01-110903-0102-基于单片机的广告灯控制系统设计论文1980.docx
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1、摘要广告灯是是用于广广告匾,楼楼宇装饰饰和户外外装潢的的灯具,近近来随着着国家经经济的迅迅速发展展,人民民物质文文化生活活水平的的不断提提高,对对于装饰饰的美化化美观的的要求也也越来越越高,广广告灯的的越来越越多的出出现在个个人们的的视野中中。近年年来随着着科技的的飞速发发展,单单片机的的应用正正在不断断地走向向深入,同同时自动动控制系系统日新新月益更更新。本文结合合国内外外霓虹灯灯控制技技术的发发展状况况设计了了一种采采用美国国ATMMEL公公司生产产的AVVR系列列单片机机中的AATmeega88作控制制芯片的的霓虹灯灯控制器器通过过ATmmegaa8芯片片控制驱驱动电路路,在由由驱动电电
2、路驱动动继电器器,而继继电器则则作为霓霓虹灯的的功率控控制。其其中,与与别的产产品在设设计上不不同的是是,功率率控制板板块采用用的是继继电器阵阵列,而而不是通通常用的的可控硅硅,将继继电器阵阵列模块块化,电电路的设设计条理理也很清清晰,既既方便检检查线路路故障,有有方便技技术维修修。该板板块的设设计也是是本次设设计的重重点和难难点。另另外,文文中还介介绍了电电源电路路、PCC机与单单片机的的通讯接接口电路路的设计计原理。软软件设计计部分采采用的是是ICCC-AVVR环境境下的CC语言进进行编写写程序,使使用AVVR SStuddio进进行仿真真说明。本本文设计计的霓虹虹灯单片片机控制制器,电电
3、路简单单,抗干干扰性强强,图案案变化方方式多,可可适用于于各种霓霓虹灯牌牌面,可可根据用用户的要要求,通通过修改改软件,控控制多种种多样花花样的变变化,是是一代新新型的霓霓虹灯控控制器。关键字:霓虹灯;控制器;继电器;ATmega8 目录摘要1目录2一系统方方案论证证与比较较4方案一:使用CCD40060与与KD556033作为主主控制器器4方案二:NE5555与与CD445411作为主主控制器器5方案三:采用LLED点点阵与AATmeega88作为主主驱动器器6二元器件件简介881.主控控芯片AATmeega88简介8(1)产产品特性性8(2)外外设特点点9(3)特特殊的处处理器特特点9(4
4、)II/O 和封装装9(5)工工作电压压9(6)速速度等级级10(7)引引脚说明明11(8)AATmeega88状态寄寄存器112(9)通通用寄存存器133(10)堆堆栈指针针14(11)复复位与中中断1552.点阵阵显示器器16(1)88*8点点阵原理理图166(2)88*8点点阵实物物图177(3)88*8点点阵扫描描方式117(4)88*8点点阵应用用举例1173.驱动动芯片44-166译码器器CC44514419(1)推推荐工作作条件119(2)工工作温度度范围119(3)极极限值119三广告控控制器系系统设计计211.系统统硬件设设计211(1)主主控制器器ATmmegaa8211(
5、2)点点阵扫描描驱动电电路2112.系统统软件设设计222(1)程程序流程程图222(2)程程序清单单23一 系系统方案案论证与与比较方案一:使用CCD40060与与KD556033作为主主控制器器这是一例例变色广广告灯自自动控制制电路,它它采用了了两种控控制方式式:光控方方式,白白天自动动关闭,夜夜晚自动动开启;时间控控制方式式,夜晚晚自动开开启后,通通过定时时控制使使其在预预定的时时间自动动关闭,以以节约电电能。在在广告灯灯开启后后,通过过控制电电路使两两种彩色色的广告告灯光交交替循环环显示,增增强广告告效果。电电路在灯灯光显示示的同时时还伴有有广告语语言,介介绍广告告要说明明的内容容,是
