单片机的霓虹灯控制系统的设计毕业论文
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ABSTRACT
This design uses AT89C51 single chip microcomputer to control the neon lamp. The hardware design includes the design of the light emitting diode, reset circuit, clock circuit, key circuit, peripheral interface. The key mainly realizes the functions of artificial control of neon lights, MCU control display a variety of desired pattern, the system has the advantages of simple circuit structure, easy to the operate.
Keyword: neon lamp; single chip; LED
一、绪论
（一）霓虹灯的介绍
霓虹灯的光线比较的均匀而且还很连续，所以在广大的灯光装饰照明的市场中，霓虹灯受到了人们的广大欢迎，而且广泛的应用于生活中了。从发展历史时间来看霓虹灯，可以一直追溯到中世纪了。意大利物理学家在1643年第一次进行了真空的实验，从而为霓虹灯的出现莫定了基础。英国化学家在一次实验中偶然发现在真空管里的稀有气体可以导电，而且还能够发出绚丽的光，霓虹灯就这样出现了。后来他又进行了一些实验，从而发现了氙气能够可以发出白色的光，氪气能够可以发出深蓝色的光，氩气能够可以发出蓝的色的光.霓虹灯也由此得名。就这样霓虹灯出现了。
霓虹灯的性质和普 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
通钨丝光源是不相同，普通的钨丝只有让光源把钨丝烧到一定的高温才能够发出光，霓虹灯只需要利用两端的电极头在灯管内把稀有气体击然就能够发出光。霓虹灯可以在连续的工作状态下工作时间达到一万小时以上，这是霓虹灯具有的优点。因为科学技术不断的提升改进，霓虹灯的制造技术也得到了很大的提高，最新型的霓虹灯的耗电量大大的降低了，由原来的每米灯管58瓦降低到14瓦，消耗变得更低。
霓虹灯能够在日晒雨淋的天气环境中进行工作是因为它拥有冷阴的极性。因为霓虹灯能够穿透大雾，所以也被广泛的使用于生活中，后来在霓虹灯的制作过程中加入了一些荧光粉后，霓虹灯的亮度有了很大的提高，导致灯管的颜色也变得更加光彩夺目，变幻多端，同时也使得制作的工艺变得更加的简单了。
目前，市场上的霓虹灯的种类比较多而且很乱，大部分的能够承接工程的单位都没有合格的营业执照，信誉不过关，质量较好的单位在市场上比较少，所以我们在选择的时候要选择正规的霓虹灯。随着科技的不断提高，人们对生活品质的追求，霓虹灯的质量也需要加强，要更加的环保。由于传统的霓虹灯易碎，而且会干扰通讯设备，所以现在，已经逐步再用LED来取代以前的。因为LED等的新光源穿透力更加强，动感效果更好，亮度更高，价格更加的便宜了。为了降低对环境的污染，未来的霓虹灯可以使用静电喷涂的方法。未来的霓虹灯可以朝着无铅无汞的环保型。
（二）单片机的概述
单片机又称单片微控制器件，它是由一家叫做INTEL公司最早发明的，采用大规模的集成电路技术，该系统是一种计算机输入的系统，而不是一个逻辑功能的芯片来完成一个芯片，它有一个CPU处理器，存储器，RAM，ROM，RAM，多种I/O端口和中断系统，定时器等功能，（5包括电路，脉宽调制电路，多路模拟开关和A/D转换器驱动显示电路）集成到一个小而完善的计算机系统组成在它的小尺寸的硅芯片，质量轻，学习价格很便宜，应用，为发展提供有利条件。学习如何使用单片机，我们可以首先了解结构计算原理，其结构主流芯片包括CPU，4KB的RAM，128 KB的ROM容量，2个16位定时器/计数器4，一个8位并行端口，用于全双工串行端口输出，ADC / DAC，SPI，I2C，ISP，IAP。现在的单片机早就已经渗透到我们生活的各个领域，每一个领域都包含单片机的身影。发射器，在飞机上和汽车上的各种仪器，我们使用笔记本等等都包括了单片机.
