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1、单片机接口与技术课程设计（论文）课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电子与信息工程学院 教研室：通信工程教研室学号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目务 课程设计论文任霓虹灯控制器的设 计任务和要求:1、以单片机为控制核心设计霓虹灯控制器。、可用按键设置显示方式。3、霓虹灯采用无触点开关控制。设计内容：1、分析设计要求，明确性能指标；查阅资料、设计方案分析对比。2、论证并确定合理的总体设计方案，绘制总体结构框图，分析工作原 理。3单片机最小系统、显示等电路。包括元4、写出程序流程图及汇编源程序。5、完成课程设计说明书。该控制器可实现的硬件和软件设计。实现技术指标包括:论文成绩平时成绩（20%
2、）：（40%）：答辩成绩（40%）：总成绩:指导教师签 学生签字：字：年 月日近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统 控制检测日新月益地更新。在实时检测和自动控制的应用系统中，单片机往往是作为 一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针 对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。我们周围有许多广告牌、交通指示灯等 都是通过单片机控制的。霓虹灯模拟控制器正是利用美国ATMEL公司生产的 AT89C51单片机作为核心控制芯片实现对霓虹灯的控制。模拟控制器由单片机控制部 分和显示部分组成，与按键、电阻等较少的辅助硬件电路相结合，通过汇编语
3、言编程 可以实现任意改变霓虹灯的变化花样和。本系统具有体积小、硬件少、电路结构简单 及容易操作等优点。目录第1章 设计方案论证 11.1设计意义 11.2课题设计要求、系统方案介绍11.3单片机的选择1第2章硬件电路设计 22.1主控制器模块设计22.2本设计中用到的引脚功能说明 22.3AT89C51时钟电路 32.4AT89C51复位电路 42.5主控模块电路设计4第3章程序设计6第4章设计总结11参考文献12附录1：整体电路原路图13附录2：器件清单14第1章设计方案论证1.1设计意义随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。LED 彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的
4、造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用， 用彩灯来装饰已经成为一种时尚。但目前市场上各式样的LED彩灯控制器大多数用 全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一旦制作成品只能按照固定的模式 闪亮，不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动 态参数。这种彩 灯控制器结构往往有芯片过多、电路复杂、功率损耗大等缺点。此外 从功能效果上看，亮灯模式少而且样式单调，缺乏用户可操作性，影响亮灯效果。因 此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。1.2课题设计要求、系统方案介绍设计一个霓虹灯，采用LED模拟，要有多重花样。用单片机的P0 口控制8盏 发光二 级管，P2 口控制8盏发
5、光二级管，P3 口控制一个共阳数码管。P0,P2,P3 口控制的24盏灯排成8X3矩阵，数码管显示灯的花样种类，方案中总共有12种 花样，数码管显示数字为0，1，2,3,4,5, 6, 7, 8, 9。在设计的过程中，P0口要加上上拉电阻，这 是单片机系统内部决定的。在方案中用到五个按键，按键S1 是单片机复位键，按键S2-S5是选择灯的花样，按键每按下一次，切换花样一次。1.3单片机的选择AT89C51是一种高性能低功耗的采用CMOS工艺制造的8位微控制器。其芯片内 部有ROM且，片内ROM全部采用Flash ROM,它能于3V的超低压工作，与MCS-51 系列单片机完全兼容。所以选用AT8
6、9C51设计电路。第2章硬件电路设计2.1主控制器模块设计本设计用AT89C51作主控制器，构成一个最小控制系统，这个包括：单片机、 晶振电路，复位电路。AT89C51是美国ATME公L司生产的低电压，高性能CMOS 8位 单片机，片内 含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据 存储器（RAM）。AT89C52单片机属于AT89C51单片机的增强型，与Intel公司 的80C51在引脚排列、硬件组成、工作特点和指令系统等方面兼容。2.2本设计中用到的引脚功能说明AT89C51的引脚图如图2-1所示XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2
7、/AD2XTAL2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6RSTP0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10PSENP2.3/A11ALEP2.4/A12EAP2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P1.0P3.0/RXDP1.1P3.1/TXDP1.2P3.2/INT0P1.3P3.3/INT1P1.4P3.4/T0P1.5P3.5/T1P1.6P3.6/WRP1.7P3.7/RDU11918929303112345678393837363534333221222324252627281011121314151617购图2-1 AT89C51
8、的引脚Vcc:第40脚，电源引脚，必须接+5V电源。Vss:第20脚，接地电位。P1 口：第18脚。P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P1的 输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“ 1”， 通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电 阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）o AT89C51不 同之处 是，P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2） 和输入（P1.1/T2EX）。P3 口：第1017脚。P3 口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O 口。 P3 口输
9、 出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3 口写入 “ 1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3 口将用上拉电阻输出 电流（IIL ）。此外，P3 口还接收一些用于Flash闪速存 储器编程和程序校验的控制信号。RST：第9脚。复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上 高电平将使单片机复位。EA /VPP:第31脚。外部访问允许。欲使CPU仅 访问外部程序存储器（地址 为0000H FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。XTAL1 :振荡器反相放大器 的及内部时钟发生器的输入端。XTAL2 :振荡器反相放大器的输出端。2.