6、一一种功能能较完善善的广告告灯控制制器。变变色广告告灯控制制器的电电路组成成如图66-455 所示示。电路工作作原理分分析变色广告告灯控制制器电路路由光控控电路、时时间控制制电路、语语言电路路、彩灯灯循环控控制电路路和电源源电路组组成。光光控电路路是本电电路的主主控电路路,它通通过为其其余控制制电路接接通工作作电源的的方式控控制着整整个工作作电路的的开启时时间。光光控电路路主要由由光敏电电阻RGG 和由由VTll 、VT22 组成成的直接接桐合式式晶体管管放大电电路组成成。白天天, RRG 受受光的照照射阻值值变小, VTl 的基极得到较大的偏置电压而导通,VT2 则因VTl的导通而截止。IC
7、21C4因无工作电源而停止工作。夜晚来临临时,光光照减弱弱, RRG 阻阻值升高高, VVTl 截止, VT22 因VTll 的截截止而导导通, 12VV电源经经VT22 向IC22ICC4 提提供工作作电源,使使其进入入工作状状态。时时间控制制电路的的作用是是:当夜晚晚来临后后使电路路投入工工作,夜夜深人静静时停止止工作,以以避免不不必要的的电源消消耗。时时间控制制电路由由一只114 级级二进制制计数/分频电电路CDD40660 组组成。该该电路通通过外接接R4 、C7 组成一一个RCC 振荡荡器,其其振荡周周期T= 2. 2RR4C7 = LLIs 。经内内部144 级分分频(分频系系数为
8、1163884) 后,控控制时间间约为55 小时时( 11. 11 X 163384 =1880222s , 1880222/366005小时时)。当VTT2 导导通后,电电源通过过C6 、R3 形成的的复位脉脉冲使CCD40060 复位,随随后电路路工作,产产生脉冲冲并分频频。在接接通电源源之初,由由于ICC2 的的脚输出出低电平平, VVT3 导通,为为IC33 及IC44提供工工作电源源。5 小时后后定时结结束,脚输出出高电平平, VVT3 截止,切切断了IIC3 与IC44的工作作电源,广广告灯与与语言电电路因失失去控制制电源而而停止工工作。方案二:NE5555与与CD445411作为
9、主主控制器器广告灯控控制器由由NE5555组组成的光光控及抗抗干扰电电路、CCD45541定定时电路路、继电电器控制制、电源源电路等等部分组组成。电电原理图图如图11所示。NE5555时基基电路接接成施密密特触发发器,对对光敏电电阻RCC接收到到的信号号进行整整形和功功率放大大以后,驱驱动后续续电路。当当白天有有光照时时,其第第脚输出出低电平平,夜晚晚无光照照时输出出高电平平。CD445411是一块块具有振振荡计数数、定时时功能的的IC,在在电路中中作为定定时控制制,各脚脚功能如如表1所所示。CCD45541工工作时,第第脚接振振荡电阻阻,第脚接振振荡电容容,第脚接保保护电阻阻,第脚为输输出脚
10、,第第脚可选选择第脚的输输出状态态,第脚接低低电平为为单定时时模式,接接高电平平为循环环定时模模式,第第12、113脚可可设定时时间或设设定输出出频率,CCD45541分分频或计计数次数数如表22所示。2220VV交流市市电经RR9、CC6阻容容降压D2D5整整流,CC5滤波波,WDD2稳压压,给继继电器提提供244V的吸吸合电压压。此电电压通过过R8和和WD11稳压,CC4滤波波,给IIC1和和IC22提供99.1VV的工作作电压。白天,光光敏电阻阻RG阻阻值很小小,通过过RG和和WR11分压,NNE5555第脚电压压大于22/3VVcc,使使第脚输出出为低电电平,三三极管BBG1截截止。C
