1、基于單片機的霓虹燈控制器設計摘要本設計采用AT89C52單片機控制霓虹燈。該系統由四部分組成:紅外遙控模塊、單片機控制模塊、顯示模塊和語音模塊。紅外遙控模塊分為紅外發射部分和紅外接收部分。單片機解碼后，取出紅外發射按鈕的地址，從而實現紅外遙控器對霓虹燈顯示圖案的遙控。紅外接收管也只占用一個IO口。顯示器的一部分是1616點陣模塊，由單片機控制顯示不同的圖案，以匹配所需的字符，并且可以移動和暫停字符，從當前字符切換到其他字符。語音模塊使用的語音芯片是ISD1730，可以錄制想要的語音，通過錄音可以介紹設計。的語音播放支持暫停、下一首歌曲、音量調節和復位。由于單片機的IO口不夠用，本設計用74HC

2、154對其進行擴展，四線擴展為十六線。該系統電路結構簡單，操作方便，成本低廉，具有很強的實用價值。關鍵詞:單片機；紅外遙控；格子；解碼器；霓虹燈目錄論文總數:47頁TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437586 1 引言4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437587 1.1課題背景與意義4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437588 1.2本課題研究方法和目標4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437589 2 方案研究與主要芯片選擇6 HYPERL

3、INK l _RefHeading_Toc327437590 2.1 總體方案原理與設計框圖6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437591 2.1.1 主控電路的選擇與論證6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437592 2.1.2 顯示設備的選擇與論證8 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437593 2.1.3控制器模塊選擇9 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437594 2.2 主要芯片介紹11 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437595 2.2.

4、1 譯碼器74LS154的介紹11 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437596 2.2.2 LED點陣的介紹12 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437597 2.2.3語音模塊的介紹13 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437598 3 硬件電路設計與調試15 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437599 3.1 單片機模塊單元電路設計15 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437600 3.2 串口通信電路設計16 HYPERLINK l _RefHe

5、ading_Toc327437601 3.3 譯碼器模塊單元電路設計17 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437602 3.4 點陣模塊單元電路設計17 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437603 3.5 紅外遙控模塊單元電路設計18 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437604 3.6 語音模塊單元電路設計19 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437605 3.7 硬件仿真與調試21 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437606 4 軟件設計23 HY

6、PERLINK l _RefHeading_Toc327437607 4.1 單片機I/O口分配23 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437608 4.2 各模塊程序23 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437609 4.2.1 主程序設計23 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437610 4.2.2 顯示程序設計24 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437611 4.2.3 紅外接收程序設計26 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437612 4.2.4

7、設定的圖案和字程序28 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437613 5 軟硬件聯調與技術改進30 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437614 5.1軟硬件聯調與實物演示30 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437615 5.2 技術改進32 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437616 結語32 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437617 參考文獻33 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437618 致34 HYPERLIN

8、K l _RefHeading_Toc327437619 聲明35 HYPERLINK l _RefHeading_Toc327437620 附錄361導言1.1課題的背景和意義霓虹燈是一種冷陰極輝光放電燈，直接將電能轉化為光能。經過幾百年的發展，它已經成為重要的展示和裝飾光源。霓虹燈因其造型多樣、加工靈活、色彩豐富，在廣告、商業、交通、建筑、室外裝飾、舞臺布景、家用電器、城市美化等領域發揮了獨特的作用。單片機問世至今，已經30多年了。其產品琳瑯滿目，生產廠家眾多多樣，功能多樣。單片機具有體積小、功耗低、功能強、性價比高、易于推廣應用等顯著優點。它已廣泛應用于自動化設備、智能儀器、過程控制、通

9、信、家用電器等諸多領域。在許多基于單片機的應用系統中，外部硬件電路是由軟件編程控制的。給人們的生活帶來了很多便利。因此，本文將單片機與語音芯片相結合，設計了一種由單片機控制的霓虹燈控制系統，隨著霓虹燈圖像的變化，具有不同的語音效果。行車燈在現代社會應用廣泛，如大型電子廣告牌、霓虹燈、指示牌、工業控制面板等。而且基于單片機的流水燈控制系統，利用單片機的一些資源，如定時器、I/O口、寄存器等，完成了單片機系統開發的基本過程，因此具有典型的代表意義，是學習和開發單片機的基礎實驗之一。AT89C52單片機是一種可多次重寫的可編程芯片。該芯片構成的系統簡單、可靠、性價比高，適合作為霓虹燈程序控制器的核心

10、部件。結合latch MC74HC373實現的控制器功能，時間常數易于修改，使用靈活，電路易于實現，成本低，控制芯片易于更換。控制器的花樣變化和速度調節可以用軟件方法實現，進一步提高了性價比。1.2本課題的研究方法和目標本設計需要完成一個霓虹燈控制器來控制LED的點陣顯示，這就需要形成各種圖案和字符。實現圖案和文字的左右移動，暫停，繼續移動，跳轉到指定的文字。增加一個語音芯片，對整個設計進行簡要概述。1.研究思路:本設計基于AT89C52芯片的電路，通過軟件程序控制單片機的定時器來控制1616矩陣貼片LED的亮度，并顯示不同的圖案，形成霓虹燈控制器。以AT89C52為主控芯片，ISD1730語

