畢業(yè)設(shè)計(jì)---可變霓虹燈設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　課題： 可變霓虹燈設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué) 號： <

2、;/p><p>　　系 部： </p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　摘 要</b></p

3、><p>　　本論文主要闡述了當(dāng)今社會比較多見的霓虹燈設(shè)計(jì)，通過核心板上面的主芯片STC89C5A60S2與4*4矩陣鍵盤控制LED在不同時(shí)間段的閃爍情況與8位共陰極數(shù)碼管顯示按鍵值來給人們帶來視覺沖擊，從而吸引人們的眼球，達(dá)到預(yù)期的目的。該項(xiàng)目在嵌入式產(chǎn)品中有著廣泛的應(yīng)用。我通過該項(xiàng)目的訓(xùn)練一方面可以直接參與產(chǎn)品開發(fā)實(shí)踐，解決實(shí)際應(yīng)用問題，為各大商場、休閑、娛樂場所作貢獻(xiàn)，另一方面可以煅練項(xiàng)目管理、技術(shù)應(yīng)用等崗位技

4、能，提升就業(yè)競爭力。</p><p>　　關(guān)鍵詞:　可變霓虹燈；STC12C5A60S2;4*4矩陣鍵盤；</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This paper describes the more common variable in today’s society neon design.The s

5、ystem can be applied to shops, leisures and entertainments to provide advertising information.Control of water through the button lights, according to the requirements of different people show different ways to bring peo

6、ple flashing visual impact, in order to attract people's attention, to achieve the intended purpose in Advertising Communication.</p><p>　　Keywords: Water lamp, Matrix keyboard , Digital tube</p>

7、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要II</b></p><p><b>　　第1章 概述2</b></p><p>　　1.1可變霓虹燈設(shè)計(jì)背景2</p><p>　　1.2可變霓虹燈設(shè)計(jì)要求2</p><

8、;p>　　第2章 總體設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖3</p><p>　　第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.1硬件電路原理圖（見附錄一）4</p><p>　　3.2STC12C5A60S2 MCU簡介4</p><p>　　3.2.1 主要性能5</p>

9、;<p>　　3.2.2 功能特性描述5</p><p>　　3.3 8位LED流水燈設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.3.1 LED與MCU接口電路5</p><p>　　3.3.2 性能簡介6</p><p>　　3.4 4*4矩陣鍵盤模塊6</p><p>　　3.4.1 4*4鍵盤與MCU

10、接口電路6</p><p>　　3.4.2 鍵盤性能簡介7</p><p>　　3.5 七段顯示譯碼管模塊7</p><p>　　3.5.1 數(shù)碼管與MCU接口電路7</p><p>　　3.5.2 數(shù)碼管性能簡介8</p><p>　　3.6 電源模塊9</p><p>　　3.6

11、.1 電源電路9</p><p>　　3.6.2 電源電路簡介9</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)10</p><p>　　4.1 可變霓虹燈的軟件設(shè)計(jì)10</p><p>　　4.1.1主程序的開發(fā)流程圖10</p><p>　　4.1.2矩陣鍵盤的開發(fā)流程圖11</p><p

12、>　　4.1.2數(shù)碼管的開發(fā)流程圖12</p><p>　　4.2 源程序（見附錄二）12</p><p><b>　　第5章 結(jié)論13</b></p><p>　　5.1 調(diào)試結(jié)果13</p><p>　　5.1 性能分析13</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)14

13、</b></p><p><b>　　附 錄15</b></p><p><b>　　第1章 概述</b></p><p>　　1.1可變霓虹燈設(shè)計(jì)背景</p><p>　　隨著社會的發(fā)展，科技的進(jìn)步，LED產(chǎn)品可以說是隨處可見，處處伴隨在我們的身邊，每當(dāng)夜晚來臨，大街小巷上面，各大

14、商場上面，到處都是LED產(chǎn)品，所以說開發(fā)LED產(chǎn)品前景十分廣闊。本項(xiàng)目采用軟硬件結(jié)合的方式，具有成本低、范圍廣等優(yōu)勢。因此，本項(xiàng)目成果具有很好的市場應(yīng)用前景。</p><p>　　1.2可變霓虹燈設(shè)計(jì)要求</p><p>　　可變霓虹燈的設(shè)計(jì)要求主要是由核心板模塊上面的主芯片STC12C5A60S2通過掃描方式對4*4矩陣鍵盤進(jìn)行掃描、當(dāng)單片機(jī)掃描到有鍵盤被按下的時(shí)候，通過8位共陰極數(shù)碼管

