霓虹灯的控制技术Word格式文档下载.docx
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Abstract:
ThisdesignadoptssinglechipAT89S51tocontroltheneonlight.Thesystemismadeupofthepartofsinglechipcontrollerandthepartofshow.Thepartofshowis8linesof16rowmatrixtypes.SignalfromsinglechipisenlargedbytriodetransistortodrivetheLBD.ThedifferentcontrolsignalmakesLBDtogiveoutlightwiththepatternindifferentway.
Keyword:
singlechipLBDmatrix
目录
1..系统设计
1.1设计要求
1.2总体设计方案
1.2.1设计思路
1.2.2方案论证与比较
1.2.3系统组成
2.单元电路设计
2.1显示部分电路
2.2控制部分电路
3.软件设计
3.1程序流程图
3.2程序清单
4.结论
参考文献
附录1：
元器件明细表
附录2：
程序清单
附录3：
印制版图
1.系统设计
1.基本功能：
设计一个霓虹灯控制器，控制128个LBD，要求能控制形成多种图案或花样。
2.扩展功能：
红外遥控不同显示方案的转换，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。
1.2总体设计方案
1.2.1设计思路
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LBD由单片机的输出控制信号经放大后驱动，形成不同的图案。
1.2.2方案论证与比较
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。
利用74HC595扩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1.1.1所示。
此方案可扩展受控制的发光二极管的数量，但要控制128个LBD需要16个移位寄存器，需要芯片多，且PCB布局和布线不方面。
方案二、采用矩阵式分布。
利用单片机的P1口做行选信号，P2和P0口做列选信号，128个LBD构成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LBD，也可单独控制每行或每列的LBD，可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，PCB的布局和布线也较容易和美观。
综上所述，考虑到要求控制的LBD不是太多，又矩阵式能形成较丰富的图案，PCB板的布局和布线也较美观，选择方案二。
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LBD。
正常发光时每个LBD的工作电流为10~15毫安，16*（10~15）=160~240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LBD的工作造成影响。
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。
1.2.3系统组成
系统总方框图如图1.2.3所示。
单片机控制矩阵式排布的LBD按顺序循环显示。
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。
2.1显示部分电路
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LED的阳极连接在一起引出8行输出分别接单片机P0.0~P0.7和P2.0~P2.7口；
每列8个LED的阴极连接在一起引出16列输出分别接单片机P0.0~P0.7和P2.0~P2.7口。
电路图如图2.1所示。
控制部分主要是由单片机最小系统完成。
采用了1个AT89S51单片机，2个74HC373锁存器，12M晶振和一些相应的电阻，插座。
驱动部分的8个9012三极管也接到了此部分。
使用P1口的8个输出信号做8行的选通信号，使用P0和P2口的16个输出信号做到的控制信号，单独控制每圈的16个LED。
输出信号经9012放大后驱动发光二极管。
电路如图2.2所示。
3.2程序清单
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PCB板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LBD的数量有限。
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。
单芯片8051实务与应用[M].北京：
中国水利水电出版社，2001.6第一版。
2.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，2002.8第一版.
附录1元器件明细表
名称
型号
数量
单片机
AT89S51
1
锁存器
74HC373
2
电阻
10K,470
17,8
贴片发光二极管
LBD
128
电容
30pf
电解电容
22uf
三极管
9012
8
晶振
12M
插座
40脚,20脚
1,1
下载口
附录2程序清单
附录3印制版图
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