低功耗的特点，工作电压在3.6-1.8V之间，具有强大的功能和高效的运算处理能力。 方案选择：由于STC89C52价格便宜，支持在线下载程序而且变成简单而MSP430F149系列单片机的功能已经远远高于我们本系统，操作不便，综合考虑我们选择方案一。
第三章 基本原理
§3.1总体设计思路
利用AVR ATmega16单片机设计一个霓虹灯控制器，控制128个发光二极管，利用二极管的闪烁形成各种图案和花样。控制部分主要由单片机完成，显示部分由单片机输出的信号经过放大后驱动二极管发光，形成图案。为了整体布局美观，实物采用印制PCB版，显示部分由128个贴片发光二极管组成16x8的矩阵.
本产品采用以ATmega16单片机为核心芯片的电路来实现，主要由ATmega16芯片、时钟电路、复位电路、列扫描驱动电路、16x8LBD点阵5部分组成，电路框图如图4-2所示。其中，ATmega16是一种带16kB闪烁可编程可擦除只读存储器(Falsh Programmable and Erasable Read OnlyMemory，FPEROM)的低电压、高性能CMOS型8位微处理器，俗称单片机。其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega16 的数据吞吐率高达1 MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，能够进行1 000次写／擦循环。他是一种高效微控制器，为很多嵌人式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。时钟电路由ATmega16的7，8脚的时钟端(XTAI 1及XTAL2)以及12 MHz晶振X 、电容C4、C6组成，采用片内振荡方式。复位电路采用简易的上电复位电路，主要由电阻R 12，电容C5 ，开关S1 组成，分别接至ATmega16的RST复位输人端。LED点阵显示屏采用16x8的发光二极管点阵，可通过万用表检测发光二极管的方法测试判断出该点阵的引脚分布。
我们把行列总线接在单片机的I/O口，然后把上面分析到的扫描代码送入总线，就可以得到显示的图像了。我们在实际应用中是将LBD点阵的8条列线通过驱动电路接在PD口8条行线通过限流电阻接在PA、PC口，考虑到PD口必需设置上拉电阻，我们采用1k排电阻作为上拉电阻。图像显示的基本过程是这样的：通电后由于电阻R12 ，电容C5的作用，使单片机的RST复位脚电平先高后低，从而达到复位；之后，在C4、C6 、X 以及单片机内部时钟电路的作用下，单片机ATmega16按照设定的程序在PA、PC、PD接口输出与内部图像对应的代码电平送至LBD点阵的行列线(高电平驱动)，从而选中相应的LBD点发光，并利用人眼的视觉暂留特性合成图像的显示。电路总体方框图如图3-1。 时钟电路 复位电路 PA ATmega16 PC 图3-1 电路总体方框图 74HC373 74HC373 16x8LBD点阵 三极管驱动电路
图3-1 电路总体方框图
3.2 电源模块的选择
线性电源的原理：线性电源主要包括工频变压器，，输出整流滤波器，控制电路，
保护电路，如图3-2-3所示。 线性电源是先将交流点经过变压器变压，在经过整流电路整流滤波得到未稳定的直流电压，要达到高精度的直流电压，必须经过电压反馈调节输出电压，这种电源技术很成熟，可以达到很高的稳定度，纹波也很小，而且没有开关电源具有的干扰和噪。
图3-2-3 线性电路原理图
由显示部分共128个放光二极管，每个LBD的工作电流为10~15毫安，则当二极管全部工作时，大约需要1.2~2A。所以选用9V 1A的直流电源作为工作电源，采用市场上出售的成品，不再另行设计。
L1Q?DATAN1N2N31411101213SERSCK/SCLRRCLK/GQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q'774HC5951512345679R110KR210KL2R310KL3R410KL4L5R510KR610KL6R710KL7R810KL8L1R25Q?1411101213SERSCK/SCLRRCLK/GQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q'774HC595151234567910KR2610KL2R2710KL3R2810KL4L5R2910KR3010KL6R3110KL7R3210KL8 图3-2-1 寄存器扩展的电路图
图3-1 电路总体方框图
§4.1 单元电路的设计
4.1.1控制部分电路
控制部分主要是有单片机最小系统完成。采用了1个ATmega16单片机，2个74HC373锁存器，12M晶振和电阻、插座等等。驱动部分的8个8050三极管也在此部分内。单片机的PD0~7作为行的选通信号，PA0~7和PC0~7的16个输出信号作为列的控制信号，经过74HC373与二极管矩阵链接。输出信号经8050放大后驱动发光二极管。 时钟电路
ATmega16单片机芯片内部设有一个由反向放大器构成的振荡器，XTAL1和XTAL2分别为振荡电路的输入端和输出端，时钟可由内部或外部生成，在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡电路就会产生自激振荡。系统采用的定时元件为石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶振频率选择12MHZ，C4、C6的电容值取30pF，电容的大小起频率微调的作用。时钟电路图如图4-11所示
图4-11 时钟电路
复位电路
单片机有多种复位电路，本系统采用电平式开关复位与上电复位方式，电路如图4-12所示。当上电时，C5相当于短路，使单片机复位，在正常工作时，按下复位键时单片机复位。在有时碰到干扰时会造成错误复位，但在大多数条件下，不会出现单片机错误复位，而可能会引起内部某些寄存器错误复位，如果在复位端加一个去耦电容，则会得到很好的效果
图3-1 电路总体方框图
图4-12 复位电路
由于ATmega16相对89S51来说，已经有了内部的时钟电路和复位电路，那么，在焊机的时候，复位电路和时钟电路的原件不比标记上，但是为了区别以及提醒他们的相关作用，在画电路和绘制PCB板时，仍然标出电路。
4.1.2 显示部分电路
显示部分主要由128个贴片发光二极管组成8x16的矩阵。每行16个LED的阳极连接在一
起引出8行输出分别接单片机I/O口的PD0～PD7口；每列8个LED的阴极连接在一起引出16列输出分别接单片机PA0～PA7和PC0～PC7口。从结构上可知，它的每一列共用一根列线，每一行共用一根行线。当相应的行接高电平，列接低电平时，对应的发光二极管被点亮。在显示过程中，多采用扫描方式，利用人的视觉暂停效应，只要刷新速率不小于25帧/秒，就不会有闪烁的感觉。点阵显示的原理就对点阵的每一列（或者每一行）进行快速的扫描（起到选择的作用），然后对相应的行或列进行赋值，如果在速度很慢的情况，可以看到列相应的点亮或灭，但当延时的时间足够短，人 因视觉的上惰性，只看到就是一个个汉字的显示了电路图
图3-1 电路总体方框图
4.2 系统硬件设计
4.2.1 系统硬件介绍
国际电工委员会(IEC)对PLC的定义是:可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、技术和算术运算操作的指令，并通过数字量、模拟量的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
PLC已经具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。在可预见的将来，PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的主导地位，是其他控制技术无法取代的。
图3-1 电路总体方框图