11、音模塊和紅外遙控模塊構成電路，主要包括電源、控制電路、顯示電路和語音電路。對于不同類型的MCU，只需要相應地更改地址即可。該軟硬件系統具有良好的通用性和一定的實用價值。2.硬件部分:圖1.1硬件框圖本設計的硬件部分分為六個模塊。(1)單片機最小系統模塊采用經典配置。(2)需要串口模塊下載程序。(3)要實現語音和圖像的匹配，要安裝語音模塊，顯示的每個圖案會發出不同的語音信息。(4)為了實現語音能適應各種場合，采用了能自我錄音的芯片ISD1730。(5)為了顯示圖像，采用1616點陣模塊顯示不同的圖形。(6)為了給單片機供電，需要電源模塊。3.軟件部分。在主程序下，編寫了以下子程序:時鐘程序、紅外

12、解碼程序、圖像顯示程序、中斷程序等。2方案研究和主要芯片選擇2.1總體方案原理及設計框圖本設計以STC89C52RC單片機為核心器件，控制整個系統工作，系統控制框圖如圖2.1所示。圖2.1控制系統框圖如圖2.1所示，該方案有四個模塊:紅外遙控模塊、語音模塊、單片機控制模塊和顯示模塊。此外，通過擴展主控單元電路，可以添加各種附加功能。單片機控制霓虹燈的設計是基于單片機STC89C52RC的控制。紅外遙控器發出信號，接收器接收信號，單片機中斷處理控制圖案顯示。通電的同時，伴隨著一段語音，簡單介紹了整個設計。串口通信是幫助STC單片機下載程序；點陣模塊可以顯示圖案和字符，可以左右滾動、變速、暫停和播

13、放字符。根據系統框圖，設計了單元電路控制。下面是單元電路各部分的演示和設計。2.1.1主控制電路的選擇和論證在本設計中，主要控制電路有三種實現方式。1.采用89C51單片機作為CPU。89C51單片機是一個8位單片機，4字節閃存，128字節RAM，32個I/O口，兩個數據指針，兩個16位定時器/計數器，一個5向量中斷結構，一個全雙工串行通信口，片上振蕩器和時鐘電路。它的指令是一個被稱為“CISC”的復雜指令集，該工具有111條指令。與其他高級單片機相比，指令周期較長，運算速度過慢，而且由于其總線是8位的，所以其功能模塊基本都是8位的。89C51單片機的供電電壓為5伏，89C51有兩種低功耗模式

14、:待機模式和掉電模式1 2。2.CPU采用LCP2138單片機。芯片自帶A/D轉換功能，32KRAM和512KFLASH大容量，資源豐富，系統穩定，價格昂貴。3.CPU采用STC89C52RC單片機。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/%20%20%20%20atmel%20%20%20%20/dyn/resources/prod_documents/doc1919.pdf STC89C52RC是一款低功耗、高性能的CMOS 8位單片機，帶有8kbytes ISP(在系統可編程)的Flash ROM，可重復擦除1000次。該器件采用宏晶公司的高密度非易失性存儲器技術制造，兼容

15、標準的MCS-51指令系統和80C51引腳結構。該芯片集成了通用8位CPU和ISP閃存單元，STC89C52RC是一款功能強大的微型計算機，可以為許多嵌入式控制應用提供高性價比的解決方案。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/%20%20%20%20atmel%20%20%20%20/dyn/resources/prod_documents/doc1919.pdf STC89C52RC的主要功能特性如表1所示，其引腳圖如圖2.2所示。表2.1 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/%20%20%20%20atmel%20%20%20%20/dyn/resource

16、s/prod_documents/doc1919.pdf STC89C52鋼筋混凝土的功能特點 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/%20%20%20%20atmel%20%20%20%20/dyn/resources/prod_documents/doc1919.pdf STC89C52鋼筋混凝土的主要功能和特點:兼容MCS-51指令系統8k ISP閃存ROM，可重復擦除( 1000次)32個雙向輸入/輸出端口4.5-5.5V工作電壓3個16位可編程定時器/計數器時鐘頻率0-33MHz全雙工UART串行中斷線路256 x8位內存2個外部中斷源低功耗空閑和省電模式中斷喚醒省電模

17、式三級加密位看門狗(WDT)電路軟件設置空閑和省電功能靈活的ISP字節和分頁編程雙數據寄存器指針圖2.2 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/%20%20%20%20atmel%20%20%20%20/dyn/resources/prod_documents/doc1919.pdf STC89C52RC引腳圖2 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/%20%20%20%20atmel%20%20%20%20/dyn/resources/prod_documents/doc1919.pdf STC89C52RC具有以下特性:40個引腳、32個外部雙向輸入/輸出(I/

18、O)端口、5個中斷優先級2嵌套中斷、2個16位可編程定時器計數器、2個全雙工串行通信端口、8k字節閃存芯片程序存儲器、256字節隨機存取數據存儲器(ram)、芯片時鐘振蕩器和看門狗(WDT)電路。此外， HYPERLINK ./%20%20%20%20:/%20%20%20%20atmel%20%20%20%20/dyn/resources/prod_documents/doc1919.pdf STC89C52RC設計和配置為振蕩頻率為0Hz，省電模式可通過軟件設置。在空閑模式下，CPU停止工作，而RAM定時器計數器、串口和外部中斷系統可以繼續工作。在掉電模式下，振蕩器被凍結以保存RAM數據，

