基于单片机的广告流水灯控制设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业Anhui Vocational & Technical College of Industry & Trade毕毕 业业 论论 文文广广告告灯灯的的设设计计与与制制作作Advertising Lamp design and production of this sentence 所在系院：电气与信息工程系专业班级：机电一体化（3）班学生学号：学生姓名：汪静指导教师：崔老师精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业2014 年 3 月 20 日Anhui Vocational & Technical College of Ind

2、ustry & Trade毕毕业业论论文文说说明明书书广广告告灯灯的的设设计计与与制制作作Advertising Lamp design and production of this sentence 所在系院：电气与信息工程系专业班级：机电一体化（3）班学生学号：学生姓名：汪静精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业指导教师：崔老师2014 年 3 月 20 日安徽工安徽工贸职业贸职业技技术术学院学院毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书系（院） 电子与信息工程系 专业 机电一体化 班级 12 机电（3）班 学生姓名 汪静 学号 一、一、题题 目：目： 广告灯的广告灯的设计设

3、计与制作与制作 二、内容与要求：二、内容与要求：1、内容主要是利用单片机来控制广告灯。2、目的是让电子信息工程专业的毕业生通过自己完全动手制作一些实际电子产品，掌握一定的电子产品设计、制作技能和力。三、三、设计设计（ （论论文）起止日期：文）起止日期：任务下达日期： 年 月 日完成日期： 年 月 日 指导教师签名： 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 年 月 日四、教研室四、教研室审查审查意意见见： ：教研室负责人签名： 年 月 日安徽工安徽工贸职业贸职业技技术术学院学院毕业设计（论文）指导教师、评阅人评语毕业设计（论文）指导教师、评阅人评语专业、班级 12 级机电一体化（3）班 学生

4、姓名 汪静 完成日期 2014、3、20 题 目： 广告灯的设计与制作 毕业设计（论文）共 页，其中：图 幅，表个指导教师评语： 建议成绩 指导教师（签名）： 年 月 日评阅人评语： 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 建议成绩 评阅人（签名）： 年 月 日精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业安徽工安徽工贸职业贸职业技技术术学院学院毕业设计（论文）成绩评定毕业设计（论文）成绩评定专业、班级 12 级机电一体化（3）班 学生姓名尹文娟 完成日期 2014、3、20 题 目： 广告灯的设计与制作 毕业设计（论文）共 页，其中：图 幅，表 个毕业设计毕业设计（ （论论文）指文）指导导小

5、小组评组评定意定意见见： ： 毕业论毕业论文成文成绩绩的的评评定：定：指导教师审阅成绩（70%）评阅教师评阅成绩（30%）总 分系（院）负责人签名 年 月 日精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业广告灯设计广告灯设计摘要：当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。各酒店、商店门口的灯就利用了这一技术。广告灯，就是以单片机为核心并通过控制发光二极管的发光来实现灯的亮灭，从而达到广告灯的效果。它集单片机、数字电路和软件设计于一体，从智能控制、电路设计和故障分析等方面进行了一系

6、列的研究，并将其广泛应用在日常生活当中。关键词： 控制系统 单片机 智能控制 广告灯 电路设计精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业目录目录第 2 章 广告灯的设计.2.3第 3 章 广告灯各器元件的介绍与选择第 4 章 广告灯的故障排除.精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 引言引言在现在诸多的娱乐场所、理发店、宾馆、饭店、公司等的门外，都可以看到各式各样的广告流水灯。所谓“广告流水灯” ，就是将一系列的有颜色的广告灯串联接在一起，然后令这些灯按一定的次序逐个或者几个的一次点亮和熄灭。由于各灯点亮和熄灭，产生的效果就像流动的水一样，因此，就称这类广告灯为“广告流水灯” 。生活中广告

7、流水灯的形式和点亮的次序是多种多样的。有单一颜色的几个灯按固定的次序来点亮的，有多个不同颜色的灯构成某一图案依次点亮的，也有多排广告灯按多种组合好的次序循环点亮的等。我们设计的广告流水灯，就是这些广告灯中的类型。当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。在大学学习期间,完成了前期的单片机基础知识学习以后，从大三开始将理论学习和实践相结合,逐步完成了一些系统（广告流水灯）的设计与制作。

