 6 1 3 3 程序控制器 7 1 4 设计研究的目的和意义 7 2 硬件电路设计 9 2 1 直流稳压电源电路 9 2 2 芯片的选择和介绍 9 2 3 单片机最小电路系统 14 2 4 8X8 霓虹灯发光二极管 15 2 5 控制主题电路设计 17 2 5 1 晶振电路设计 18 2 5 2 复位电路设计 18 2 5 3 按键控制电路 19 2 5 4 控制主体合拼电路图 19 2 6 硬件设计实物展示 20 2 6 1 霓虹灯 8X8 点阵 20 2 6 2 单片机最小系统及其控键 20 2 6 3 完整原理图和实物图 20 2 7 安装调试 遇到的问题和解决的方法 21 2 8 结果分析 22 3 软件部分设计 23 3 1 单片机编程语言设计 23 3 2 系统软件编译器介绍 23 II 3 3 接口设计方案 24 3 4 主程序设计 25 3 5 三种显示模式子程序设计 25 3 5 1 延时与按键判断子程序设计 25 3 5 2 数字 字母与文字的设计 27 4 仿真测试 28 4 1 系统软件仿真器介绍 28 4 2 霓虹灯仿真 29 结论 32 参考文献 33 附录 A 整体电路图 34 附录 B 完整源程序 35 致 谢 40 III 插图索引 图 1 发光二极管截面图 7 图 2 三端固定式集成电源电路图 9 图 3 89C51 系列单片机内部结构 11 图 4 AT89C51 引脚配置 11 图 5 74HC573 外观图 13 图 6 单片机最小系统 14 图 7 LED 结构图 15 图 8 霓虹灯管 16 图 9 LED 矩阵 17 图 10 2 的点阵图 17 图 11 晶振电路 18 图 12 复位电路 19 图 13 按键电路 19 图 14 控制主体电路 19 图 15 霓虹灯 8X8 点阵图 20 图 16 单片机最小系统及其按键 20 图 17 完整原理图 21 图 18 完整实物图 21 图 19 Keil 软件界面 23 图 20 AT89C51 引脚配置 24 图 21 Protues 界面 29 图 22 点阵与整体电路连接方法 30 图 23 点阵显示字母 C 30 图 24 点阵显示数字 2 31 图 25 点阵显示 中 31 IV 霓虹灯控制器的设计 摘 要 随着经济的快速发展 人民生活水平的不断提高 霓虹灯不仅作为一种 照明工具正走向千家万户 更是在广告宣传方面渗透到了生活的各个领域 随着霓虹灯技术的提高 对应用控制的技术要求也越来越高 本设计介绍了一种简易 LED 彩灯控制系统的软硬件设计过程 以 AT89C51 单片机作为主控芯片 由按键控制电路 彩灯显示电路等模块组成 的控制电路 利用软件编程烧录程序到单片机来实现对 LED 彩灯的控制 通过单片机控制 可以实现 全暗 再到各种字模 0 1 2 3 4 5 C E F H I 中 子 的显示再到 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 同时通过按 键控制程序中断 当按下按键并立即松开时 显示停止 屏幕全暗 5s 后显 示恢复 当长按按键 2s 后松开 显示停止 屏幕有图形 再次长按按键 2s 后松开 显示继续 关键词 单片机 AT89C51 发光二极管 霓虹灯 V The design of neon controller Abstract With the repaid development of economy people s living standard continues to improve the neon lights not only is heading for families as a lighting tool but also has penetrated into all areas of life in advertising With the improvement of neon technology the requirements for the application of control technology is also more and more