19、芯片的其它功能被停止，直到外部中斷被激活或硬件復位。同時，該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以滿足不同產品的需求3 4。由于低功耗、高性能、高性價比、與51單片機兼容性好等優點，本設計選擇了該方案。2.1.2顯示設備的選擇和演示1.使用256個SMD LED顯示器。圖2.3 SMD LED貼片LED:顏色有紅、黃、綠、藍等。特點:體積小、功耗低、壽命長、亮度高、環保、堅固耐用、響應快、抗震、節能、分辨率高、抗震、可設計。但是布線和焊接復雜。2.LED電子顯示屏圖2.4 LED點陣電子顯示屏由均勻排列的半導體發光二極管像素組成。不同的材料可以用來制造不同顏色的LED像素。目

20、前應用最廣泛的顏色是紅、綠、黃。藍色和純綠色LED的發展已經到了實用階段。LED面板):LED是發光二極管，發光二極管的縮寫，簡稱LED。它是一個顯示屏，用于通過控制半導體發光二極管的顯示模式來顯示各種信息，如文本、圖形、圖像、動畫、市場行情、視頻和視頻信號。LED顯示屏分為圖形顯示屏和視頻顯示屏，兩者都是由LED矩陣塊組成。圖形顯示屏可與計算機同步顯示漢字、英文文本和圖形；視頻顯示屏由微電腦控制，圖文并茂。它以實時、同步、清晰的信息傳播方式播放各種信息，還可以顯示2D和3D動畫、視頻、電視和VCD節目，與現場進行交流。LED顯示屏色彩鮮艷，立體感強，靜如油畫，動如電影，廣泛應用于車站、碼頭、

21、機場、商場、醫院、酒店、銀行、證券市場、建筑市場、拍賣行、工業企業管理等公共場所。其抗靜電性能優越:生產環境有嚴格的標準和產品結構的絕緣設計。LED顯示屏可以顯示變化的數字、字符和圖形圖像；既可以在室內環境下使用，也可以在室外環境下使用，具有投影儀、電視墻、液晶屏無法比擬的優勢。考慮到布線和焊接的簡單方便，以及LED顯示屏亮度高、工作電壓低、功耗低、小型化、壽命長、耐沖擊、性能穩定等優點，本設計選用LED顯示屏。控制器模塊的選擇1.關鍵控制圖2.5按鍵開關使用按鍵控制顯示模式的切換簡單、方便、經濟。但是占用了單片機很多外圍接口，無法遠程控制。2.紅外遙控器5遠程控制技術又稱遙控技術，是指實現對

22、被控對象的遠程控制，廣泛應用于工業控制、航空航天、家用電器等領域。紅外遙控是一種無線非接觸控制技術，具有抗干擾能力強、信息傳輸可靠、功耗低、成本低、易于實現等顯著優點。它被許多電子設備，尤其是家用電器廣泛使用，并越來越多地應用于 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/1130583.htm t _blank 計算機系統英寸紅外線也叫紅外線光波。在電磁波譜中，光波的波長從0.01 m到1000 m不等，根據波長的不同，可分為可見光和不可見光。波長0.38m0.76m的光波可以是可見光，其次是紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色

23、。波長為0.01m0.38m的光波為紫外光(線)，波長為0.76m1000m的光波為紅外光(線)。根據波長，紅外光可分為四類:近紅外、中紅外、遠紅外和遠紅外。遙控采用近紅外光傳輸遙控指令，其波長為0.76微米 1.5 m，采用近紅外光作為遙控光源，因為紅外發射器件(紅外發光管)和紅外接收器件(光電二極管、三極管和光電池)的光發射和光接收的峰值波長一般為0.8微米 0.94 m，在近紅外波段，兩種器件的光譜正好重合，可以很好地匹配，從而可以獲得高傳輸效率和高可靠性。遙控器的紅外發射電路使用紅外發光二極管發射調制的紅外光波；它們把紅外發射器發出的紅外光轉換成相應的電信號，然后送到后置放大器。發射機

24、一般由命令鍵(或操縱桿)、命令編碼系統、調制電路、驅動電路和發射電路組成。當按下命令鍵或按下操作桿時，命令編碼電路產生所需的命令編碼信號，調制載波，然后由驅動電路放大功率，調制后的命令編碼信號由發射電路發射出去。接收電路一般由接收電路、放大電路、調制電路、指令解碼電路、驅動電路和執行電路(機構)組成。接收電路接收發射機發送的調制編碼指令信號，放大后發送給解調電路，解調電路對調制編碼指令信號進行解調，即恢復成編碼信號。指令解碼器對編碼后的指令信號進行解碼，最后驅動電路驅動執行電路實現各種指令的運算控制(機制)。由于紅外遙控不具備像無線電遙控那樣通過障礙物控制被控對象的能力，所以在設計家用電器紅外

25、遙控時，沒有必要像無線電遙控那樣對每套(發射器和接收器)都有不同的遙控頻率或編碼(否則會通過隔墻控制或干擾鄰居的家用電器)。所以同類產品的紅外遙控可以有相同的遙控頻率或編碼，不會出現遙控信號“門對門”的情況。這為大規模生產和家用電器中的紅外遙控提供了極大的便利。因為紅外線是不可見光，對環境的影響很小，而且紅外線的波動波比無線電波的波長長，所以紅外線遙控不會影響其他家用電器或者附近的無線電設備。為了實現遠程控制，減輕單片機IO口的負擔，選擇了紅外遙控方案。2.2主要芯片介紹2.2.1解碼器74LS154介紹圖2.6 74hc 154的引腳圖1.將4行二進制編碼輸入轉換為16行獨立輸出。2.解調功

