基于单片机at89c51的广场霓虹灯控制设计.docx

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基于单片机at89c51的广场霓虹灯控制设计

毕业设计（论文）

说明书

题目基于AT89C51广场霓虹灯控制系统设计

日

基于单片机AT89C51的广场霓虹灯控制设计

摘要

近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入。

单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术的计算机系统，具有灵活、强大的控制功能，在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，以便实时监控系统的输入量、控制系统的输出量，实现自动控制。

霓虹灯是城市的美容师，每当夜幕降临时，华灯初上，五颜六色的霓虹灯就把城市装扮得格外美丽。

霓虹灯的亮、美、动特点，是任何电光源所不能替代的，在各类新型光源不断涌现和竞争中独领风骚。

因此如何设计出变换更为多样的霓虹灯这一课题就具有了时代意义。

本设计中的广场霓虹灯是基于89C51单片机设计的，具有显示、红外通信、音乐这三大功能。

针对广场霓虹灯变换的多样性这一特点，设计了五种变换方案，通过编写软件程序来实现。

本设计针对广场霓虹灯的设计具有结构简单、可扩展性强的特点，具备电气可行性和经济可行性。

关键词：

霓虹灯；89C51单片机；自动控制

Designofsquareneonlightscontrolbasedon89C51

Abstract

Inrecentyears,withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,SCMapplicationsareconstantlydeepening.Singlechipisanintegratedcircuitchip,isacomputersystemwithverylargescaleintegratedcircuittechnology,hasthecontrolfunctionofflexible,powerful,intheMCUapplicationofreal-timedetectionandautomaticcontrolsystem,microcontrollerasacorecomponenttouse,outputtoinput,andreal-timemonitoringsystem,toachieveautomaticcontrol.

Theneonlightsarethecity'sbeautician,whennightfell,lights,neonlightsberiotouswithcolourofdresstookexceptionallybeautifulcity.Neonlightofbright,beautiful,dynamiccharacteristics,isanyelectriclightsourceisnotasubstitutefor,toplaytheleadingroleinallkindsofnewlightsourceareemergingandcompetition.Therefore,howtodesignatransformationforthesubjecttoneonvarietyhasthesignificanceofthetimes.

Squareneonlampinthisdesignisbasedon89C51single-chipdesign,display,infraredcommunication,thevoiceofthethreefunctions.Accordingtothecharacteristicsofdiversitysquareneonlightstransform,designedfivekindsoftransformation,achievedbywritingsoftware.Thedesignforthedesignofsquareofneonlamphastheadvantagesofsimplestructure,strongscalability,electricalandeconomicfeasibility.

Keyword：

neonlight；89C51；automaticcontrol

1绪论

1.1课题研究的目的和意义

霓虹灯是一种低气压冷阳极辉光放电发光的光源。

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。

霓虹灯是英国化学家拉姆赛在一次实验中偶然发现的，它的出现成了城市的美容师，每当夜幕降临时，五颜六色的霓虹灯就把城市装扮得格外美丽。

在城市的沿街，沿道，沿河等地都能看到霓虹灯的影子，随着霓虹灯图案的复杂化，个性化，慢慢演变成了一种吸引游客和顾客的一种竞争手段。

然而霓虹灯图案能够让人眼花缭乱的核心是其控制器。

随着单片机的深入应用，霓虹灯控制器也已智能化。

低功耗、安全、可靠、快速也正是霓虹灯控制器设计者不断追求的目标。

随着时代的进步，人们对于物质生活的迫切追求，周边的环境发生翻天覆地的变化。

从钻木取火走到今天灯火阑珊，各种繁华夜景层出不穷，让人叹为观止。

这些辉煌景象都离不开电子技术。

事实证明电子技术对社会的发展产生了深远的影响。

随着电子技术和计算机技术的发展，特别是单片机的发展，使传统的测量仪器在原理，功能，精度及自动化水平方面发生了巨大的变化，形成了一种完全突破传统概念的新一代测试仪器——智能仪器。

智能仪器是以微处理为核心的电子仪器，它不仅是要求设计者熟悉电子仪器工作原理，而且还要求其掌握微型计算机硬件和软件的原理。

目前，有很多的传统电子仪器已有相应的替代产品，而且还出现不少全新的仪器类型和测试系统体系。

在科学技术高速发展的今天，如何用简单便宜，性能良好的元器件制造出对人类生活有用的产品，已经成为人们研究的主要趋势，在自动化技术中，无论是过程控制技术还是数据采集技术还是测控技术，都离不开单片机，在工业自动化的领域中，机电一体化技术发挥越来越重要的作用。

霓虹灯是城市亮化的主要光源，也是城市户外广告的重要媒体形式。

为了获得比较理想显示效果和节约能源，大型霓虹灯通常采用动态显示，而控制器是霓虹灯动态显示的核心装置。

由于大型霓虹灯功率比较大，控制路数比较多，对控制器有比较特殊要求，如过零控制、高可靠性、成本低等。

另外，霓虹灯显示图案通常具有个性特征，要求控制器具备良好的重构性与扩展性。

各种各样的霓虹灯让我们感觉眼花缭乱。

如今的夜市，各大娱乐场所，霓虹灯是无处不在的，而运用不同的方法就可以实现不同的图案变化，创造一个色彩缤纷的世界。

同时可以运用自己所学的知识，将它结合到实际中，将理论实现化，这对于深入的学习是非常有帮助的。

1.2霓虹灯研究情况概述

霓虹灯的问世是建立在真空及气体放电的技术发展之上的，是英国化学家拉姆赛在一次实验中偶然发现的。

1643年意大利物理学家托里切利首先完成了人类历史的第一次真空试验，继后，德国物理学家盖里克于1650年发明了真空的获得成为现实，为真空中的气体放电现象研究奠定了基础。

