基于单片机的广告灯控制系统设计论文15273.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 目录一系统方方案论证证与比较较方案一:使用CDD40660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:光控控方式,白白天自动动关闭,夜夜晚自动动开启;时间间控制方方式,夜夜晚自动动开启后后,通过过定时控控制使其其在预定定的时间间自动关关闭,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
4、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
5、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。IC21C4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
6、、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1163884) 后,控控制时间间约为55 小时时( 11. 11 X 163384 =一八八0222s , 一八八0222/366005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 的的脚输输出低电电平, VT33 导通通,为IIC3 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II
7、C3 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
8、,各脚脚功能如如表1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,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、一一三脚可可设定时时间或设设定输出出频率,CD4541分频或计数次数如表2所示。220V交流市电经R9、C6阻容降压D2D5整流,C5滤波,WD2稳压,给继电器提供24V的吸合电压。此电压通过R8和WD1稳压,C4滤波,给IC1和IC2提供9.1V的工作电压。白天,光光敏电阻阻RG阻值值很小,通通过RGG和WR11分压,NNE5555第脚电压压大于22/3VV
9、cc,使使第脚输出出为低电电平,三三极管BBG1截截止。CCD45541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,BG2截止,继电器常开触电断开,其受控电路不工作。当夜幕降临的时候,RG阻值逐渐增大,NE555第脚电位逐渐降低,当小于13Vcc时,NE555第脚输出端信号翻转为高电平。BG1基极电位升高而导通,给CD4541第脚提供一个由高电平变为低电平的脉冲负跳变沿,使内部电路开始计数,输出端第脚输出高电平。BG2导通,继电器K1得电,常开触点闭合,受控电路工作。WR2和C3为CD4541外接振荡电阻和振荡电容,当经t=327682.3RC24871秒时间
10、后,输出端第脚变为低电平。VT2截止,K1的常开触点失电而断开,受控电路停止工作。通过微调WR2,可改变定时时长。此电路对于外界干扰引起的白天瞬间变暗不会导致继电器误动作,因为NE555第、脚所接R1和C1组成延时抗干扰电路,当RG阻值瞬间增大时,由于电容C1两端电压不能突变,从而保持第脚电位基本不变,第脚输出仍为低电平。但当RG阻值长时间较大时,C1充电完成后,NE555第脚电压降低,第脚输出高电平,从而导致继电器动作。方案三:采用LLED点点阵与AATmeega88作为主主驱动器器数控扫描描器有以以下主要要特点:(1)分体联联控结构构:解决决了大型型工程既既要求扫扫描器分分体就近近安装又又
11、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,避避免了乱乱闪及抖抖动的现现象,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:对于大大型工程程的调试试,这个个功能极极为有用用。(5)接插插件结构构:整个个线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。二元器件件简介1.主控控芯片AATmeega88简介(1)产产品特性性高性能能、低功功耗的88 位AVRR
12、 微处处理器先进的的RISSC 结结构一三00 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态态工作工作于于16 MHzz 时性性能高达达16 MIPPS只需两两个时钟钟周期的的硬件乘乘法器非易失失性程序序和数据据存储器器8K 字节的的系统内内可编程程Flaash擦写寿寿命: 10,0000 次具有独独立锁定定位的可可选Booot 代码区区通过片片上Booot 程序实实现系统统内编程程真正的的同时读读写操作作5122 字节节的EEEPROOM擦写寿寿命: 1000,0000 次次1K字字节的片片内SRRAM可以对对锁定位位进行编编程以实实现用户户程
13、序的的加密(2)外外设特点点两个具具有独立立预分频频器8 位定时时器/ 计数器器, 其中中之一有有比较功功能一个具具有预分分频器、比比较功能能和捕捉捉功能的的16 位定时时器/ 计数器器具有独独立振荡荡器的实实时计数数器RTTC三通道道PWMMTQFFP与MLFF 封装装的8 路ADCC路100 位ADCC8 路路10 位ADCC面向字字节的两两线接口口两个可可编程的的串行UUSARRT可工作作于主机机/ 从机机模式的的SPII 串行行接口具有独独立片内内振荡器器的可编编程看门门狗定时时器片内模模拟比较较器(3)特特殊的处处理器特特点上电复复位以及及可编程程的掉电电检测片内经经过标定定的RCC
14、 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
15、闲模模式: 1.00 mAA掉电模模式: 0.55 AA具有88KB 系统内内可编程程Flaash 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)XTAAL1/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
16、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
17、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 一五。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
18、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 复复位输入入引脚。持持续时间间超过最最小门限限时间的的低电平平将引起起系统复复位。门门限时间间见P335Taablee 一五五。持续续时间小小于门限限时间的的脉冲不不能保证证可靠复复位。AVCCC AVVCC 是A/DD转换器器、端口口C (3.0) 及ADCC (77.66) 的的电源。不不使用AADC时时,该引引脚应直直接
19、与VVCC 连接。使使用ADDC 时时应通过过一个低低通滤波波器与VVCC 连接。注注意,端端口C (5.4) 为数数字电源源,VCCC。AREFF A/D 的的模拟基基准输入入引脚。ADC77.66(TQFFP 与与MLFF 封装装) TQQFP与与MLFF封装的的ADCC7.6作为为A/DD转换器器的模拟拟输入。为为模拟电电源且作作为100位ADCC通道。(8)AATmeega88状态寄寄存器状态寄存存器包含含了最近近执行的的算术指指令的结结果信息息。这些些信息可可以用来来改变程程序流程程以实现现条件操操作。如如指令集集所述,所所有ALLU 运运算都将将影响状状态寄存存器的内内容。这这样,
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