26、能是通過將數據從一個輸入線路分配到16個輸出中的任何一個來實現的。3.輸入箝位二極管簡化了系統設計。4.完全兼容大多數TTL和DTL電路。這種單芯片4-16線解碼器非常適合高性能存儲器的解碼器。當兩個選通輸入G1和G2為低時，它可以將4行二進制編碼輸入轉換為16行獨立輸出之一。解調功能是通過用4線輸入線寫出輸出線的地址來實現的，因此當一個選通輸入為低電平時，數據通過另一個選通輸入。當任何門控輸入為高電平時，所有輸出都為高電平6。表2.2 74LS154功能表(真值表)輸入輸入輸出輸出G1G2 Esports電子競技俱樂部DCBA0一個2三四五六七八九101112131415LLLLLLLHHH

27、HHHHHHHHHHHHLLLLLHHLHHHHHHHHHHHHHHLLLLHLHHLHHHHHHHHHHHHHLLLLHHHHHLHHHHHHHHHHHHLLLHLLHHHHLHHHHHHHHHHHLLLHLHHHHHHLHHHHHHHHHHLLLHHLHHHHHHLHHHHHHHHHLLLHHHHHHHHHHLHHHHHHHHLLHLLLHHHHHHHHLHHHHHHHLLHLLHHHHHHHHHHLHHHHHHLLHLHLHHHHHHHHHHLHHHHHLLHLHHHHHHHHHHHHHLHHHHLLHHLLHHHHHHHHHHHHLHHHLLHHLHHHHHHHHHHHHHHLHHLL

28、HHHLHHHHHHHHHHHHHHLHLLHHHHHHHHHHHHHHHHHHHLLHXXXXHHHHHHHHHHHHHHHHHLXXXXHHHHHHHHHHHHHHHHHHXXXXHHHHHHHHHHHHHHHH注:H=高電平L=低電平 =不確定LED點陣的LED介紹LED顯示器件種類繁多，從簡單的單個LED到LED光柱顯示、字符顯示到大面積平板顯示。LED之所以受到廣泛重視，發展迅速，與其優勢是分不開的。這些優點可以概括為:工作電壓低、功耗低、小型化、易于與集成電路匹配、驅動簡單、壽命長、抗沖擊、性能穩定。近年來，由于半導體材料的制備和技術的逐漸成熟和完善，以及超高亮度R、G和B LED

29、的商業化，全彩色LED平板顯示器可以應用于各種用途的戶外應用。1、漸進掃描原理LED顯示屏的兩組等間距平行電極分別稱為行電極(掃描電極Xi)和列電極(信號電極Yj)。行電極和列電極彼此垂直，在交叉處形成發光單元LED。通常，通過逐行掃描來驅動矩陣。這樣，Xi線上的所有單元點都同時被尋址。Xi線上的單元點尋址后，尋址到Xi+1線，即從頭到尾選擇掃描電極，而信號電極可以同時選擇一個或多個來顯示所需圖像。換句話說，在某一時刻對某一行電極施加掃描脈沖，對其他行電極施加非掃描脈沖，而所有列電極給出顯示或非顯示驅動脈沖。然后，將掃描脈沖施加到下一行電極，然后將顯示或非顯示驅動脈沖施加到所有列電極。當掃描頻

30、率足夠快時，由于人類視覺的持久性，可以在顯示屏上顯示穩定的圖像效果。2.1616點陣結構1616單色點陣總共需要256個發光二極管，每個二極管放置在行線和列線的交叉點上。本設計是一個實用的漢字顯示屏的制作，它是一個單色點陣。考慮到元器件布線的難度，直接使用1616點陣模塊。對比下面的1616單色點陣和1616雙色點陣，我們可以看到1616雙色點陣實際上是兩個1616單色點陣的組合。要實現兩種顏色的顯示，只需要在電路設計中正確連接導線即可。16x16單色和雙色點陣LED的結構分別如圖2.7和圖2.8所示。圖2.7 1616單色點陣圖2.8 1616單色點陣圖2.2.3語音模塊介紹圖2.9 isd

31、 1700的引腳圖ISD1700系列芯片是華邦公司推出的新型單片高品質語音錄放電路。該芯片提供了許多新功能，包括專利的多信息管理系統，新的信息提示，雙操作模式(獨立&嵌入式)，以及可定制的信息操作指示音效。該芯片包括自動增益控制、麥克風前置放大器、揚聲器驅動電路、振蕩器和存儲器等全方位集成系統功能7 8。ISD1700的獨立按鍵模式錄音和回放電路非常簡單和強大。不僅有錄音和回放功能，還有快進、擦除、音量控制、直接回放和復位功能。這些功能只能通過按鍵來完成。ISD1700有以下九種操作:1.記錄操作按REC鍵，/REC引腳的電平變低，然后開始錄音，直到松開鍵使電平變高或芯片已滿。錄制完成后，錄制