1838年英国科学家法拉弟关注真空中放电现象的研究的真正转折点是19世纪后半叶兴起的，1858年普吕克发表了真空管中的荧光作用论述，英国科学家克鲁克斯和希托夫等人先后开展了真空中放电现象的系统研究。

这一时期，在欧洲一些早期工业革命的国家对气体放电现象的研究十分活跃，特别对气体放电的丰富色彩纷纷进行应用性研究，这就是霓虹灯能够得心出现的历史背景。

到19世纪末叶，大约是在1893年以后，在欧洲一些城市分别流行着被称之为“摩尔”（Moll）霓虹灯和“盖塞拉”（Geissler）霓虹灯的原始模型的霓虹灯。

在维多利亚皇后60寿辰的庆典上就采用了盖塞拉霓虹灯管作为节日气氛的装饰照明使用。

这种原始模型霓虹灯采用石墨材料作电极，在管径为45mm的透明玻璃管内充入氮气和二氧化碳气。

前者发粉红色光、后者发白色光，弯成螺旋或文字图案，也很明亮。

由于充入的气体化学性质活泼，容易和电极起化学反应，石墨电极溅射率高，很快在玻璃管壁形成一层薄膜，吸收了填充的气体，使管内气压下降，因此这种霓虹灯的寿命很短，没有什么实用价值。

为了寻求早期霓虹灯寿命极短的解决办法，英、法的物理学家和化学家对惰性气体的研究作出了杰出的贡献。

1894年伦敦大学教授拉姆齐与雷利一起证明了氩的存在，并通过分馏空气得到氩；1895年鉴定了氦的化学性质；1898年拉姆齐教授又与M.特拉弗斯发现空气中存在氖，同年还用液态空气分馏法制取了氪、氡。

直到1902年法国科学家克洛德（Claude）发明用绝热膨胀法使空气液化，并用此法进行氖的工业分离，从此，开创了惰性气体的工业提取法。

用惰性气体代替活泼气体作为霓虹灯的填充气，不仅使霓虹灯的寿命提到了很大的延长，同时霓虹灯的色彩也更加丰富，这是霓虹灯发展进程中的一项重大技术突破。

霓虹灯在我国的第一次出现是1926年在上海最繁华的商业街---南京东路上的伊文思图书公司橱窗内陈列的英文“皇家牌”打字机霓虹灯广告。

1927年由上海远东化学制造厂---我国第一家霓虹灯制造厂为上海中央大旅社制作安装的中英文对照的霓虹灯招牌。

1930年自制成功霓虹灯电源变压器；1945年制成荧光粉；1951年试制出氩、氖等惰性气体，从此实现了霓虹灯用全部原料、器件的国产化。

霓虹灯的兴旺发展总是和国家的兴旺繁荣联系在一起同步出现的。

90年代在上海南京路已建成了一条霓虹灯十里长街；南京市和上海闸北区都在实施不夜城计划；大连市金州开发区为改善投资环境，通过举办全国霓虹灯大奖赛建成了一座五彩城。

如今天津、重庆、深州等大小城市也建成了以霓虹灯为主体装饰照明的商业、旅游城。

作为有100余年发展历史的霓虹技术，在商业演义的历史进程中，一直扮演着极其重要的角色，在今天的新型光源（如LED、EL等）驱动下，霓虹技术将迎接新的挑战。

在构成霓虹的灯管、变压器、控制器几大部分中，控制器占着举足轻重的位置，五花八门的霓虹灯图案、霓虹灯的远程控制、过零控制、高可靠性、成本低等对控制器的设计要求也越来越高。

目前，对于霓虹灯的设计常采用电子程序式控制回路，电子程序式控制回路前面的两种其实都是机械式，优点是控制简单，成本低廉，但是缺点同样明显，主要体现在以下几点：

1、由于电接触点是铜皮对铜块滑动式硬摩擦接触，如果松紧调节不当，会影响其使用及其寿命

2、由于铜触点接触面积有限，不能流过5A以上的电流。

大电流工作时，必须再驱动交流接触器才能可靠地工作。

且成本高，也很麻烦。

3、工作时电路的一通一断冲击电流可使接触点拉弧，产生高频辐射，从而干扰无线电和电视信号

而电子式程序控制器则克服了上述缺点，广泛用于现代的霓虹灯控制之中。

因此在本设计中，将侧重在如何使用单片机控制广场霓虹灯这一问题上。

1.3论文主要研究内容

本论文根据广场霓虹灯的实际情况并搜集相关资料，在对霓虹灯控制系统产生的背景及研究现状进行调查的基础上，基于AT89C51单片机设计出了广场霓虹灯的控制系统。

本文共有九部分内容。

第一部分，绪论。

这部分主要论述了该课题研究的目的和意义以及对霓虹灯当前研究情况的概述，还对整个设计的结