基于单片机控制的霓虹灯控制器设计论文

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 摘要 ： 本设计采用 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 to is up of of of of 6 is by to BD to in 虹灯控制器 第 2 页 共 14 页 目录 1. 系统设计 计要求 .体设计方案 . 设计思路 . 方案 论证与比较 . 系统组成 . 示部分电路 .制部分电路 . 序流程图 .序清单 结论 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 .虹灯控制器 第 3 页 共 14 页 1. 系统设计 计要求 设计 一个霓虹灯控制器，控制 128 个 求能控制形成 多种 图案或花样 。 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。 体设计方案 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 单片机的输出控制信号经放大后驱动，形成不同的图案。 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 74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 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 要 16 个移位寄存器，需要芯片多，且 局和布线不方便。 方案二、采用矩阵式分布。 利用单片机的 做行选信号， 做列选信号，128 个 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 可单独控制每行或每列的 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， 布局和布线也较容易和美观。 综 上所述，考虑到要求控制的 是太多，又矩阵式能形成较丰富的图案， 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 常发光时每个 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 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 79/S C L L 13S E 4H C 5 9 579/S C L L 13S E 4H C 5 9 52 46 82 46 8 51 0 61 0 71 0 81 0 91 0 01 0 11 0 21 0 T 寄存器扩展的电路图 统组成 系统 总方框图如图 示。 图 统总方框图 单片机控制矩阵式排布的 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 。 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 阳极连接 在一起 引出 8 行输出 分别接单片机 I/O 口的 ； 每列 8 个 阴极连接 在一起 引出 16 列输出 分别接单片机 。电路图如图 显示部分 单片机 霓虹灯控制器 第 5 页 共 14 页 图 显示部分电路图 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 片机， 2 个 7412M 晶阵和一些相应的电阻，插座。 驱动部分的 8 个 9012 三极管也接到了此部分。使用 的 8 个输出信号做 8 行的选通信号，使用 的 16 个输出信号做列的控制信号，单独控制每圈的 16 个 输出信号经 9012 放大后驱动发光二极管。电路图如图 D 1 3 D 1 4 D 1 5 D 1 6 D 1 7 D 1 8 D 1 9 D 1 A D 1 B D 1 C D 1 2D 1 0 D 1 1D 2 3 D 2 4 D 2 5 D 2 6 D 2 7 D 2 8 D 2 9 D 2 A D 2 B D 2 C D 2 D D 2 E D 2 2D 2 0 D 2 1D 3 3 D 3 4 D 3 5 D 3 6 D 3 7 D 3 8 D 3 9 D 3 A D 3 B D 3 C D 3 D D 3 E D 3 2D 3 0 D 3 1D 4 3 D 4 4 D 4 5 D 4 6 D 4 7 D 4 8 D 4 9 D 4 A D 4 B D 4 C D 4 D D 4 E D 4 2D 4 0 D 4 1D 5 3 D 5 4 D 5 5 D 5 6 D 5 7 D 5 8 D 5 9 D 5 A D 5 B D 5 C D 5 D D 5 E D 5 2D 5 0 D 5 1D 6 3 D 6 4 D 6 5 D 6 6 D 6 7 D 6 8 D 6 9 D 6 A D 6 B D 6 C D 6 D D 6 E D 6 2D 6 0 D 6 1D 7 3 D 7 4 D 7 5 D 7 6 D 7 7 D 7 8 D 7 9 D 7 A D 7 B D 7 C D 7 D D 7 E D 7 2D 7 0 D 7 1D 8 3 D 8 4 D 8 5 D 8 6 D 8 7 D 8 8 D 8 9 D 8 A D 8 B D 8 C D 8 D D 8 E D 8 2D 8 0 D 8 1123456789101112131415161718192021222324 2 4Q 1 第 6 页 共 14 页 图 制部分电路图 序流程图 E A / V E 012 11301P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E E / 10 8 9S 51p p 1K B 2K B 3K B 4K B 5X T A L 1X T A L 2K B 6K B 7K B 8123456789 9K B 1K B 2K B 3K B 4K B 5K B 6K B 7K B 8V C A L 1X T A L 2V C 1 _M O S S E S S E 2N 2 0N 2 1N 2 2N 2 3N 2 4N 2 5N 2 6N 2 7N 1 0N 1 1N 1 2N 1 31 0 8 E H 3H 34 704 704 704 704 704 704 704 704 704 704 704 704 704 704 704 701 01 01 01 01 01 01 01 01 41 41 41 41 41 41 41 4V C C V C C V C C V C C V C C V C C V C C V C 4N 2 0N 2 1N 2 2N 2 3N 2 4N 2 5N 2 6N 2 7V C 1K B 2K B 3K B 4K B 5K B 6K B 7K B 8V C 0N 1 1N 1 2N 1 3N 1 4M M O S 2 4Q 1 E Q 2 E Q 3 E Q 4 E Q 5 E Q 6 E Q 7 E Q 8 Q 1 显示方式一 显示方式二 显示方式三 显示方式四 显示方式五 显示方式六 显示方式七 霓虹灯控制器 第 7 页 共 14 页 序清单 软件采用汇编语言编写， 程序清单见附录 2。 本 设计的设计思想 ，原理和软件设计较简单，难点在于 的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 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 051 实务与应用 M国水利水电出版社， 2. 张洪润，马平安，张亚凡 M京科学出版社， 一版 . 附录 1 元器件明细表 名称 型号 数量 单片机 锁存器 74 电阻 10K, 470 17,8 贴片发光二极管 28 电容 30 电解电容 22 三极管 9012 8 晶阵 12M 1 插座 40 脚， 20 脚 1， 1 下载口 1 霓虹灯控制器 第 8 页 共 14 页 附录 2 程序清单 20H 00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H 08H 09H 0 0 0 00 0 10H 9H 0H 1H 2H 3H 4H 5H 6H 7H 0H 1H 2H 3H 4H 5H 6H 7H 8H 8H 9H 0H 1H 2H 3H 4H 5H 0000H ;转入主程序 0003H ;外部中断 ;返回，不用 000 ;定时器 口地址 ;转入 断服务程序 0013H ;外部中断 ;返回 001 ;定时器 T ;转入 断服务程序 0023H ;转入创行断服务程序 ;返回，不用 00000001B 05H 01H 0 0 B B 虹灯控制器 第 9 页 共 14 页 B B B B 0 000H 8H 0 0B A,A A,A 2H 07 0B A,A 5H 0 0B B 0A,A B 0A,A 虹灯控制器 第 10 页 共 14 页 0 0B B 0B 0 8H 0 0B A,A A,A 2H 00H 0B 0 03 0000A,L A A A,L A 000A,R A A A,L A 霓虹灯控制器 第 11 页 共 14 页 0 28H 0 0 B B B B