32、指針會自動移動到下一個有效指針。回放指針指向剛剛錄制的語音。2、回放操作回放操作有兩種模式，即邊沿觸發和電平觸發，由/PLAY引腳觸發。3.快進操作單擊FWD按鈕將/FWD端拉低，這將啟動快進操作。快進操作用于將播放指針移動到下一條語音信息。當播放指針到達最后一段話時，再次快進，指針會回到第一段話。當下降沿到達/FWD端時，快進操作還取決于芯片的當前狀態:4.擦除操作擦除操作可分為兩種方式:單段擦除和整體擦除。5.重置操作如果此引腳由RESET控制，建議在/RESET引腳和地之間連接一個0.1F電容。當/RESET被觸發時，芯片將播放指針和錄音指針置于最后一條語音消息的位置。6.體積操作點按V

33、OL鍵降低/VOL引腳，這將改變音量。每點擊一次，音量就會降低一檔，然后達到最小檔后再點擊時，音量就會增加，直到最大檔，以此類推。總共有8個卷文件供用戶選擇，每個文件會有4dB的變化。Reset會把音量文件放在默認位置，也就是最大音量。7.直通操作將/FT引腳短接到GND并保持低電平將啟動直通模式。出廠設置是芯片空閑時，直通操作會將Analn端的語音直接連接到揚聲器端或AUD輸出口。錄音時打開FT功能，將同時錄制Analn輸入的語音信號。8.編輯提示音(SE)ISD1700S設計了四種聲音來表示當前的工作狀態，分別是SE1、SE2、SE3、SE4。9.進入SE編輯模式(1)先保持FWD低電平3

34、秒左右，然后LED閃爍(如果有SE1，同時播放SE1)。但是，如果當前曲目是最后一首曲目或者沒有錄制，LED會閃爍兩次(如果有SE2，會同時播放SE2)。(2)保持FWD低，然后按REC使其低，直到LED閃爍。(LED再次閃爍表示已經進入SE編輯模式；進入該模式后，當前要編輯的SE為SE1。3硬件電路設計和調試3.1單片機模塊單元電路設計最小單片機系統的電路圖如圖3.1所示。圖3.1單片機最小系統電路圖6如圖3.1所示，單片機單元模塊電路采用上電復位電路，也就是說上電后，單片機自動實現復位操作。上電復位電路由C18、S1和R35組成。上電瞬間，9腳得到高電平，隨著電容C18的充電，9腳的高電平

35、逐漸降低。只要9腳的高電平能保持足夠的時間(2個機器周期)，單片機就能復位。Y4、C19和C20構成時鐘振蕩電路的一部分。C19和C20的作用主要是穩頻和快速啟動電容5-30pF，典型值30pF。晶體振蕩器的頻率為11.0592MHz，以便于與計算機通信。3.2串行通信電路的設計串行通信電路如圖3.2所示。圖3.2串口電路圖如圖3.3所示，串行下載電路采用MAX232電平轉換芯片，方便了電路的調試，減少了對單片機的損壞。而且還可以利用串口通信與計算機進行通信，使計算機能夠實時接收和發送數據，為人們的使用提供了極大的方便。MAX232芯片外接5個0.1F去耦電容，以降低噪聲對其的影響。MAX23

36、2 (U8)的電路連接如上圖所示。3.3解碼器模塊單元的電路設計圖3.3 4線-16線解碼器電路圖由于單片機的外圍接口有限，為了增加單片機的外圍接口，采用了4線-16線譯碼器。解碼器的四個輸入端連接到單片機P0端口的前四位。因為單片機的P0口沒有裝上拉電阻，所以外接一個拉電阻。解碼器的使能控制端G1和G2在低電平有效，所以它們直接接地。輸出端的16個管腳與點陣模塊X軸的16個管腳9相連。3.4點陣模塊單元電路設計圖3.4點陣電路圖解碼器的16個管腳直接與點陣的X軸的16個管腳相連，Y軸的16個管腳就像單片機的備用管腳。點陣圖形的顯示由單片機程序控制。解碼器通過四個控制端依次選擇16個輸出端，實

37、現逐行掃描的功能。圖3.5字體提取如圖3.5所示，字體提取軟件可以很容易地提取出想要的圖案和字符。編輯好想要的圖案或者輸入相應的文字后，點擊選擇字體按鈕，底部會提取出代碼。單詞提取的順序也可以通過右上角選擇10。3.5紅外遙控模塊單元電路設計圖3.6紅外遙控器遙控器標準發射距離為8m，配有國產1838接收器。夜間室外測試，在沒有任何障礙物的黑暗環境下，遙控有效距離大于8m。應用中的實際距離也完全取決于遙控接收器的靈敏度、電路設計的可靠性、中間屏障(如隔膜或玻璃或透明材料)以及使用中的環境因素11。圖3.7遙控器按鍵代碼每個按鍵都有對應的用戶碼和鍵位碼，每個遙控板的用戶碼都是固定的。本設計中使用

38、的遙控器的用戶代碼是00FF。每個鍵的鍵碼不一樣，按鍵后發出的紅外線光波也不一樣。MCU接收不同的鍵碼并顯示不同的圖案和字符。發送的幀碼包含一個導頻碼，同時還發送16位用戶碼、8位密鑰數據碼和密鑰數據碼的反碼。代碼結構如下:圖3.8編碼方法導頻碼由9毫秒的載波波形和4.5毫秒的關斷時間組成，用作隨后要發送的碼的導頻，以便當接收系統由微處理器組成時，可以更有效地處理碼的接收和檢測以及其它控制之間的定時關系。采用編碼脈沖位置調制(PPM)。使用脈沖之間的時間間隔來區分“0”和“1”。每次傳輸8位代碼時，也會傳輸它們的逆代碼，從而降低系統的誤碼率12。3.6語音模塊單元電路設計圖3.9語音電路MIS