15、顯示按鍵值并控制8個(gè)LED的不同閃爍方式，從而達(dá)到霓虹燈不同花式的效果，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的難點(diǎn)1：如何完成對矩陣鍵盤的檢測2：如何驅(qū)動8位共陰極數(shù)碼管3：如何通過按鍵值來讓流水燈實(shí)現(xiàn)不同的花式閃爍。</p><p><b>　　第2章 總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖主要形象表示了各個(gè)模塊

16、之間的關(guān)系，在本項(xiàng)目中，主要由核心板模塊，4*4矩陣鍵盤模塊，8位共陰極數(shù)碼管顯示模塊，8個(gè)LED流水燈模塊構(gòu)成。其中鍵盤模塊作為輸入模塊，核心板作為處理模塊，數(shù)碼管和流水燈作為顯示模塊。其具體的結(jié)構(gòu)框圖如下圖2.1所示：</p><p>　　圖2.1 可變霓虹燈總體結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1硬件電路原理圖（見附錄

17、一）</p><p>　　3.2STC12C5A60S2 MCU簡介</p><p>　　圖3.1 STC12C5A60S2引腳圖</p><p>　　3.2.1 主要性能</p><p>　　與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容 、128K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器、 1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz 、三級加密程序存儲器 、

18、 32個(gè)可編程I/O口線、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器八個(gè)中斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時(shí)器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識符 。</p><p>　　3.2.2 功能特性描述</p><p>　　STC12C5A60S2 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 128K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)8

19、0C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在線系統(tǒng)可編程Flash，使得STC12C5A為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)

20、鐘電路。另外，STC89C52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。</p><p>　　3.3 8位LED流水燈設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1 LED與MCU接口電路</p>&

21、lt;p>　　該模塊的核心是STC12C5A60S2對8位LED的控制，它們之間的連接圖如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 STC89C52與MF RC531連接示意圖</p><p>　　主控芯片STC12C5A60S2用I/O引腳實(shí)現(xiàn)對8位的控制。本項(xiàng)目中用到P0口的8個(gè)引腳與8位LED相連。</p><p>　　如圖所示，STC12C5A60

22、S2的P0連接LED的D0—D7，作為數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)信息。</p><p>　　3.3.2 性能簡介</p><p>　　該模塊可以有效的實(shí)現(xiàn)8位LED流水燈的四種不同效果，其中第一種效果為奇數(shù)位的LED流動閃爍，第二種效果為偶數(shù)位LED流動閃爍，第三種效果為兩位LED向中間流動閃爍，第四種效果為兩位LED從中間向兩邊流動閃爍。由于單片機(jī)只是簡單的通過I/O端口控制發(fā)光二極管正極的通和斷，

23、其性能相對穩(wěn)定可靠。</p><p>　　3.4 4*4矩陣鍵盤模塊</p><p>　　3.4.1 4*4鍵盤與MCU接口電路</p><p>　　該模塊主要由4*4矩陣鍵盤構(gòu)成，4*4鍵盤的檢測由STC12C5A60S2芯片的P3完成。它們之間的原理圖連接如圖3.4所示。</p><p>　　圖3.3 鍵盤模塊示意圖</p>

24、<p>　　3.4.2 鍵盤性能簡介</p><p>　　本項(xiàng)目中采用了中國臺灣生產(chǎn)的4*4矩陣鍵盤，經(jīng)過長期的實(shí)驗(yàn)運(yùn)用，其性能超過所有的同類產(chǎn)品，其內(nèi)部采用高程度的銅箔布線，外部設(shè)計(jì)遵循了常人的一般認(rèn)識，采用國際通用的數(shù)字與英文字母，讓其利用價(jià)值實(shí)現(xiàn)了最大化。該項(xiàng)目主要通過掃描式對鍵盤檢測，并通過判斷其對應(yīng)的實(shí)際位置來給它賦值，從而控制LED流水燈的不同花式與數(shù)碼管所對應(yīng)的顯示。</p>

25、<p>　　3.5 七段顯示譯碼管模塊</p><p>　　3.5.1 數(shù)碼管與MCU接口電路</p><p>　　圖3.4 STC12C5A與鍵盤模塊示連接示意圖</p><p>　　共陰極8位數(shù)碼管采用段選與位選的方式控制，在本項(xiàng)目中由STC12C5A60S2芯片的P3、P2腳控制。</p><p>　　3.5.2 數(shù)碼管性

