基于單片機(jī)的霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計

朱艷，吳加鳳，吳婷

（金山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212200）

0 引言

隨著時代的進(jìn)步，人們常用科技裝飾我們的生活，很多領(lǐng)域應(yīng)用了霓虹燈，如電子廣告牌、汽車車燈、大型指示牌、舞臺效果、工業(yè)控制的控制面板等。但目前大多數(shù)的霓虹燈控制器價格較貴，能實現(xiàn)的花式也有限[1-3]。單片機(jī)、傳感器及微機(jī)控制等一系列高新科技的發(fā)展，帶動了霓虹燈控制器的設(shè)計、制造等方面的快速發(fā)展[4]。因此，以AT89S52單片機(jī)為系統(tǒng)核心，采用C語言編程進(jìn)行軟件設(shè)計[5]，以此實現(xiàn)多花式霓虹燈的設(shè)計，對于開發(fā)出一種易于操作且性價比高的霓虹燈控制器有著重要意義。

1 硬件設(shè)計

1.1 系統(tǒng)設(shè)計原理

1.1.1具體實現(xiàn)功能

利用單片機(jī)控制霓虹燈，通過獨立式按鍵，選擇不同的點亮方式，然后將控制信號傳輸給發(fā)光二極管和數(shù)碼管，從而完成不同的顯示要求，例如實現(xiàn)霓虹燈的全亮或閃爍、不同顏色燈的點亮、霓虹燈的輪流點亮閃爍等，其中閃爍的頻率可調(diào)。

1.1.2 控制原理圖

在本次設(shè)計中，硬件部分原理圖如圖1所示。

圖1 霓虹燈控制器原理圖

1.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)構(gòu)建

選用常用的AT89C52單片機(jī)，其內(nèi)部采用40條引腳雙列直插式的封裝。該單片機(jī)有四組I/O口P0、P1、P2和P3，用來連接LED、數(shù)碼管和鍵盤等，I/O口的數(shù)量符合本設(shè)計的要求。內(nèi)部還有8K的RAM足以滿足本設(shè)計的程序容量，無需擴(kuò)展外部存儲器。引腳排列如圖2所示。

圖2 AT89C52芯片引腳

1.3 鍵盤電路設(shè)計

控制部分主要是由獨立式按鍵完成。采用1個選擇模式的自鎖開關(guān)接在P0.0上，8個按鍵開關(guān)分別接至P2口，不同的按鍵可用來選擇常亮、閃爍、閃爍頻率、組合亮等不同的花式。具體電路如圖3示。

圖3 開關(guān)控制電路圖

1.4 發(fā)光二極管電路設(shè)計

P0、P1、P2、P3是單片機(jī)的I/O口，用以連接LED發(fā)光二極管、數(shù)碼管和鍵盤等。由于單片機(jī)I/O端口的帶負(fù)載能力有限，LED發(fā)光二極管采用共陽極的接法連接在P1口，并用電阻分壓[6-7]。單片機(jī)P1口輸出為低電平時，對應(yīng)的發(fā)光二極管被點亮。電路圖如圖4所示。

圖4 發(fā)光二極管電路圖

1.5 數(shù)碼管設(shè)計

共陰和共陽極數(shù)碼管的引腳如圖5所示。數(shù)碼管連接在P3口，并給數(shù)碼管的第四段接上Vcc，當(dāng)P3口輸出共陽極字型碼，即可顯示出相應(yīng)的數(shù)字。具體的電路如圖6所示。

圖5 引腳定

圖6 數(shù)碼管電路圖

2 軟件設(shè)計

2.1 軟件系統(tǒng)總體方案

該系統(tǒng)中軟件可以分為主程序和子程序。選擇使用C語言編程，開發(fā)平臺是Keil uVision4。軟件流程圖如圖7所示。

圖7 軟件流程圖

2.2 主函數(shù)設(shè)計

系統(tǒng)主程序主要是在處理按鍵的查詢，模式切換由1個自鎖式開關(guān)實現(xiàn)；樣式的選擇由8個按鍵式開關(guān)實現(xiàn)；以及1個功能復(fù)位按鍵。主程序既可以調(diào)用各種子模式子程序和延時子程序，還可以一直保持查詢是否有功能切鍵、模式切鍵按下，一旦有，就會進(jìn)入相應(yīng)的程序處理。

2.3 子函數(shù)設(shè)計

2.3.1 模式一

當(dāng)自鎖開關(guān)打開，通過if語句判斷P0.0為高電平時，可讀取獨立式鍵盤1-8的信號進(jìn)行判斷，檢測到哪個鍵按下，便實現(xiàn)指定樣式，且可設(shè)置延遲時間，從而實現(xiàn)不同的閃爍時長。

2.3.2 模式二

通過讀取獨立鍵盤1-8的信號，實現(xiàn)對應(yīng)發(fā)光二極管的點亮，同時，數(shù)碼管也顯示對應(yīng)的數(shù)字。

3 研究成果

使用Keil uVsion 4編程完成后，在Protues上進(jìn)行仿真實驗。結(jié)果如圖8所示，可以看到，LED已經(jīng)選擇性的閃爍。霓虹燈實物圖如圖9所示。

圖8 仿真結(jié)果

圖9 霓虹燈實物圖

測試結(jié)果是，模式一時發(fā)光二極管有以下幾種樣式，（1）可顯示全亮；（2）全閃爍和輪流點亮的閃爍頻率可增加或減少；3）以奇偶兩組的形式閃爍；（4）從中間向兩邊依次點亮；（5）依次點亮相同顏色的二極管，形成閃爍。模式二時，相應(yīng)的發(fā)光二極管被點亮，同時，數(shù)碼管顯示對應(yīng)的數(shù)字?？傮w來說，文中霓虹燈控制器基本達(dá)到了所有設(shè)計要求。

4 結(jié)語

基于單片機(jī)系統(tǒng)，運用數(shù)字電子技術(shù)，研制出簡單實用的霓虹燈控制系統(tǒng)，性價比高，推廣性強(qiáng)。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，霓虹燈控制系統(tǒng)的研制會更加升級，例如遠(yuǎn)程控制等，相信以后定將越來越智能化。