39、O、MISI和SCLK分別由單片機P1.1、P1.2和P1.3的三個端口控制。其中，SCLK是SPI接口的時鐘。它由主控芯片產生，用于同步芯片的MOSI和MISO端的數據輸入和輸出。當此引腳空閑時，必須將其拉高。ISD1730的19腳、22腳、23腳、24腳、25腳、26腳分別與開關相連，控制音量、聲道、回放、錄音和擦除。腳10和11通過電容器連接到麥克風的正極和負極。15.連接喇叭的正負極。VCCA和VCCD分別是模擬電源和數字電源。關鍵操作如下:1.錄音記錄按住REC鍵，同時LED會亮起。此時對著麥克風說話，說話的容量會被記錄在ISD1700語音芯片中。錄完一段，抬起這個鍵，LED同時熄滅

40、。再按一次開始錄制第二段，后續段落依次操作。2.播放聲音有兩種方式，邊沿觸發和電平觸發。(注意:錄制完成后，回放指針會停留在最后一個錄制片段的起始地址，然后回放會播放最后一個片段)(1)邊沿觸發:點擊播放鍵播放當前片段，播放過程中LED閃爍，直至播放結束時熄滅。回放后，回放指針指向剛播放片段的起始地址，即再次點擊播放鍵也會播放剛播放的片段。(2)電平觸發:經常按下播放鍵芯片，會播放所有的語音信息，循環往復，直到松開這個鍵。3.快進前進播放前點擊此按鈕指向下一段，雙擊指向此段后第二段的開頭。播放時點擊此按鈕，停止播放當前片段，然后播放下一個片段。如果當前片段是最后一個片段，停止播放最后一個片段，

41、播放第一個片段。4.擦除擦除單段擦除操作只能對第一個和最后一個段有效。當播放指針位于第一段或最后一段時，單擊該鍵將擦除第一段或最后一段。在擦除之前，回放指針將跳轉到第二段或倒數第二段。頻繁按下該鍵3秒以上，芯片將進入“全部擦除操作模式”。同時LED會閃兩下，繼續按這個鍵，LED會閃七下然后熄滅。此時松開此鍵，芯片的語音信息將被完全擦除。5.重置重置按下此鍵重置芯片。復位后，放音和錄音指針都指向最后一段，即放音指針指向最后一段的開頭，錄音指針指向最后一段的結尾。此時回放會播放最后一段，錄音會在最后一段后開始錄制新的最后一段。6.調節音量按此鍵調整芯片的輸出聲音。芯片默認輸出的是最大聲音值，每點一

42、下聲音衰減4db。繼續點擊該鍵，直到聲音最小，每點擊一次聲音增加4db(注意:復位后聲音輸出最大)。3.7硬件仿真和調試圖3.10電路模擬圖如圖4.1所示，使用仿真軟件protues進行仿真。程序下載到仿真軟件上的單片機，通過解碼器輸入依次掃描每一行。通過不斷的調試，得到了最終的結果。將調試好的程序下載到真實的單片機上，在點陣上得到想要的結果13。圖3.11顯示模式4軟件設計本設計采用C語言進行編程，比匯編語言更簡單方便，提高了編程速度14。4.1 MCU I/O端口分配因為這個設計需要實現很多功能，所以設計了很多模塊。因此，使用了單片機的32個I/O口中的大部分。結合電路原理圖，為方便編程，

43、將端口分配給單片機，如表5.1所示。表4.1單片機程序中的端口分配P0.0解碼器輸入端的一位P1.7引腳7P0.1解碼器輸入端的b位P2.0針腳8P0.2解碼器輸入端的c位P2.1第9針P0.3解碼器輸入端的d位P2.2點陣引腳10P1.0引腳0P2.3點陣11P1.1引腳1P2.4點陣12P1.2引腳2P2.5點陣引腳13P1.3引腳3P2.6點陣14P1.4引腳4P2.7點陣引腳15P1.5引腳5P3.2外部中斷P1.6針腳6P3.5時鐘復位4.2每個模塊的程序4.2.1主程序設計圖4.1主程序流程圖程序啟動后，執行I/O端口初始化、中斷初始化和定時器初始化，等待中斷。接收到中斷后，通過解

44、碼得到相應的鍵碼，并顯示相應的圖案。無效總管(無效)io _ init()；/IO端口初始化int _ init()；/中斷初始化t0 _ init()；/定時器初始化While(1) /紅外解碼，確定按了哪個按鈕。4.2.2顯示程序設計圖4.2顯示了程序流程圖。當中斷發生時，紅外波的鍵碼被解碼，不同的鍵碼變換不同的圖案。Void display(void) /單一模式或文字顯示烏恰爾一世；for(I = 0；i 16i+)P2 =墨子安牛* 32+2 * I；P1 =墨子安牛* 32+2 * I+1；掃描(一)；delay _ 50us(30)；Void display_a(void) /向