high This design introduces a simple hardware and software design process of the LED lights control system this solution is based on the AT89S51 single chip computer key lights display circuit and control circuit single chip microcomputer minimum system module composition and the core of the main control circuit It uses software programming burning program to the MCU to realize to control the LED lights Through the single chip microcomputer control we can realize all dark to the various font 0 1 2 3 4 5 C E F H I and than go to the dark cyclic display The user can choose according to oneself be fond of of different type display mode At the same time we can control program interrupt through the button When press the button the display stops the screen completely dark program continues to run after 5s After pressing the button 2s to loosen the display stop the screen has a graphical display Press button 2s and loosen again the program continues Key words Microcontroller STC89C51 Led Neon lights 1 绪论 研究的背景 霓虹灯是一种冷阴极辉光放电灯 直接将电能转换成光能 自其问世以来 历经了上百年的发展 现已成为重要的显示 装饰光源 霓虹灯由于其外形变 幻多端 加工灵活 色彩丰富 在广告业 商业 交通 建筑 室内外装饰 舞台布景 家用电器 城市美化等领域发挥了特有的作用 随着中国经济的飞速发展 霓虹灯的品种 规格也已基本系列化 可供各 种用途的选择 其质量已逐步向国际水平靠拢 随着 中国加入 WTO 与国际水 平的差距将越来越小 在不久的将来必将赶超国际先进水平 但在目前市场竞 争的条件和发光二极管的普及下 霓虹灯的定义有所改变 霓虹灯不在局限惰 性气体的霓虹灯 发光二极管所组成的矩阵都能称作新型的霓虹灯 而 LED 显示屏是八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体 显示屏由几万至几十万个半导体发光二极管像素点均匀排列组成 利用不同的 材料可以制造不同色彩的 LED 像素点 目前应用最广的是红色 绿色 黄色 而蓝色和纯绿色 LED 的开发已经达到了实用阶段 LED 显示屏可以显示变化 的数字 文字 图形图像 不仅可以用于室内环境 还可以用于室外环境 具 有投影仪 电视墙 液晶显示屏无法比拟的优点 1 现在霓虹灯广告业正蓬勃发展 但霓虹灯控制系统的技术相对落后 基于 此 单片机的新型七彩霓虹灯控制系统 阐述了其系统设计原理 硬件结构 软件设计及与系统配套的数据表的生成软件 提出一种新的通过串口通信的帧 同步方案 最后指出系统进一步优化的方法 实践证明该设计具有低成本 方便 灵活和稳定可靠的特点 景观与光源在现代都市人的时尚观念里 景与光是韵 律的结合 光线的布置强弱得当和自然环境空间构造 隐 露 抑 扬的 运用 