8、但以前在制作课件时只是学一点做一点，没有系统的总结经验。此次的论文撰写我认真对以前的课件制作及单片机应用过程中的问题进行了回顾和总结，使自己的经验得到了理论上的升华，这些都将是自己今后进一步发展的宝贵财富。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业设计目的设计目的本设计以 AT89S51 单片机为核心并用它来控制发光二极管双灯点亮循环的实验装置，用 AT89S51 单片机控制 8 个发光二极管发光，实现亮点以 12HZ 频率在高、低位循环移动。通过 PROTEL 软件设计、仿真，并能从中掌握通过软件控制发光二极管的思路和技巧。这次设计重点就在于利用单片机的知识去控制系统的运行。三主要功能三主要

9、功能本控制器的主要功能是完成八路彩灯（包括桥梁灯、护栏灯以及各种大型广告招牌的霓虹灯）的控制。本控制器电路可分为 5V 电源、555 振荡电路、计数器、程序存储器 EPROM、可控硅触发电流驱动电路。四广告流水灯的设计四广告流水灯的设计（一）系统基本设计及电路图（一）系统基本设计及电路图在电路设计中，采用 8 个发光二极管来代表广告灯。广告灯是由单片机的P2 端口的 8 个引脚来分别控制的。电源部分用的是 5V 直流电源，晶体振荡器采用的是 12MHz 的石英晶体振荡器。广告流水灯控制的电路图如图 1 所示。它是用 I/O 端口简单控制广告流水灯，以及采用定时器精选优质文档-倾情为你奉上专心-

10、专注-专业图图 1 1 基本设计电路图基本设计电路图图图 1 1不同工作方式实现点亮效果的电路图。1.主控制器主控制器单片机 AT89S51 具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用，而且系统可用二节电池供电。2.晶振电路晶振电路晶振提供单片机需要的时钟信号，单片机必须在时钟的驱动下才能正常工作。一般选用石英晶体振荡器，ATMEL89C2051 的工作频率范围很宽(0 到 24M)，我们选用 12M 晶振。晶振两个端口接单片机 RXD 和 TXD 两个脚, 分别构成片内振荡器的反相放大器的输入和输出端(不分正负)，系统晶振图如

11、图 2 所示。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图图 2 2 系统晶振图系统晶振图图图 2在下面的程序设计中，将实现使广告灯先从左至右单个灯移动点亮两轮，即每轮点亮的次序为：P2.7 亮P2.6 亮P2.5 亮P2.4 亮P2.3 亮P2.2 亮P2.1 亮P2.0 亮。然后再从右至左单个灯移动点亮两轮，即每轮点亮的次序为：P2.7 亮P2.6 亮P2.5 亮P2.4 亮P2.3 亮P2.2 亮P2.1 亮P2.0 亮。之后，再使所有的广告灯闪烁两次，即先所有的灯点亮，然后再所有的灯都熄灭，如此反复共两次。（二）系统流程图及工作原理（二）系统流程图及工作原理1系统流程图系统流程图外部中

12、断控制广告流水灯程序流程图如图 3 所示。图图 3 3精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业b精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业2.工作原理工作原理在程序中，若只涉及一个外部 INT0 中断，因此，只需在主程序执行前设置中断允许即可。若涉及两个外部中断 INT0 和 INT1，而若也涉及定时器 T0 中断与外部 INT0 中断，因此，要考虑的问题会相对多一些。根据前面的原理分析可知，当两个及两个以上中断同时存在时，在设置中断允许之外，还必须设置中断优先，否则程序功能将无法达到设计要求。以本次要达到的设计要求来说，可做如下分析。（1）设置中断优先 IP 寄存器由于同时存在两个外部中断

13、，设置 IP 寄存器可考虑两种方法：设同一层中断法和高低优先中断法。同一层中断法不论中断的高低优先级，只管触发中断的先后。先按下按键（即先有触发电平）则先执行其中断子程序；后按下按键（即后有触发电平）则后执行其中断子程序。高低优先中断法则是设置中断优先级。不论按键的先后，只论中断优先级的高低。优先级高者，即使其是比优先级低的后按键触发，也会在按键之后中断目前正在执行的低优先级中断子程序，转而执行其中断子程序，执行完成后再继续执行低中断优先级的服务程序。结合本次设计，用同一层中断法，可设 IP=B；用高低优先中断法，可设 IP=B，即设 INT1 为高优先级，INT0 为低优先级。对于第（3）个

14、程序，可用 IP=B，即设 INT0 为高优先级，定时器 T0 为低优先级。（2）设置 TCON通过设置 TCON，从而设定 INT0 和 INT1 的中断具体出发方式，这也是在设计程序之初所必须考虑的问题。结合本次的设计要求，可用两种方法来完成设置：令 TCON=B（INT0 和 INT1 均为电平触发方式） ，或令 TCON=B（INT1 为电平触发方式，INT0 为下降沿出发） 。当用第一种方法时，若 INT0 和 INT1 同时长生中断，则跳至 INT1的中断子程序去执行，执行完成后就返回主程序；若 INT0 中断执行时INT1 产生中断，则 INT0 中断暂停，跳至 INT1 的中断