45、右移動顯示烏恰爾一世；uchar k = 0；for(I = 0；i 16i+)P2 = 0 x 00；P1 = 0 x 00；P2 =墨子偏移量+2 * I；k = k+1；P1 =墨子offset+2 * I+1；k = k+1；掃描(一)；delay _ 50us(30)；Void display_b(void) /向左移動顯示烏恰爾一世；uchar k = 0；for(I = 0；i 16i+)P2 = 0 x 00；P1 = 0 x 00；P2 =墨子偏移量+2 *(15-I)；P1 =墨子偏移量+2 *(15-I)+1；掃描(15-I)；delay _ 50us(30)；4.2.3

46、紅外接收程序的設計圖4.3紅外接收程序流程圖紅外遙控器向紅外接收器發射紅外波，當紅外接收器接收到紅外波時，發生中斷，MCU解碼相應的鍵碼。無效中斷0()中斷0uchar i=0，j=0，k=0，us = 0；EX0 = 0；for(I = 0；i 255+)/9 ms具有被認為是干擾的高電平。if(P3&0 x04) /255的值的實際時間是800us。EX0 = 1；返回；而(！(P3 & 0 x 04)；/等待9ms低電平通過for(I = 0；I 4；i+)for(j = 0；j 8；j+)而(P3 & 0 x 04)；/等待4.5毫秒高電平通過而(！(P3 & 0 x 04)；0.56

47、 ms的低電平后等待高電平。While(P3&0 x04) /計算這個高電平的時間。for(us = 0；us =30) /過長高電平后退出程序。EX0 = 1；返回；addrI= addrI 1；/接收一位數據如果(k=8)addrI= addrI| 0 x 80；/如果高電平大于0.56ms，則為1。k = 0；EX0 = 1；4.2.4設置圖案和字符程序圖案有兩個，七個字，一個是“cuit”的縮寫，一個是笑臉“O”。這七個字是成、辛、元、畢、葉、佘、吉。該程序還可以根據不同的要求設置不同的圖案和字符，以增強設計的實用性。0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x0

48、0，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，/* 清除屏幕，0*/0 x38，0 x00，0 x44，0 x0C，0 x44，0 x12，0 x00，0 x21，0 x1C，0 x41，0 x20，0 x82，0 x41，0 x04，0 x21，0 x04，0 x1C，0 x82，0 x00，0 x41，0 x7C，0 x21，0 x00，0 x12，0 x04，0 x0C

49、，0 x7C，0 x00，0 x04，0 x00，0 x00，0 x00，/*cuit ，1*/0 x40，0 x00，0 x20，0 x00，0 x1F，0 xF8，0 x00，0 x88，0 x08，0 x88，0 x10，0 x88，0 x0F，0 x88，0 x40，0 x08，0 x20，0 x7f，0 x13，0 x88，0 x1c，0 x0a，0 x24，0 x0c，0 x43，0 x08，0 x80，0 xc8，0 xf0，0 x00，0 x00，/* Cheng ，2*/0 x00，0 x40，0 x00，0 x20，0 x00，0 x10，0 xFF，0 xFC，0 x00

50、，0 x00，0 x00，0 x00，0 x7C，0 x10，0 x45，0 x50，0 x45、0 x54、0 x45、0 x58、0 x45、0 x50、0 x45、0 x50、0 x7c、0 x10、0 x00、0 x00、0 x00、0 x00、/* 字母，3*/0 x00，0 x00，0 xFF，0 xFE，0 x04，0 x22，0 x08，0 x5A，0 x87，0 x96，0 x81，0 x0C，0 x41，0 x24，0 x31，0 x24，0 x0f、0 x25、0 x01、0 x26、0 x3f、0 x24、0 x41、0 x34、0 x41、0 xa4、0 x41、0

51、x14、0 x70、0 x0c、0 x00、0 x00、/* 醫院，4*/0 x04，0 x00，0 x04，0 x00，0 x04，0 xFF，0 x04，0 x88，0 x04，0 x88，0 x04，0 x44，0 x04，0 x24，0 xFF，0 x00，0 x04，0 x7f，0 x04，0 x88，0 x04，0 x88，0 x04，0 x84，0 x04，0 xC4，0 x06，0 x80，0 x04，0 x00，0 x00，0 x00，/* Bi 5*/0 x40，0 x00，0 x40，0 x30，0 x40，0 xC0，0 x43，0 x00，0 x44，0 x00，0

52、x7F，0 xFF，0 x40，0 x00，0 x40，0 x00，0 x40，0 x00，0 x7f，0 xff，0 x44，0 x00，0 x43，0 x00，0 x40，0 xc0，0 x60，0 x30，0 x40，0 x00，0 x00，/* 商業，6*/0 x00，0 x40，0 x00，0 x40，0 x00，0 x42，0 x7F，0 xCC，0 x20，0 x00，0 x10，0 x40，0 x81，0 xA0，0 x42，0 x9F，0 x2c，0 x81，0 x10，0 x81，0 x28，0 x81，0 x26，0 x9f，0 x41，0 xa0，0 x80，0 x20

53、，0 x80，0 x20，0 x00，0 x00，/* set ，7*/0 x00，0 x40，0 x00，0 x40，0 x00，0 x42，0 x7F，0 xCC，0 x20，0 x00，0 x10，0 x40，0 x08，0 x40，0 x00，0 x40，0 x00、0 x40、0 xff、0 xff、0 x00、0 x40、0 x00、0 x40、0 x00、0 x40、0 x00、0 x60、0 x00、0 x40、0 x00、0 x00、/* count ，8*/0 x00，0 x00，0 x00，0 x40，0 x00，0 x20，0 x00，0 x10，0 x00，0 x20