充分体现了传统文化的东方文明气息 再现了人文气息的辨证关系 增 加了空间的变化 形成移步换景的夜景效果 2 现在全世界都在讲节能减排和经济效益 国科技部推出 十城万盏 半导 体照明应用示范城市方案 该计划涵盖北京 上海 深圳 武汉等 21 个国内发 达城市 自此之后 示范城市逐渐增多 全国 LED 行业一片叫好声 LED 照 明行业充满了朝气和冲劲 新型高效光源 LED 特别是白色光 LED 开发成功 为照明节能设计提供了更好的参考和选择 3 国内外研究现状 霓虹灯的发展可以追溯到英国物理学家和化学家法拉第对气体放电的研究 电流通过含有少量正负离子的气体时 受紫外线 宇宙射线 微量放射物质的 2 作用 在足够高的外加电压作用下运动 并与中性气体分子碰撞后 使中性分 子发生电离 因而离子的数目倍增 电流通过气体时还伴有发光现象 即所谓 的辉光放电 其发光的颜色随所充气体的不同而不同 法拉第的理论及其在实 验上的成就 为霓虹灯技术的发展奠定了坚实的基础 霓虹灯始源于法国 当时所用的灯体玻管的直径为 45 毫米 先将玻璃管弯 制成所需的文字或图案 然后再用 1 只电压为 1 万多伏的变压器供电 使之发 光 在 1907 年至 1910 年期间 科学家克洛德和林德发明了液态空气分馏 利 用这一发明 在霓虹灯内充入一定的惰性气体 这样就明显减缓了气体在灯管 内部的消耗速度 颜色也丰富了 可产生红 绿 蓝 黄等颜色 第二次世界 大战前夕 发光的材料被研制出来了 这种材料不仅能发出各种颜色的光 而 且发光效率也高 我们称之为荧光粉 荧光粉被应用在霓虹灯制作中后 霓虹 灯的亮度不仅有了明显提高 而且灯管的颜色也更加鲜艳夺目 变化多端 同 时也简化了制灯的工艺 故在第二世界大战结束后 霓虹灯得到了迅猛的发展 目前霓虹灯市场上鱼龙混杂 有营业执照承接工程的单位只占市场的 30 这类单位有独自的设计 制作 安装能力 信誉好 产品质量过关 后 期维护到位 是用户的首选单位 第二类 没有营业执照依靠其他单位 这类 单位 专业性不强 产品质 量无保证 后期维护不到位 第三类 皮包公司 无任何证件 信誉和能力 打一枪换一地 产品质量 和后期维护根本谈不上 霓虹灯是一个专业性比较强的行业 正规单位的产品质量好 寿命长 可 正是第二类和第三类公司扰乱霓虹灯市场 给用户的感觉霓虹灯容易坏 其实 霓虹灯的寿命比日光灯还长 因此要尽可能选择有执照 有信誉 有能力的单 位 以前霓虹灯制造企业几乎全部用普通玻璃管 普通电极 随着人们对产品 要求的提高 高铅玻璃管 陶瓷环电极 三基色粉管 渐变彩虹霓虹灯正越来 越广泛的走向人们的生活 使人们的生活更加亮丽 由于霓虹灯灯管通常采用玻璃材质 制作相对复杂并且有易碎的缺点 由 于采用高压变压器 往往对周边通讯设备有一定的干扰 在技术发达的今天 采用多色 LED 逐步取代相比较来说更节能 安装更方便 课题研究的主要任务 由于单片机技术的不断发展和高亮度 LED 发光管的出现使得大屏幕高亮度 3 LED 电子广告屏成为可能 与传统的霓虹灯广告在显示效果以及可修改性上都 有着无法比拟的优势 而且单片机的日益平民化 LED 技术的不断创新 使得 高亮度高清晰的 LED 点阵广告牌与传统霓虹灯广告牌的成本日益接近 单芯片微电脑是将 CPU 内存以及 I O 等组合制作在同一芯片上的微控制 器 所以仅需要少量的外围电路即可独立工作 8051 单芯片是 Intel 公司于 1981 年以 8048 为基础 向上延伸所开发出来的单芯片 由于其功能强大 价 格低廉 并且可以使用汇编语言或 C 语言开发程序软件 4 在短短的十来年中 LED 点阵显示屏就以亮度高 工作电压低 功耗小 小型化 寿命长 耐冲击和性能稳定的优点迅速成长为平板显示的主流产品 在信息显示领域得到了广泛的应用 LED 的发展前景极为广阔 目前正朝着更 高的亮度 更高的耐气候性 更高的发光密度 更高的发光均匀性 可靠性 全色化方向发展 LED 显示屏的应用涉及社会经济的许多领域 主要包括 1 证券交易 金融信息显示 2 机场航班动态信息显示 3 港口 车站 旅客引导信息显示 4 体育场馆信息显示 5 道路交通信息显示 6 调 度指挥中心信息显示 7 