单片机有着许多的分类，有AVR系列，也有PIC洗列；AVR是一种8位的单片机，它的性能十分的出色，已经运用在很多的方面。PIC是微软公司生产的也是一种8位单片机，由于的价格比较低，便宜，而且功能也十分的不错，所以被越来越多的人使用。因此，单片机的学习必须深入我们每个学生的学习中，学好单片机技能，学习单片机的使用也是十分有用的。
二、整体的设计
（一）总体设计方案
此次设计选用发光二极管，因为AT89C51单片机有40个引脚，但本设计只需要26个引脚，因此我们可以用LED显示器的动态扫描的方案，来合理的利用资源，把四个发光二极管连在每个P0的引脚上，然后利用在P2的前4个引脚各连接一个PNP三极管，在给三极管接入低电平来扫描P0端的二极管，这种方法类似于单片机中LED显示器的扫描方法来实现位选码和段选码。
（二）设计框图
利用AT89C51单片机，发光二极管等一些元器件来构成此次设计。
单
图1 设计框图
（三）单片机选择
AT89C51是由美国公司ATMEL生产的，它带有4K字节可以编程，可以檫除的只读存储器的低电压，这个单片机有很高的密度性，而且非常不容易失真。它和工业标准的MCS-51的指令集和输出管脚是能够相互兼容的。AT89C51由于将多功能的8位CPU和闪烁存储器组合在芯片中，所以它具有高效的特点，还可以运用于嵌入式控制系统中。
AT89C51的引脚的功能图如图2所示。
图2 单片机AT89C51
VCC：接入+5V，为单片机提供电能
GND：接地的端口
RST：输入复位信号;
XTAL1：连接外面晶体上的一个引脚，
XTAL2：连接外面晶体上的一个引脚，
ALE/PROG:地址锁存允许
EA/VPP：当单片机访问内部的程序的储存器时EA等于1，当访问外部程序存储器时，EA等于0；
P 0口：它是一个每个脚都能够吸收8TTL门的电流，并且它是一个八位的双向漏极的I/O。
P 1口：能够接受4TTL门的电流，供给了上拉电阻。
为了能够控制发光二极管的控制引脚，只需要采用P0 P1口就行了，它可以通过数据的输入输出来控制。
三、硬件设计
（一）复位控制电路
单片机如果可以正常的开始工作的话，就必须要在启动时进行复位操纵，从而进行工作。复位操作可以让CPU和其系统都能够处于一个正常的工作状况。在系统中用复位电路，可以方便调试，因为在工作中有时会呈现不正常的表现和不正常的运行状态。
在AP89C51中，有一个复位的引脚RST，它的有用的电平是高电平，可以经由外部电路来实现单片机的复位。如果单片机保持复位电路，则RST保持高电平，此时可知ALE/PSEN、P0、P1、P2、P3口都输得是高电平。当RST变为低电平时，单片机就退出了复位状况，此时CPU就开始了正常工作。
ABSTRACT
This design uses AT89C51 single chip microcomputer to control the neon lamp. The hardware design includes the design of the light emitting diode, reset circuit, clock circuit, key circuit, peripheral interface. The key mainly realizes the functions of artificial control of neon lights, MCU control display a variety of desired pattern, the system has the advantages of simple circuit structure, easy to the operate.
Keyword: neon lamp; single chip; LED
一、绪论
（一）霓虹灯的介绍
霓虹灯的光线比较的均匀而且还很连续，所以在广大的灯光装饰照明的市场中，霓虹灯受到了人们的广大欢迎，而且广泛的应用于生活中了。从发展历史时间来看霓虹灯，可以一直追溯到中世纪了。意大利物理学家在1643年第一次进行了真空的实验，从而为霓虹灯的出现莫定了基础。英国化学家在一次实验中偶然发现在真空管里的稀有气体可以导电，而且还能够发出绚丽的光，霓虹灯就这样出现了。后来他又进行了一些实验，从而发现了氙气能够可以发出白色的光，氪气能够可以发出深蓝色的光，氩气能够可以发出蓝的色的光.霓虹灯也由此得名。就这样霓虹灯出现了。
霓虹灯的性质和普 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
通钨丝光源是不相同，普通的钨丝只有让光源把钨丝烧到一定的高温才能够发出光，霓虹灯只需要利用两端的电极头在灯管内把稀有气体击然就能够发出光。霓虹灯可以在连续的工作状态下工作时间达到一万小时以上，这是霓虹灯具有的优点。因为科学技术不断的提升改进，霓虹灯的制造技术也得到了很大的提高，最新型的霓虹灯的耗电量大大的降低了，由原来的每米灯管58瓦降低到14瓦，消耗变得更低。