54、，0 x00，0 x40，0 x08，0 x00，0 x08，0 x00，0 x08,0 x00,0 x08,0 x00,0 x00,0 x40,0 x00,0 x20,0 x00,0 x10,0 x00,0 x20,0 x00,0 x40,0 x00,0 x00,/*(o),9*/0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0 x00，0

55、x00，0 x00，/* 清除屏幕，10*/;5軟硬件聯合調試和技術改進5.1軟硬件聯合調試和實物演示在整個設計的調試過程中，遇到了一些問題。在繪制電路PCB時，元器件的封裝選擇錯誤，導致元器件焊接的無常。選擇第一種雙色點陣方案時，飛線太多，給焊接帶來很大困難。最后選擇單色點陣方案。在調試語音模塊的時候，我沒有注意到芯片的輸入信號的管腳可以承受1.0V的電源幅度，因為加進去的信號幅度大于1.0V，芯片被燒壞了。幾經周折，終于完成了設計15。圖5.1 PCB原理圖圖5.2物理圖整個設計分為兩部分。以上模塊是由單片機控制的點陣。圖的左上角是紅外接收器，與右下角的紅外遙控器配合使用。接收頭右側是單片

56、機，單片機右側是4線16線解碼器和1616點陣顯示屏。下面是語音模塊。中間有一個小音箱，音箱下面是單片機和語音芯片ISD1730。右邊七個開關是語音操作。分別是:復位、下一次講話、擦除、錄音、播放、FT頻道切換(混合錄音)和音量控制。圖5.3顯示效果遙控器上的數字按鈕1-9分別對應以上9張圖片。按下按鈕，圖案依次向右移動；按下按鈕，圖案依次向左移動；按下按鈕暫停模式；按下按鈕，圖案繼續移動；按下按鈕增加移動速度；按下按鈕，移動速度降低。圖5.4語音控制按鈕圖6.3中的七個按鈕用于控制聲音。從上到下第一個是復位鍵，第二個是下一個語音鍵，第三個是擦除鍵，第四個是錄音鍵，第五個是播放鍵，第六個是FT

57、頻道(混合錄音)鍵，最后一個是音量控制鍵。5.2技術改進這個設計第一個需要改進的地方就是語音模塊，讓紅外遙控器每切換一個圖案或者文字，都伴隨著相應的語音。將圖6.3中的播放按鈕和下一首歌按鈕改為IO口電平觸發，每次切換圖案或字符，都會給接收播放和下一首歌的IO口一個高電平。這樣，圖案和文字的變化可以伴隨著語音的變化，進而達到語音提示的目的。第二位是點陣模塊。為了豐富圖案的色彩，可以使用雙色點陣。本設計中使用的單色點陣模塊只能顯示一種紅色。雙色點陣可以選擇兩種顏色紅色和綠色，編程時可以控制顏色變化，使圖案更加美觀。第三個地方是飛線問題。由于點陣中的引腳比較多，所以在繪制PCB時難免會出現一些飛線

58、。解決很多飛線最直接的方法就是做雙層板。第四個地方是供電的問題。本設計采用USB供電。它的優點是制作簡單方便，缺點是供電時必須連接電腦的USB接口。可以采用單電源來解決這一缺點。一個9V電池和一個LM324可以配5V電源，這樣整個系統就可以隨時供電。潔玉本設計課題是基于52單片機的智能霓虹燈控制系統。在設計前期，我們對數據進行了查詢和思考，確定了思路，控制哪個芯片，控制過程需要什么硬件。語音模塊采用AT89C52芯片，ISD1730語音芯片，通過USB提供5V電壓。顯示部分采用點陣顯示，布線簡單，價格低廉。控制部分增加了紅外遙控，可以減輕單片機IO口的負擔，方便對霓虹燈的遙控。該軟件可以根據霓

59、虹燈放置的不同環境確定不同的圖案和文件，具有很強的適應性。該系統電路結構簡單，操作方便，硬件少，體積小，成本低，功耗低，具有很強的實用價值。通過本次畢業設計，基本目的是復習和進一步提升動手能力，學以致用，將知識運用到實際生活中。據了解，仿真軟件是一個理想的仿真環境，對于連接不當、相鄰設備間干擾等問題。會導致在仿真軟件中可以很好運行的程序，在實物中并不完全正確。經過檢查和合理的裝置放置和焊接，問題得到解決。總的來說，這次畢業設計非常成功，達到了預期的目標。有點遺憾的是，時間有限，無法進一步深化和傳播學習研究。希望程序和電路圖能及時進一步完善，比如點陣能上下移動，對角移動，雙色三色顯示。參考1信息

60、工程學院電子基礎教學實驗中心。單片機原理與接口技術M。信息工程學院. 2008.82鄭宇主編。單片機原理及應用M。:大學，2009年3裴仁，高志堅，秀峰，16位單片機原理及應用。清華大學；2005.54王維卿，邱文勛，編。51單片機應用與開發精選案例M.:人民郵電. 20075紅外遙控OL。百度百科. baike.baidu./view/1333255.htm6致中，魏主編。數字電子技術基礎M。:高等教育7王兆安、黃軍主編。電力電子技術M。:機械工業2000。第150-165頁8 ISD1700高品質語音錄放電路OL。青年世紀中期。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/%20%