邮政 电信 商场购物中心等服务领域的业务宣传 及信息显示 8 广告媒体新产品等 设计研究的内容和要求 课题任务的内容 1 在进行此课题的设计时 必须熟悉霓虹灯 LED 结构和原理 运用硬 件描述语言设计各功能模块 2 设计霓虹灯控制系统 工作要求 在设计过程中 不仅要具有强烈的求知欲望 而且要有持之以恒 严谨治 学的态度 同时学会在课题任务中多提问题 并试着运用知识来解决问题 尤 其是出现问题时采用何种思维方法过程的学习 针对设计题目的特点 论文的内容和结构将做如下安排 1 初步方案的论证和选择 搜集题目的有关资料 并参照目前通用的设计思想和设计方法拟定几套设 计方案进行分析比较 最终选定了以单片机为核心控制器件 外加复位电路和 驱动电路的设计方案 2 方案实现 以设计方案为指导思想选择合适的器件来实现这一思想 选择器件时要从 功能和电气特性两方面来选择和论证 经过对比选择选定 AT89C51 单片机为核 4 心控制器件 论文列出了详细的器件参数和在系统中的连接使用方法 3 软件编写 根据硬件特点和设计要求 软件选用 C 语言编写 4 验证与测试 调试分为硬件调试 软件调试和系统联合调试几步来进行 在硬件调试中 发现有单片机端口驱动能力不足 驱动电路工作不稳定等问题 在软件调试中 出现程序整合工作不协调等问题 通过分析 查找找出了问题原因并设法将其 解决 5 结论 设计完成后对设计中所遇到的问题 经验教训 以及自己的想法进行总结 5 1 霓虹灯控制器的原理研究 1 1 霓虹灯的产生 随着经济的快速发展 人民生活水平的不断提高 灯饰不仅作为一种照明 工具正走向千家万户 更是广告宣传方面渗透到生活的各个领域 随着灯饰技 术的提高 随之带来的应用控制的技术要求也越来越大 霓虹灯自 1910 年问世 以来 历经百年不衰 霓虹灯是靠充入玻璃管内的低压惰性气体 在高压电场 下冷阴极辉光放电而发光 但随着社会的发展和发光二极管的普及 不再依靠 惰性气体来产生不同颜色的光 由发光二极管来代替过去用惰性气体加高压的 方法制造霓虹灯 发光二极管制作的霓虹灯画面可设置为跳动式扫描 渐变式 扫描 混色变色等等 5 霓虹灯的变化由装有微电脑芯片编程控制 按照编好 的程序亮或灭 组成一副副流动的画面 似天上彩虹 像人间银河 更酷似一 个梦幻世界 引人入胜 使人难以忘怀 因此 霓虹灯是一种投入较少 效果 强烈 经济实用的广告形式 低压电子霓虹灯是一种理论和制作工艺上不同于高压霓虹灯和节能高压电 子霓虹灯的新型节能广告装饰光源 6 LED 的特色之处一是节能 直接功耗 间 接耗能 二是基本无电离辐射 三提高空间利用率 而这些特色又恰好解决了 那两类霓虹灯的问题 然而 LED 点阵显示屏的特点不仅仅于此 LED 点阵显示 屏用的是数码管 而数码管具有实用 便宜等优点 做出来的 LED 点阵显示很 耐用 LED 点阵显示屏之所以受到广泛重视而得到迅速发展是与 LED 显示屏本 身所具有的优点分不开的 LED 点阵显示屏的发展前景极为广阔 目前正朝着 更高的亮度 更高的耐气候性 更高的发光密度 更高的发光均匀性 可靠性 全色化方向发展 同样 单片机自问世以来 迄今已有三十多年了 其产品琳琅满目 产家 也众多纷纭 功能也是五花八门 单片机有着体积小 功耗低 功能强 性能 价格比高 易于推广应用等显著优点 在自动化装置 智能仪器仪表 过程控 制 通信 家用电器等许多领域得到日益广泛的应用 在许多基于单片机的应 用系统中 通过软件编程实现对外部硬件电路的控制 它给人们的生活带来了 很多便利 本论文阐述了一种以单片机为核心的一种低成本 高精度 微型化 并有霓虹灯显示控制系统 7 1 2 霓虹灯的特征 1 高效率 霓虹灯是依靠灯光两端电极头在高压电场下将灯管内的稀有气体击燃 它 不同于普通光源必须把钨丝烧到高温才能发光 造成大量的电能以热能的形式 6 被消耗掉 因此 用同样多的电能 霓虹灯具有更高的电能 2 温度低 霓虹灯因其冷阴极特性 工作时灯管温度在 60 C 以下 所以能置于露天日 晒雨淋的情况下以及水中工作 同样因其工作特性 霓虹灯光谱具有很强的穿 透力 在雨天或大雾天仍能保持较好的视觉效果 3 低能耗 在技术不断创新