15、服务程序去执行，执行完成后，再回到 INT0 中断子程序中继续执行未完的程序，然后返回主程序；若 INT1 中断执行是 INT0 产生中断，则 INT1 中断执行将不受影响，当 INT1 中断子程序执行完成后就返回主程序。（3）定时器 T0 定时初值的设定精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业采用 T0 工作于方式 1.由于要求每个灯点亮的延时时间为 0.2s，因此可以设定定时时间为 10ms，然后用 20 次执行定时中断从而实现 0.2s的延时。10ms 的定时初值，即 TC=21010 6553610000=555360D8F0H。因此，163TH0=0D8H，TL0=0F0H。（三）

16、系统各部分详细设计（三）系统各部分详细设计1.芯片连接芯片连接 AT89S51 单片机芯片共有 40 个引脚，引脚的排列顺序为从靠芯片的缺口左边那列引脚逆时针数起，依次为 1、2、3、440，其中芯片的 1 脚顶上有个凹点。在单片机的 40 个引脚中，电源引脚 2 根，外接晶体振荡器引脚 2 根，控制引脚 4 根以及 4 组 8 位可编程 I/O 引脚32 根。主电源引脚（2 根）VCC(Pin40)：电源输入，接5V 电源GND(Pin20)：接地线外接晶振引脚（2 根）XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端 XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端控制引脚（4 根）RST/V

17、PP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现 2 个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号 PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号 EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。可编程输入/输出引脚（32 根）AT89S51 单片机有 4 组 8 位的可编程 I/O 口，分别位 P0、P1、P2、P3 口，每个口有 8 位（8 根引脚），共 32 根。每一根引脚都可以编程，比如用来控制电机、交通灯、霓虹灯等，在制作实物时就是利用这些可编程引脚来实现我们想要的功能，PO 口（Pi

18、n39Pin32）：8 位双向 I/O 口线，名称为 P0.0P0.7;P1 口（Pin1Pin8）：8 位准双向 I/O 口线，名称为P1.0P1.7; P2 口（Pin21Pin28）：8 位准双向 I/O 口线，名称为 P2.0P2.7; P3口（Pin10Pin17）：8 位准双向 I/O 口线，名称为 P3.0P3.7。在实物制作中我用 P2 口连接了 8 个发光二极管。2.广告流水灯程序及说明广告流水灯程序及说明 ORG 00H ;起始地址 JMP START ;主程序 START精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 ORG 03H ;INT0 中断子程序起始地址 JMP E

19、XT0 ;INT0 中断子程序 EXT0START:MOV IE,#B ;INT0 中断允许 MOV IP,#B ;INT0 中断优先 MOV TCON,#B ;INT0 为电平触发 MOV SP,#70H ;设定堆栈指针START:MOV A,#0FFH ;显示初值设定，灯全灭 MOV R1,#02H ;从左至右移动两轮 CLR CM1:MOV R2,#08H ;设右移 8 次LOOP:RLC A ;左移一位 MOV P2,A ;输出到 P2 CALL DELAY ;延时 0.2S DJNZ R2,LOOP ;左移不到 7 次就继续 DJNZ R1,M1 ;移动不到两轮就继续 MOV R1,

20、#02H ;从右至左移动两轮M2: MOV R2,#07H ;设右移 8 次LOOP1:PRC A ;右移一位 MOV P2,A ;输出到 P2 CALL DELAY ;延时 0.2S DJNZ R2,LOOP1 ;右移不到 7 次就继续 DJNZ R1,M2 ;移动不到两轮就继续 MOV R1,#02H ;闪烁 2 次M3: MOV P2.#0FFH ;全灭 CALL DEALY ;延时 0.2S MOV P2,#00H ;全亮 CALL DEALY ;延时 0.2S DJNZ,R1,M3 ;闪烁 2 次不到两次就继续 JMP START1 ;重复循环显示 EXT0:PUSH ACC ;累加

21、器的值压入堆栈保护 PUSH PSW ;PSW 的值压入堆栈保护 SETB RE0 ;设定 PSW 工作寄存器组 1，保护精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业R0R7 寄存器内容 CLR RS1 MOV A,#00H ;设置灯闪烁前初值，令灯全亮 MOV R2,#10 ;使灯闪烁 5 次 LOOP2:MOV P2,A ;显示输出CALL DELAY ;延时 0.2SCPL A ;将 A 值反相MOV P2,A ;显示输出CALL DELAY ;延时 0.2SDJNZ P2,LOOP2 ;闪烁不到 5 次就继续POP PSW ;从堆栈中取回 PSW 的值POP ADC ;从堆栈中取回 AC