10、3 AT89C51时钟电路时钟频率直接影响单片机的速度，电路的质量直接影响系统的稳定性。常用的时 钟电路有两种方式：内部时钟方式和外部时钟方式。内部时钟方式：AT89C51芯片中的高增益反相放大器，其输入端为引脚 XTAL1，其输出端为引脚XTAL2。通过这两个引脚在芯片外并接石英晶体振荡器和两 只电容（电容C1和C2 一般取30pF）。石英晶体振荡器为一个感性元件，与电容构成振荡回路，为片内放大器提供正反馈和振荡所需要的相移条件，从而构成一个稳定的自激振荡器。AT89C51振荡电路如图2-2所示。图2-2 AT89C51振荡电路外部时钟方式：常用于多片MCS-51系列单片机同时工作。如图2-
11、3所示图2-3外部时钟电路2.4AT89C51复位电路AT89C51复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。本设计采用AT89C51LCD采用共阴极接法，用单片机 做为编码开关，且开关接地，按键 EA和Vcc接至+5V电源，Vss接上电复位复位电路。如图2-4所示。次2.5主控模块电路设计霓虹灯模拟控制器主控模块电路如附件录图所示。单片AT89C51P1.0P1.7做输 出口，分别接八只发光二极管八只220欧电阻 AT89C51的P0.0P0.4与5个按键开关相连， 按下时对应的口为低电平，显示一种亮灯效果。 地。第3章程序设计3.1总流程图霓虹灯总流程图如下图3-1所示总流程图3-1
12、初始时霓虹灯为全灭状态。当按键P1.0时，霓虹灯倒计时9 0;当按键P1.1时，为流水灯；当按键P1.2时，为闪烁灯；当按键P1.3时，位间隔闪烁灯。在霓 虹灯工作状态下按下复位键，霓虹灯恢复初始状态。程序代码:#include#define unit unsigned int void delayms(unit);void main()while(P1=0xfe)/*9-0倒计时*/ P0=0xff; P3=0xff; P2=0xff;delayms(1000);/9P0=0x17; P3=0x57; P2=0x07;delayms(125);P0=0x8b; P3=0xab; P2=0x8
13、3;delayms(125);P0=0xc5; P3=0xd5; P2=0xc1;delayms(125);P0=0xe2; P3=0xeb; P2=0xe0;delayms(125);P0=0xf1; P3=0xf5; P2=0xf0;delayms(125);P0=0xf8; P3=0xfb; P2=0xf8;delayms(125);P0=0xfc; P3=0xfd; P2=0xfc;delayms(125);P0=0xfe; P3=0xfe; P2=0xfe;delayms(125);/8P0=0x07; P3=0x57; P2=0x07;delayms(125);P0=0x83; P
14、3=0xab; P2=0x83;delayms(125);P0=0xc1; P3=0xd5; P2=0xc1;delayms(125);P0=0xe0; P3=0xea; P2=0xe0;delayms(125);P0=0xf0; P3=0xf5; P2=0xf0;delayms(125);P0=0xf8; P3=0xfa; P2=0xf8;delayms(125);P0=0xfc; P3=0xfd; P2=0xfc;delayms(125);P0=0xfe; P3=0xfe; P2=0xfe;delayms(125);/7P0=0x7f; P3=0x7f; P2=0x07;delayms(125);P0=0xbf; P3=0xbf; P2=0x83;delayms(125);P0=0xdf; P3=0xdf; P2=0xc1;delayms(125);P0=0xef; P3=0xef; P2=0xe0;delayms(125);P0=0xf7; P3=0xf7; P2=0xf0;delayms(125);P0=0xfb; P3=0xfb; P2=0xf8;delayms(125);P0=0xfd