11、CD45541第第脚复位位端为高高电平,其其内部计计数器清清零复位位,第脚输出出端为低低电平,BBG2截截止,继继电器常常开触电电断开,其其受控电电路不工工作。当当夜幕降降临的时时候,RRG阻值值逐渐增增大,NNE5555第脚电位位逐渐降降低,当当小于113VVcc时时,NEE5555第脚输出出端信号号翻转为为高电平平。BGG1基极极电位升升高而导导通,给给CD445411第脚提供供一个由由高电平平变为低低电平的的脉冲负负跳变沿沿,使内内部电路路开始计计数,输输出端第第脚输出出高电平平。BGG2导通通,继电电器K11得电,常常开触点点闭合,受受控电路路工作。WWR2和和C3为为CD445411
12、外接振振荡电阻阻和振荡荡电容,当当经t=3277682.33RC248871秒秒时间后后,输出出端第脚变为为低电平平。VTT2截止止,K11的常开开触点失失电而断断开,受受控电路路停止工工作。通通过微调调WR22,可改改变定时时时长。此此电路对对于外界界干扰引引起的白白天瞬间间变暗不不会导致致继电器器误动作作,因为为NE5555第第、脚所接接R1和和C1组组成延时时抗干扰扰电路,当当RG阻阻值瞬间间增大时时,由于于电容CC1两端端电压不不能突变变,从而而保持第第脚电位位基本不不变,第第脚输出出仍为低低电平。但但当RGG阻值长长时间较较大时,CC1充电电完成后后,NEE5555第脚电压压降低,第
13、第脚输出出高电平平,从而而导致继继电器动动作。方案三:采用LLED点点阵与AATmeega88作为主主驱动器器数控广告告灯扫描器器有以下下主要特特点: (1)分分体联控控结构:解决了了大型广广告灯工程既既要求扫扫描器分分体就近近安装又又要求扫扫描器整整体调控控的矛盾盾。(2)强抗抗干扰设设计:通通过系统统软件的的抗干扰扰处理,避避免了广广告灯乱闪及及抖动的的现象,使使版面极极为干净净。 (3)自动动同步:当遇强强干扰造造成扫描描器不能能同步工工作时,系系统软件件将在11分钟内内自动修修复。(4)调试试开关:对于大大型广告告灯工程的的调试,这这个功能能极为有有用。 (5)接插插件结构构:整个个线
14、路全全部采用用接插件件绘声结结构,拆拆卸简单单,维修修方便。图3 ATmmegaa8与点点阵显示示广告控控制系统统综上所述述,我们们选择方方案三。二 元元器件简简介1.主控控芯片AATmeega88简介(1)产产品特性性 高性性能、低低功耗的的8 位AVRR 微处处理器 先进进的RIISC 结构1300 条指指令 大多数数指令执执行时间间为单个个时钟周周期32个个8 位通通用工作作寄存器器 全静静态工作作 工作作于166 MHHz 时时性能高高达166 MIIPS 只需需两个时时钟周期期的硬件件乘法器器 非易易失性程程序和数数据存储储器8K 字节的的系统内内可编程程Flaash 擦写写寿命:
15、100,0000 次次 具有有独立锁锁定位的的可选BBoott 代码码区 通过过片上BBoott 程序序实现系系统内编编程 真正正的同时时读写操操作5122 字节节的EEEPROOM 擦写写寿命: 1000,0000 次1K字字节的片片内SRRAM 可以以对锁定定位进行行编程以以实现用用户程序序的加密密(2)外外设特点点 两个个具有独独立预分分频器88 位定定时器/ 计数数器, 其中之之一有比比较功能能 一个个具有预预分频器器、比较较功能和和捕捉功功能的116 位位定时器器/ 计数数器 具有有独立振振荡器的的实时计计数器RRTC 三通通道PWWMTQFFP与MLFF 封装装的8 路ADCC 路