22、C 的值RETI ;返回主程序DELAY:MOV R3,#20 ;延时 0.2SD1: MOV R4,#20;D2: MOV R5,#248; DJNZ R5,$; DJNZ R4,D2; DJNZ R3,D1; RETEND(四四)元器件介绍与选择元器件介绍与选择 AT89S51 是一个低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写 1000 次的Flash 只读程序存储器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51 指令系统及 80C51 引脚结构，芯片内集成了通用

23、8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元，功能强大的微型计算机的 AT89S51 可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 它有 40 个管脚，分成两排，每一排各有 20 个脚，其精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业中左下角标有箭头的为第 1 脚，然后按逆时针方向依次为第 2 脚、第 3脚第 40 脚，如图 4 所示。AT89S51 设计和配置了振荡频率可为 0Hz 并可通过软件设置省电模式。空闲模式下， CPU 暂停工作，而 RAM 定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM 的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还

24、具有PDIP、TQFP 和 PLCC 等三种封装形式，以适应不同产品的需求 。其中最常见的就是采用 40Pin 封装的双列直接 PDIP 封装。图图 4 4 A AT T8 89 9S S5 51 1 芯芯片片图图此外 AT89S51 相对于 AT89C51 增加的新功能包括： （1）新增加很多功能，性能有了较大提升，价格基本不变，甚至比89C51 更低！ （2）ISP 在线编程功能，这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离。是一个强大易用的功能。 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 （3）最高工作频率为 33MHz，大家都知道 89C51 的极限工作频率

25、是24M，就是说 S51 具有更高工作频率，从而具有了更快的计算速度。 （4）具有双工 UART 串行通道。 （5）内部集成看门狗计时器，不再需要像 89C51 那样外接看门狗计时器单元电路。 （6）双数据指示器。 （7）电源关闭标识。 （8）全新的加密算法，这使得对于 89S51 的解密变为不可能，程序的保密性大大加强，这样就可以有效的保护知识产权不被侵犯。 （9）兼容性方面：向下完全兼容 51 全部字系列产品。比如8051、89C51 等等早期 MCS-51 兼容产品。 故在本次设计制作中芯片选择 AT89S51。 （10）主要特性 与 MCS-51 兼容 ；4K 字节可编程闪烁存储器；

26、寿命：1000 写/擦循环；数据保留时间：10 年；全静态工作：0Hz-24Hz；三级程序存储器锁定；128*8 位内部 RAM；32 可编程 I/O 线；两个 16 位定时器/计数器；5 个中断源 ；可编程串行通道；低功耗的闲置和掉电模式；片内振荡器和时钟电路；可编程串行通道；低功耗的闲置和掉电模式 。（2）管脚说明VCC：供电电压。GND：接地。P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在 FIASH编程时，P0 口作为原码

27、输入口，当 FIASH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。 P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业拉电阻拉高，且作为输入。并因此

28、作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口在 FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3 口

29、也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示：P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断 0） P3.3 /INT1（外部中断 1） P3.4 T0（记时器 0 外部输入） P3.5 T1（记时器 1 外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在 FLASH 编程期间

30、，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。如想禁止ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时， ALE 只有在执行MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业每个机器周期两次 PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效

31、的/PSEN 信号将不出现。EA/VPP：当 EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH） ，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时，/EA 将内部锁定为 RESET；当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（VPP） 。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。 （3）振荡器特性XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2 应不接。有

32、余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 （4）芯片擦除整个 PEROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持 ALE 管脚处于低电平 10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 此外，AT89C51 设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU 停止工作。但 RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存 RAM 的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。五故障排除五故障排除电路板的连接我做的不多，这次是第二次做硬件，经验不足，始不知道如何下手，做课件我没有考虑元件的布局和线路的干扰问题，只是把元件均匀的排在万能板上，然后焊接。虽然以前也用过电烙铁，但当时的焊接水平还是有些差劲，认为只要焊紧就好了，没有想过会不会形成虚焊。还有选用的导线太粗太硬了，花了很大的工夫才把所有线焊接完。外在焊接 10uf 电容时没有考虑到电路板的电源进线方向，结果把正负极焊反了。在制作好以后，打开电源但是有的发光二极管一点反应都没有，由精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业于之前焊接有点混乱，因此在检查电路有没有漏接