单片机应用课程设计报告
设计题目
霓 虹 灯 设 计
学 院
数 理 学 院
指导老师
吴 荣 燕
专 业
信 息 与 计 算 科 学
组 员
邹 倩 妮
20084390104
周 婷
20084390106
侯 傲
20084390111
陈 范 林
20084390149
2010-12-25星期六
摘要
近年来随着科技的飞速发展，单片机（Single Chip Microcomputer）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AT89C52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。
第五个拨码开关合上以后，达到闪烁灯的亮灯效果：八个发光二极管从两边到中间以及从中间到两边亮灯数量不断减少的循环亮灯。
4 硬件设计
4.1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ATMEL公司生产的低电压，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。
关键词 霓虹灯 AT89C51 汇编语言
1 引言
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，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用， 彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。
霓虹灯在实际应用中非常的广泛，其控制器属于定制产品，市场迫切需要低成本高性能的霓虹灯控制器技术。AT89C51单片机时可多次改写的可编程芯片，内部有4KFLASH RAM，含有4个8位双向或准双向的并行I/O接口P0～P3，性价比相当的高，适合成为霓虹灯程序控制器的核心部件。控制器的花样变化及速度调节能用软件方法实现，这样机进一步提高了性价比。
第一个拨码开关合上以后，达到一种流水灯、霹雳灯、广告灯和闪烁灯的组合效果，每种亮灯效果不断循环。
第二个拨码开关合上以后，达到流水灯的亮灯效果：八个发光二极管从上到下、从下到上、从量变到中间以及从中间到两边循环亮灯。
第三个拨码开关合上以后，达到霹雳灯的亮灯效果:八个发光二极管全亮和全熄的循环亮灯。
第四个拨码开关合上以后，达到广告灯的亮灯效果：八个发光二极管以间距变化的若干个发光二极管循环亮灯。
4.2 本设计中用到的引脚功能说明
AT89C51的引脚图如图4-1所示。
图4-1 AT89C51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1～8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)。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）。
本文提出了一种基于AT89C51单片机的霓虹灯模拟控制方案，实现对LED彩灯的控制。本方案以AT89C51单片机作为主控核心，与按键、显示、等模块组成核心主控制模块。在主控模块上设有5个按键和8个发光二极管，根据用户需要可以编写若干种亮灯模式，利用其延时控制程序实现延时，根据各种亮灯时间的不同需要，在不同时刻输出灯亮或灯灭的控制信号，然后驱动LED灯的灯亮或灭。
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。
/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 关键器件和设备
单片机芯片AT89C51；
按扭开关：5只；
电容：电解质电容器10μF1只、陶瓷电容器30pF 2只；
电阻：5.1 kΩ5只，1 kΩ1只，220Ω8只；
开关：5个；发光二极管：8个晶振：12MHz；万用电路板：1块。
3 设计内容
用单片机的P1.0—P1.7做输出口，接八只发光二极管，用单片机的P3.0—P3.4做为编码开关。编写程序，读编码开关状态，使发光二极管有四种不同显示效果和一种总的显示效果，模拟霓虹灯出现的效果。编写程序，调试运行，拨动不同的开关，模拟霓虹灯出现的效果。
4.3 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5-1所示。
P3 口：第10～17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。