基于AT89C51單片機(jī)的流水燈的設(shè)計與實現(xiàn)

【摘 要】單片機(jī)具有體積小、控制功能強、功耗低等特點，所以在工業(yè)控制和電子信息技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文設(shè)計了基于AT89C51單片機(jī)的流水燈控制系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)硬件電路、軟件結(jié)構(gòu)和程序的設(shè)計，對單片機(jī)技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用具有借鑒價值。

【關(guān)鍵詞】AT89C51 單片機(jī) 流水燈

在電子信息技術(shù)和自動化智能控制領(lǐng)域，單片機(jī)正以前所未有的速度替代了傳統(tǒng)的數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)。由于單片機(jī)具有體積小、功能強、成本低、應(yīng)用面廣等優(yōu)點，所以單片機(jī)在我們的日常生活和工作中無處不在、無處不有，可以說單片機(jī)已經(jīng)滲透到了我們生活的各個領(lǐng)域?；趩纹瑱C(jī)的流水燈設(shè)計與實現(xiàn)，全面的介紹了一個完整的單片機(jī)控制系統(tǒng)，包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和硬件電路，軟件流程和程序編寫。流水燈的控制對單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)的教學(xué)入門和基礎(chǔ)案例具有參考價值。

一、控制系統(tǒng)和硬件電路

本文采用AT89C51單片機(jī)為控制器的流水燈系統(tǒng)，AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器 ，工作電壓范圍4.25～5.50V，工作頻率0～24MHz，AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案且在使用AT89C51單片機(jī)時無須外擴(kuò)存儲器[1-3]。本流水燈系統(tǒng)實際上就是一個帶有八個發(fā)光二極管的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，即為由發(fā)光二極管、晶振、復(fù)位、電源等電路和必要的軟件組成的單個單片機(jī)控制系統(tǒng)，硬件原理如圖1所示。

本流水燈系統(tǒng)使用AT89C51單片機(jī)來實現(xiàn)流水燈的控制的設(shè)計原理是：P1的八個接口P1.0～P1.7，都通過限流電阻連接著LED燈的陽極，所有LED燈的陰極連接在0V，要讓接在P1.0口的LED1亮起來，那么只要把P1.0口的電平變?yōu)楦唠娖骄涂梢粤?；相反，如果要接在P1.0口的LED1熄滅，就要把P1.0口的電平變?yōu)榈碗娖?；同樣的方式控制接在P1.1～P1.7口的其他7個LED的點亮和熄滅。只要將發(fā)光二極管LED1～LED8依次點亮、熄滅，8只LED燈便會一亮一暗的做流水燈了[3-4]。在此還應(yīng)注意一點，由于人眼的視覺暫留效應(yīng)以及單片機(jī)執(zhí)行每條指令的時間很短，我們在控制二極管亮滅的時候應(yīng)該延時一段時間，否則我們就看不到“流水”效果了，所以要人眼直接觀察到流水燈的狀態(tài)，需要在每個LED燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換間隔，進(jìn)行一定時間的延時。

二、系統(tǒng)的軟件流程

流水燈系統(tǒng)的控制器為單片機(jī)，完成硬件的設(shè)計和實現(xiàn)后，需要根據(jù)系統(tǒng)的控制要求告訴單片機(jī)怎么來進(jìn)行工作，即編寫程序控制單片機(jī)管腳電平的高低變化，來實現(xiàn)發(fā)光二極管的一亮一滅。那么通過軟件編程的方法來實現(xiàn)。下面本文以最簡單的流水燈控制功能，即實現(xiàn)8個LED燈的循環(huán)點亮，圖2為實現(xiàn)流水燈控制的系統(tǒng)的軟件流程[5]。

三、系統(tǒng)程序

編程設(shè)計的思路是在程序一開始就給P1口送一個數(shù)，這個數(shù)本身就讓P1.0先高，其他位為低，然后讓這個數(shù)據(jù)向高位移動不就實現(xiàn)“流水”效果，8051指令中沒有讓P1數(shù)據(jù)移動的指令，但有對累加器ACC中數(shù)據(jù)左移或右移的指令，ACC在指令中常寫為A，累加器A數(shù)據(jù)左移指令為\"RL A\"，累加器數(shù)據(jù)右移指令為\"RR A\"，累加器在數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理過程中作用十分重要，累加器ACC為8位。他可與片內(nèi)所有單字節(jié)寄存器交換數(shù)據(jù)，實際上P1和其他端口在單片機(jī)中也是一個寄存器[6-7]。這樣我們可以將需移動的數(shù)據(jù)先放到ACC中，讓其移動，然后將ACC移動后的數(shù)據(jù)再轉(zhuǎn)送到P1口，這樣同樣可以實現(xiàn)“流水”效果。左側(cè)程序就是流水燈的程序light water.asm。

將上述程序編譯并燒寫到AT89C51數(shù)字芯片中，安裝在設(shè)計好的實驗板上，可以看到程序的”流水”效果。

從單片機(jī)控制流水燈系統(tǒng)可以得出，設(shè)計一個完整的單片機(jī)控制系統(tǒng)，需要對包括整體系統(tǒng)設(shè)計、硬件電路、軟件設(shè)計、程序編寫等每個環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)的規(guī)劃和多次的動手實踐調(diào)試，只有這樣，才能全面系統(tǒng)的完成單片機(jī)控制系統(tǒng)的要求。

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