霓虹灯能够在日晒雨淋的天气环境中进行工作是因为它拥有冷阴的极性。因为霓虹灯能够穿透大雾，所以也被广泛的使用于生活中，后来在霓虹灯的制作过程中加入了一些荧光粉后，霓虹灯的亮度有了很大的提高，导致灯管的颜色也变得更加光彩夺目，变幻多端，同时也使得制作的工艺变得更加的简单了。
目前，市场上的霓虹灯的种类比较多而且很乱，大部分的能够承接工程的单位都没有合格的营业执照，信誉不过关，质量较好的单位在市场上比较少，所以我们在选择的时候要选择正规的霓虹灯。随着科技的不断提高，人们对生活品质的追求，霓虹灯的质量也需要加强，要更加的环保。由于传统的霓虹灯易碎，而且会干扰通讯设备，所以现在，已经逐步再用LED来取代以前的。因为LED等的新光源穿透力更加强，动感效果更好，亮度更高，价格更加的便宜了。为了降低对环境的污染，未来的霓虹灯可以使用静电喷涂的方法。未来的霓虹灯可以朝着无铅无汞的环保型。
（二）单片机的概述
单片机又称单片微控制器件，它是由一家叫做INTEL公司最早发明的，采用大规模的集成电路技术，该系统是一种计算机输入的系统，而不是一个逻辑功能的芯片来完成一个芯片，它有一个CPU处理器，存储器，RAM，ROM，RAM，多种I/O端口和中断系统，定时器等功能，（5包括电路，脉宽调制电路，多路模拟开关和A/D转换器驱动显示电路）集成到一个小而完善的计算机系统组成在它的小尺寸的硅芯片，质量轻，学习价格很便宜，应用，为发展提供有利条件。学习如何使用单片机，我们可以首先了解结构计算原理，其结构主流芯片包括CPU，4KB的RAM，128 KB的ROM容量，2个16位定时器/计数器4，一个8位并行端口，用于全双工串行端口输出，ADC / DAC，SPI，I2C，ISP，IAP。现在的单片机早就已经渗透到我们生活的各个领域，每一个领域都包含单片机的身影。发射器，在飞机上和汽车上的各种仪器，我们使用笔记本等等都包括了单片机.
单片机有着许多的分类，有AVR系列，也有PIC洗列；AVR是一种8位的单片机，它的性能十分的出色，已经运用在很多的方面。PIC是微软公司生产的也是一种8位单片机，由于的价格比较低，便宜，而且功能也十分的不错，所以被越来越多的人使用。因此，单片机的学习必须深入我们每个学生的学习中，学好单片机技能，学习单片机的使用也是十分有用的。
二、整体的设计
（一）总体设计方案
此次设计选用发光二极管，因为AT89C51单片机有40个引脚，但本设计只需要26个引脚，因此我们可以用LED显示器的动态扫描的方案，来合理的利用资源，把四个发光二极管连在每个P0的引脚上，然后利用在P2的前4个引脚各连接一个PNP三极管，在给三极管接入低电平来扫描P0端的二极管，这种方法类似于单片机中LED显示器的扫描方法来实现位选码和段选码。
（二）设计框图
利用AT89C51单片机，发光二极管等一些元器件来构成此次设计。
单
图1 设计框图
（三）单片机选择
AT89C51是由美国公司ATMEL生产的，它带有4K字节可以编程，可以檫除的只读存储器的低电压，这个单片机有很高的密度性，而且非常不容易失真。它和工业标准的MCS-51的指令集和输出管脚是能够相互兼容的。AT89C51由于将多功能的8位CPU和闪烁存储器组合在芯片中，所以它具有高效的特点，还可以运用于嵌入式控制系统中。
AT89C51的引脚的功能图如图2所示。
图2 单片机AT89C51
VCC：接入+5V，为单片机提供电能
GND：接地的端口
RST：输入复位信号;
XTAL1：连接外面晶体上的一个引脚，
XTAL2：连接外面晶体上的一个引脚，
ALE/PROG:地址锁存允许
EA/VPP：当单片机访问内部的程序的储存器时EA等于1，当访问外部程序存储器时，EA等于0；
P 0口：它是一个每个脚都能够吸收8TTL门的电流，并且它是一个八位的双向漏极的I/O。
P 1口：能够接受4TTL门的电流，供给了上拉电阻。
为了能够控制发光二极管的控制引脚，只需要采用P0 P1口就行了，它可以通过数据的输入输出来控制。
三、硬件设计
（一）复位控制电路
单片机如果可以正常的开始工作的话，就必须要在启动时进行复位操纵，从而进行工作。复位操作可以让CPU和其系统都能够处于一个正常的工作状况。在系统中用复位电路，可以方便调试，因为在工作中有时会呈现不正常的表现和不正常的运行状态。
在AP89C51中，有一个复位的引脚RST，它的有用的电平是高电平，可以经由外部电路来实现单片机的复位。如果单片机保持复位电路，则RST保持高电平，此时可知ALE/PSEN、P0、P1、P2、P3口都输得是高电平。当RST变为低电平时，单片机就退出了复位状况，此时CPU就开始了正常工作。
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