16、110 位位ADCC8 路路10 位ADCC 面向向字节的的两线接接口 两个个可编程程的串行行USAART 可工工作于主主机/ 从机模模式的SSPI 串行接接口 具有有独立片片内振荡荡器的可可编程看看门狗定定时器 片内内模拟比比较器(3)特特殊的处处理器特特点 上电电复位以以及可编编程的掉掉电检测测片内经经过标定定的RCC 振荡荡器片内/ 片外外中断源源 5种种睡眠模模式: 空闲模模式、AADC 噪声抑抑制模式式、省电电模式、掉掉电模式式及Sttanddby 模式。(4)II/O 和封装装 233个可编编程的II/O 口 288引脚PDDIP 封装,332 引引脚TQQFP 封装,332 引引
17、脚MLLF 封封装(5)工工作电压压 2.7 - 5.5V (ATTmegga8LL) 4.5 - 5.5V (ATTmegga8)(6)速速度等级级 0 - 88 MHHz (ATmmegaa8L) 0 - 116 MMHz (ATTmegga8)4 MMhz 时功耗耗, 33V, 25C工作模模式: 3.66 mAA空闲模模式: 1.00 mAA掉电模模式: 0.55 AA 具有有8KBB 系统统内可编编程Fllashh 的8 位位微控制制器ATmeega88引脚图图ATmeega88内部结结构简图图(7)引引脚说明明VCC 数字电电路的电电源。GND 地。端口B(PB77.PPB0)XT
18、AAL1/XTAAL2/TOSSC1/TOSSC2端口B 为8 位双双向I/O 口口,具有有可编程程的内部部上拉电电阻。其其输出缓缓冲器具具有对称称的驱动动特性,可可以输出出和吸收收大电流流。作为为输入使使用时,若若内部上上拉电阻阻使能,端端口被外外部电路路拉低时时将输出出电流。在在复位过过程中,即即使系统统时钟还还未起振振,端口口B 处于于高阻状状态。通通过时钟钟选择熔熔丝位的的设置,PB6 可作为反向振荡放大器或时钟操作电路的输入端。通过时钟选择熔丝位的设置PB7 可作为反向振荡放大器的输出端。若将片内标定RC 振荡器作为芯片时钟源,且ASSR 寄存器的AS2 位设置,PB7.6 作为异步
19、T/C2 的TOSC2.1输入端。端口B 的其他功能见P55“ 端口B 的第二功能” 及P 22“ 系统时钟及时钟选项” 。端口C(PC55.PPC0) 端口口C 为7 位双双向I/O 口口,具有有可编程程的内部部上拉电电阻。其其输出缓缓冲器具具有对称称的驱动动特性,可可以输出出和吸收收大电流流。作为为输入使使用时,若若内部上上拉电阻阻使能,端端口被外外部电路路拉低时时将输出出电流。在在复位过过程中,即即使系统统时钟还还未起振振,端口口C 处于于高阻状状态。PC6/RESSET 若RSTTDISSBL 熔丝位位编程,PC6 作为I/O 引脚使用。注意PC6 的电气特性与端口C 的其他引脚不同若
20、RSTDISBL 熔丝位未编程,PC6 作为复位输入引脚。持续时间超过最小门限时间的低电平将引起系统复位。门限时间见P 35Table 15 。持续时间小于门限时间的脉冲不能保证可靠复位。端口C 的其他他功能见见后。端口D(PD77.PPD0) 端口口D 为8 位双双向I/O 口口,具有有可编程程的内部部上拉电电阻。其其输出缓缓冲器具具有对称称的驱动动特性,可可以输出出和吸收收大电流流。作为为输入使使用时,若若内部上上拉电阻阻使能,则则端口被被外部电电路拉低低时将输输出电流流。在复复位过程程中,即即使系统统时钟还还未起振振,端口口D 处于于高阻状状态。端端口D 的其他他功能见见后。RESEET
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- 01 110903 0102 基于 单片机 广告 控制系统 设计 论文 1980
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