霓虹燈控制器第1頁共14頁基于單片機控制的霓虹燈控制器作者：譚輝肖遠青凌鑫華指導老師：王彥摘要：本設(shè)計采用AT89S51單片機實現(xiàn)對霓虹燈的控制。系統(tǒng)由單片機控制部分和顯示部分組成。顯示部分的128個發(fā)光二極管成8行16列矩陣式分布。單片機I/O口輸出的信號經(jīng)三極管放大驅(qū)動二極管發(fā)光。不同的控制信號使發(fā)光二極管以不同的方式和花樣顯示。關(guān)鍵字：單片機發(fā)光二極管矩陣式NeonLightControllerBasedonSinglechipAbstract:ThisdesignadoptssinglechipAT89S51tocontroltheneonlight.Thesystemismadeupofthepartofsinglechipcontrollerandthepartofshow.Thepartofshowis8linesof16rowmatrixtypes.SignalfromsinglechipisenlargedbytriodetransistortodrivetheLBD.ThedifferentcontrolsignalmakesLBDtogiveoutlightwiththepatternindifferentway.Keyword:singlechipLBDmatrix霓虹燈控制器第2頁共14頁目錄1.系統(tǒng)設(shè)計.31.1設(shè)計要求.31.2總體設(shè)計方案.31.2.1設(shè)計思路.31.2.2方案論證與比較.31.2.3系統(tǒng)組成.42.單元電路設(shè)計.42.1顯示部分電路.42.2控制部分電路.53.軟件設(shè)計.63.1程序流程圖.63.2程序清單.74結(jié)論.7參考文獻7附錄1：元器件明細表7附錄2：程序清單8附錄3：印制板圖.14霓虹燈控制器第3頁共14頁1.系統(tǒng)設(shè)計1.1設(shè)計要求1.基本功能：設(shè)計一個霓虹燈控制器，控制128個LBD，要求能控制形成多種圖案或花樣。2.擴展功能：紅外遙控不同顯示方案間的轉(zhuǎn)換，加設(shè)語音芯片和音樂盒，在顯示不同圖案的同時發(fā)出不同的音樂和語音信息。1.2總體設(shè)計方案1.2.1設(shè)計思路題目要求設(shè)計一個霓虹燈控制器，控制的燈數(shù)128個，并要形成多種圖案和花樣。設(shè)計中控制部分由單片機完成，顯示部分的LBD由單片機的輸出控制信號經(jīng)放大后驅(qū)動，形成不同的圖案。1.2.2方案論證與比較1.顯示部分設(shè)計方案論證與選擇方案一、采用移位寄存器擴展I/O口。利用74HC595擴展單片機的輸入輸出口來接發(fā)光二極管，實現(xiàn)串行輸入并行輸出。電路圖如1.1.1所示。此方案可擴展受控制的發(fā)光二極管的數(shù)量，但要控制128個LBD需要16個移位寄存器，需要芯片多，且PCB布局和布線不方便。方案二、采用矩陣式分布。利用單片機的p1口做行選信號，p2和p0口做列選信號，128個LBD構(gòu)成8行，16列的矩陣。詳細電路圖見單元電路設(shè)計中。此方案能單獨控制每一個LBD，也可單獨控制每行或每列的LBD，可形成豐富的圖案或花樣，顯示部分不需要格外的芯片，形成的電路簡單，PCB的布局和布線也較容易和美觀。綜上所述，考慮到要求控制的LBD不是太多，又矩陣式能形成較豐富的圖案，PCB板的布局和布線也較美觀，選擇方案二。2.驅(qū)動部分設(shè)計方案論證與選擇方案一、三極管一級驅(qū)動。由1個9012驅(qū)動一行16個LBD。正常發(fā)光時每個LBD的工作電流為1015毫安，16(1015)=160240毫安,這樣大的電流一個三極管就能提供。當一行同時亮時能滿足發(fā)光工作要求。當一個燈亮時，由于亮的時間非常短不會對LBD的工作造成影響。方案二、功率放大芯片?？梢院芎玫膶崿F(xiàn)放大和驅(qū)動，性能穩(wěn)定，效果好，但價格較三極管高，電路較方案一也明顯復雜。綜上所述，三極管驅(qū)動電路簡單，性價比高，又能很好完成驅(qū)動作用，選擇方案一。霓虹燈控制器第4頁共14頁Q11Q22Q33Q44Q55Q66Q77Q015Q79/SCLR10SCK11RCLK12/G13SER14Q?74HC595Q11Q22Q33Q44Q55Q66Q77Q015Q79/SCLR10SCK11RCLK12/G13SER14Q?74HC595L1L2L3L4L5L6L7L8L1L2L3L4L5L6L7L8R110KR210KR310KR410KR510KR610KR710KR810KR2510KR2610KR2710KR2810KR2910KR3010KR3110KR3210KDATAN1N2N3圖1.1.1寄存器擴展的電路圖1.2.3系統(tǒng)組成系統(tǒng)總方框圖如圖1.2.3所示。圖1.2.3系統(tǒng)總方框圖單片機控制矩陣式排布的LBD按順序循環(huán)顯示。系統(tǒng)共設(shè)計了7種顯示圖案或花樣，分別是：（1）由里到外和由外到里按圈依次亮（2）奇次列和偶次列交錯亮（3）以一列為軸順時針掃射（4）以中間兩列為軸分別向兩邊合攏（5）四種不同顏色的燈交錯亮（6）單個燈以螺旋方式從最里圈向外亮（7）以相鄰四列及相對的四列為一組交錯亮。2.單元電路設(shè)計2.1顯示部分電路顯示部分主要由128個貼片發(fā)光二極管分成8圈，每圈16個組成，相當于8行16列的矩陣。這些發(fā)光二極管共有四種顏色，分別是紅，黃，藍，綠。每圈用同一種顏色，從里到外分別是綠紅黃藍