26、能簡介</p><p>　　該項(xiàng)目中用到是8位共陰極數(shù)碼管LG3641BH，該型號數(shù)碼管具有功耗低，穩(wěn)定性強(qiáng)，發(fā)光好等優(yōu)點(diǎn)，在日常的生活中被廣泛使用；本項(xiàng)目把其段選信號線連在一起，通過控制其片選信號來控制不同位的數(shù)碼管發(fā)光，次方法成為動態(tài)顯示。</p><p><b>　　3.6 電源模塊</b></p><p>　　3.6.1 電源電路<

27、;/p><p>　　該項(xiàng)目的供電部分如下圖3.6.1所示</p><p>　　圖3.5 電源模塊示意圖</p><p>　　3.6.2 電源電路簡介</p><p>　　該項(xiàng)目中用到了多種供電方式，其中用到了USB供電，外部電源供電，在外部電源模塊中又用到了9V和12V電源供電，當(dāng)用到外部電源供電中，用到了JM63RT-LM1085穩(wěn)壓塊，通過穩(wěn)

28、壓塊把高電壓轉(zhuǎn)化位5V的項(xiàng)目用的電壓。其電路圖如3.6.2所示：</p><p>　　圖3.6 電源模塊示意圖</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 可變霓虹燈的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　可變霓虹燈的軟件部分主要包括：8位LED驅(qū)動程序，共陰極LED數(shù)碼管驅(qū)動程序、矩陣鍵盤檢測程序。</p>

29、<p>　　4.1.1主程序的開發(fā)流程圖</p><p>　　圖4.1主程序的流程圖</p><p>　　4.1.2矩陣鍵盤的開發(fā)流程圖</p><p>　　圖4.2矩陣鍵盤的流程圖</p><p>　　4.1.2數(shù)碼管的開發(fā)流程圖</p><p>　　圖4.3數(shù)碼管的流程圖</p><p

30、>　　4.2 源程序（見附錄二）</p><p><b>　　第5章 結(jié)論</b></p><p><b>　　5.1 調(diào)試結(jié)果</b></p><p>　　本項(xiàng)目經(jīng)過多次的調(diào)試，最終項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的基本要求，矩陣鍵盤作為輸入模塊可以輸入不同的編碼，并通過不同的編碼控制LED流水燈的不同閃爍效果與LED數(shù)碼管顯示的不

31、同值，達(dá)到設(shè)計(jì)的基本目的。其具體的操作為當(dāng)按鍵1被按下的時(shí)候，流水等實(shí)現(xiàn)花式1的閃爍效果，8位流水燈按照奇數(shù)閃爍，并數(shù)碼管顯示相對應(yīng)的按鍵值，當(dāng)按鍵2被按下的時(shí)候，流水等實(shí)現(xiàn)花式2的閃爍效果，8位流水燈按照偶數(shù)閃爍，并數(shù)碼管顯示相對應(yīng)的按鍵值，當(dāng)按鍵3被按下的時(shí)候，流水等實(shí)現(xiàn)花式3的閃爍效果，8位流水燈按照兩邊向中間閃爍，并數(shù)碼管顯示相對應(yīng)的按鍵值，當(dāng)按鍵4被按下的時(shí)候，流水等實(shí)現(xiàn)花4的閃爍效果，8位流水燈按照中間向兩邊閃爍，并數(shù)碼管顯

32、示相對應(yīng)的按鍵值，當(dāng)按鍵5被按下的時(shí)候，流水燈停止閃爍，數(shù)碼管顯示相對應(yīng)的按鍵值。</p><p><b>　　5.1 性能分析</b></p><p>　　本項(xiàng)目沒有太復(fù)雜的算法要求，控制器資源還有較大的余量，但是還是運(yùn)用了一些小的技巧，如采用掃描式鍵盤檢測，段選位選的方式控制數(shù)碼管等等?？傮w感覺鍵盤檢測部分要復(fù)雜一些。軟件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意一下問題：1、盡量使程序模塊化

33、，既容易閱讀，在調(diào)用時(shí)也有極大的方便。2、定義一些需要的宏，方便程序的編寫和調(diào)試。3、合理的使用局部變量和全局變量。</p><p>　　本項(xiàng)目有很多改進(jìn)的地方。比如，采用更高級別的數(shù)碼管，在鍵盤的檢測部分用中斷的方法進(jìn)行對矩陣鍵盤的檢測，改進(jìn)算法等等。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]郭天祥.51單片機(jī)

34、C語言教程[M].電子工業(yè)大學(xué)出版社，2009.</p><p>　　[2]王宜懷.嵌入式應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)教程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2007.</p><p>　　[3]李長林.Visual Basic數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)[M].2006.</p><p>　　[4]田立,田青.51單片機(jī) C語言程序設(shè)計(jì)[M].北京:人民郵電出版社,2007.</p>