霓虹灯模拟控制系统.ppt

单片机课程设计
设计题目:霓虹灯模拟控制系统
院系:电气工程系
学生班级:
学号:
指导老师:
前言:
单片机是一个单芯片形态、面向控制对象的嵌入式应用计算机系统。它的出现及发展使计算机技术从通用型数值计算领域进入到智能化的控制领域。从此,计算机技术在两个重要领域——通用计算机领域和嵌入式计算机领域都得到了极其重要的发展,并正在深深地改变着我们的社会。所谓单片机,即把组成微型计算机的各个功能部件,如中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、输入/输出接口电路、定时器/计数器以及串行通信接口等集成在一块芯片中,构成一个完整的微型计算机。因此单片机早期的含义为单片微型计算机直接译为单片机,并一直沿用至今。由于单片机面对的是测控对象,突出的是控制功能,所以它从功能和形态上来说都是应控制领域应用的要求而诞生的。随着单片机技术的发展,它在芯片内集成了许多面对测控对象的接口电路,如ADC、DAC、高速I/O口、PWM、WDT等。这些对外电路及外设接口已经突破了微型计算机(puter)传统的体系结构,所以更为确切反映单片机本质的名称应是微控制器。由于单片机功能的飞速发展,它的应用范围日益广泛,已远远超出了计算机科学的领域。小到玩具、信用卡,大到航天器、机器人,从实现数据采集、过程控制、模糊控制等智能系统到人类的日常生活,到处都离不开单片机。
其主要的应用领域如下:
(1)在测控系统中的应用,单片机可以用于构成各种工业控制系统、自适应控制系统、数据采集系统等。例如,工业上的锅炉控制、电机控制、车辆检测系统、水闸自动控制、数控机床及军事上的雷达、导弹系统等。(2)在智能化仪器仪表中的应用,单片机应用于仪器仪表设备中促使仪器仪表向数字化、智能化、多功能化和综合化等方向发展。单片机的软件编程技术使长期以来测量仪表中的误差修正、线性化的处理等难题迎刃而解。(3)在机电一体化中的应用,单片机与传统的机械产品结合使传统的机械产品结构简化,控制走向智能化,构成新一代的机电一体化产品。这是机械工业发展的方向。(4)在智能接口中的应用,计算机系统特别是较大型的工业测控系统中采用单片机进行接口的控制管理,单片机与主机并行工作,可大大提高系统的运行速度。例如,在大型数据采集系统中,用单片机对模/数转换接口进行控制不仅可提高采集速度,还可以对数据进行预处理。如数字滤波、误差修正、线性化处理等。
霓虹灯的来源,霓:有时在虹的外侧还能看到第二道虹,光彩比第一道虹稍淡,色序是外紫内红,与虹相反。虹:原意也是一种自然现象,就是彩虹,也是七彩的,色序从外至内分别为:赤、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。霓虹灯:夜间用来吸引顾客,或装饰夜景的彩色灯,所以用“霓虹”这两种美丽的东西来作为这种灯的名字。霓虹是英文NEON的音译。
1、功能要求:
霓虹灯模拟控制系统,用8051输出控制8个发光二极管(模拟霓虹灯)的亮灭。要求实现:首先从灯L0开始,8个灯循环点亮一次,即L0点亮1秒后熄灭。L7点亮1秒后熄灭。然后间隔闪烁3次,即L0、L2、L4、L6点亮1秒后熄灭,L1、L3、L5、L7点亮1秒后熄灭,重复三次。循环上述过程。
2、方案论证:
众所周知,霓虹灯是依靠灯光两端电极头在高压电场下将灯管内的惰性气体击燃,它不同于普通光源必须把钨丝烧到高温才能发光。具有:高效率温度低、使用不受气候限制、低能耗、寿命长、制作灵活,色彩多样、动感强,效果佳,经济实用。霓虹灯是一种冷阴极辉光放电管,其辐射光谱具有极强的穿透大气的能力,色彩鲜艳绚丽、多姿,发光效率明显优于普通的白炽灯,它的线条结构表现力丰富,可以加工弯制成任何几何形状,满足设计要求,通过电子程序控制,可变幻色彩的图案和文字受到人们的欢迎。霓虹灯的亮、美、动特点,是目前任何电光源所不能替代的。然而我这里要做的是模拟霓虹灯控制系统,说到模拟当然达不到霓虹灯那绚丽灯光的要求,用8个发光二极管的亮灭来模拟了。
霓虹灯模拟控制主要分两部分,一是8个二极管顺序亮点控制,间隔一秒;二是闪烁控制,8个二极管分两批交替闪烁,间隔一秒,重复三次。
亮点控制中8个二极管只有一个亮,其他七个都不亮,并且8个的机关按顺序从右向左轮流亮。用左移位循环指令RL,还有一个延时子程序,用来延时一秒。
交替闪烁控制中交替循环可用逻辑循环指令中取反指令,循环三次可用条件转移指令来进行循环控制,用“DJNZ Rn,标号”指令来实现。再次控制中也用到一秒的延时子程序
按照系统设计功能的要求,初步确定设计系统由主控模块、两个显示模块共3个模块组成,电路系统构成框图如图1所示主控芯片使用51系列AT89C51单片机。
3、系统硬件电路的设计:
图6是霓虹灯模拟控制系统的电路设计原理图。电路主要由AT89C51单片机、复位电路、晶振电路、流水灯电