毕业论文---基于单片机的霓虹灯控制器的设计

第1页共47页基于单片机的霓虹灯控制器的设计摘要本设计采用AT89C52单片机实现对霓虹灯的控制。系统由红外遥控模块、单片机控制模块、显示模块、语音模块四部分组成。红外遥控模块分红外发射部分和红外接收部分，通过单片机译码后，取出红外发射按钮的地址，从而实现红外遥控器对霓虹灯显示图案的远距离控制。红外接收管也只占用一个IO口。显示部分为16×16的点阵模块，通过单片机控制显示不同的图案以及想要的文字，并让字能够移动、暂停，以及从当前文字切换其它文字。语音模块采用的语音芯片是ISD1730，可以录制想要的语音，通过录音可以对设计进行介绍。语音的播放支持暂停、下一首、调节音量和复位。由于单片机的IO口不够用，本设计采用74HC154对其扩充，将四线扩充到十六线。该系统具有电路结构简单、易操作、成本低等优点，具有较强的实用价值。关键词：单片机；红外遥控；点阵；译码器；霓虹灯第2页共47页TheDesignoftheNeonLightscontrollerBasedonSCMAbstractThisdesignusestheAT89C52singlechipmicrocomputertocontroltheneonlights.Thesystemiscomposedbytheinfraredremotecontrolmodule,thesingle-chipmicrocomputercontrolmodule,thedisplaymoduleandthespeechmodule.Infraredremotecontrolmoduleisdividedintotheinfraredtransmitterandinfraredreceiverparts.Afterdecodingthroughthesinglechipmicrocomputer,theinfraredemissionbuttonaddresscanbetakenoutinordertorealizetheremotecontrolofinfraredneonlightsdisplay.TheinfraredreceivingtubeonlytakesuponeIOport.Thedisplaypartusesthedotmatrixmodulewith16plus16,throughthesingle-chipcontrol,itcandisplaydifferentpatternsandthetext,andmakethewordtomove,pause,andswitchfromthecurrenttexttotheother.ThevoicemoduleusesvoicechipISD1730,whichcanrecordthedesiredvoice,whichcanbeplayedtointroducethedesign.Itissupportforpause,next,adjustthevolumeandresetofthevoiceplayback.DuetotheIOportofthemicrocontrollerisnotenough,thisdesignusesa74HC154toexpandtheIOport,whichisexpandingthefour-lineto16-line.Thesystemhasastrongpracticalvaluebecauseofitsadvantagesofsimplecircuitstructure,easyoperationandlowcost.Keywords:SingleChip;InfraredRemoteControl;DotMatrix;Decoder;NeonLights第3页共47页目录论文总页数：47页1引言......................................................................41.1课题背景及意义........................................................41.2本课题研究方法和目标..................................................42方案研究与主要芯片选择....................................................52.1总体方案原理及设计框图................................................52.1.1主控电路的选择与论证..............................................62.1.2显示设备的选择与论证..............................................82.1.3控制器模块选择....................................................92.2主要芯片介绍.........................................................112.2.1译码器74LS154的介绍.............................................112.2.2LED点阵的介绍...................................................122.2.3语音模块的介绍...................................................133硬件电路设计与调试.......................................................153.1单片机模块单元电路设计...............................................153.2串口通信电路设计.....................................................163.3译码器模块单元电路设计...............................................173.4点阵模块单元电路设计.................................................173.5红外遥控模块单元电路设计.............................................183.6语音模块单元电路设计.................................................193.7硬件仿真与调试.......................................................214软件设计.................................................................234.1单片机I/O口分配.....................................................234.2各模块程序...........................................................234.2.1主程序设计.......................................................234.2.2显示程序设计.....................................................244.2.3红外接收程序设计.................................................264.2.4设定的图案和字程序...............................................285软硬件联调及技术改进.....................................................305.1软硬件联调及实物演示.................................................305.2技术改进.............................................................32第4页共47页结语...................................................................32参考文献...................................................................33致谢...................................................................34声明...................................................................35附录...................................................................361引言1.1课题背景及意义霓虹灯是一种冷阴极辉光放电灯，直接将电能转换成光能。自其问世以来，历经了上百年的发展，现已成为重要的显示、装饰光源。霓虹灯由于其外形变幻多端、加工灵活、色彩丰富，在广告业、商业、交通、建筑、室内外装饰、舞台布景、家用电器、城市美化等领域发挥了特有的作用。单片机自问世以来，迄今已有三十多年了，其产品琳琅满目，产家也众多纷纭，功能也是五花八门。单片机有着体积小、功耗低、功能强、性能价格比高、易于推广应用等显著优点，在自动化装置、智能仪器仪表、过程控制、通信、家用电器等许多领域得到日益广泛的应用。在许多基于单片机的应用系统中，通过软件编程实现对外部硬件电路的控制。它给人们的生活带来了很多便利。因此本文将单片机与语音芯片结合起来，设计了一款用单片机控制的霓虹灯控制系统，伴随着霓虹灯图像的变化有不同的语音效果。流水灯在现代社会就有广泛的应用，大型电子广告牌、霓虹灯、指示牌和工业控制的控制面板等等都有流水灯的应用。而且基于单片机的流水灯的控制系统利用了单片机的内部资源，如定时器、I/O口和寄存器等，完成了单片机系统开发的基本流程，因此具有典型的代表意义，是学习和开发单片机的基本实验之一。AT89C52单片机是可多次改写的可编程芯片，用这种芯片构成的系统简单、可靠，性价比相当高，适合成为霓虹灯程序控制器的核心部件,结合锁存器MC74HC373实现的控制器功能，时间常数易修改，使用灵活，电路易实现，成本低，控制芯片更换方便。控制器的花样变化及速度调节能用软件方法实现，这样进一步提高了性价比。1.2本课题研究方法和目标本设计要求完成一个霓虹灯控制器，控制发光二极管点阵显示，要求能形成多种图案和字。实现图案和字的左右移动、暂停、继续移动、跳转到指定字的操作。加设语音芯片，对整个设计进行简要概况。1、研究思路：本设计是以AT89C52芯片的电路为基础，通过软件程序来控制单片机内部的定第5页共47页时器来控制16×16的矩阵贴片发光二极管的明亮，显示不同的图案花样，形成霓虹灯控制器。实物以AT89C52为主控芯片，ISD1730语音模块、红外遥控模块构成电路，主要包括电源、控制电路、显示电路、语音电路。对于不同型号的单片机只需要相应的改变一下地址即可。该软、硬件系统具有很好的通用性和一定的实际使用价值。2、硬件部分：单片机点阵显示红外遥控USB电源语音模块图1.1硬件框图本设计硬件部分分为六个模块。（1）单片机最小系统模块，采用经典配置。（2）为实现程序下载需要串口模块。（3）为实现语音与图像的搭配