基于單片機(jī)的花樣流水燈設(shè)計(jì)

胡益祥 彭森

摘 要：現(xiàn)如今社會(huì)，各種的高新技術(shù)層出不窮，各種高科技技術(shù)日新月異，特別是在電子技術(shù)這個(gè)領(lǐng)域里面的自動(dòng)化智能控制技術(shù)，分立元件和數(shù)字集成邏輯電路所組成的控制系統(tǒng)，正在以無(wú)與倫比的速度被單片機(jī)智能控制系統(tǒng)所取代，單片機(jī)的體積很小，造價(jià)便宜，功能強(qiáng)大，應(yīng)用的方面很大等各種優(yōu)勢(shì)。由此可見(jiàn)，在自動(dòng)控制和智能控制中的核心就是由單片機(jī)所構(gòu)成的，現(xiàn)如今單片機(jī)的學(xué)習(xí)高潮在工廠，事業(yè)單位以及學(xué)校里面都是一個(gè)需要學(xué)習(xí)的非常重要的方。隨著社會(huì)在進(jìn)步，各種技術(shù)也在不斷更新，單片機(jī)的技術(shù)與我們的生活密切相關(guān)，它的應(yīng)用非常廣泛，在日常生活，科學(xué)的工作領(lǐng)域，已經(jīng)是一個(gè)發(fā)展得相當(dāng)成熟的技術(shù)，本次設(shè)計(jì)重點(diǎn)介紹了我的設(shè)計(jì)思想以及對(duì)于單片機(jī)的使用。

關(guān)鍵詞：AT89C5151單片機(jī)；流水燈；智能控制

1 引言

歷史上LED燈開(kāi)始出現(xiàn)于二十世紀(jì)六十年代初期，并且LED燈的優(yōu)勢(shì)非常多，比如耗電量低、使用的壽命相對(duì)于傳統(tǒng)的照明器具長(zhǎng)、抗震動(dòng)效果好等優(yōu)點(diǎn)，中國(guó)在LED產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)十分的成熟，并且在國(guó)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)相當(dāng)?shù)耐暾?，可以說(shuō)是應(yīng)用非常廣泛，特別是現(xiàn)中國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展十分良好，這也間接的導(dǎo)致LED燈的技術(shù)趨于一個(gè)良好的發(fā)展趨勢(shì)，在中國(guó)的照明領(lǐng)域，具有已經(jīng)占據(jù)了其獨(dú)特的地位，特別是在戶外照明應(yīng)用領(lǐng)域，可以稱(chēng)得上是龍頭老大。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)部2003通過(guò)863計(jì)劃支持的LED燈的發(fā)展。.LED燈相對(duì)于老舊的白熾燈耗能可以說(shuō)是大大的減少了不少。雖然現(xiàn)在LED等主要還是使用在廣告牌等等的彩燈上面，在日常的照明中很少用到LED燈，可是隨著這個(gè)發(fā)展的趨勢(shì)，在不久的將來(lái)肯定會(huì)有一個(gè)質(zhì)的飛越。但是既然LED燈用含有如此巨大的發(fā)展前景，那么它的控制端也肯定需要功能非常強(qiáng)大，而AT89C51單片機(jī)剛好具有這種功能，并且價(jià)格低，功耗低，以是利用AT89C51單片機(jī)格外適宜。

AT89C51單片機(jī)的控制非常的精確，穩(wěn)定，對(duì)于我這次這個(gè)花樣流水燈的控制因?yàn)槭峭瑫r(shí)控制多個(gè)LED燈，所以需要的精度非常高，控制穩(wěn)定，并且AT89C51單片機(jī)其價(jià)格非常低廉，使用很普遍。并且在二十世紀(jì)人類(lèi)已經(jīng)步入了一個(gè)智能控制化的時(shí)代，智能控制的使用非常普遍，而其中單片機(jī)就是其中使用最為廣泛的控制核心技術(shù)。

LED是要根據(jù)其功率大小提供不同的運(yùn)行的電流，這并不是其啟動(dòng)的電流，而是工作的，一般小功率（草帽型）的單只電流應(yīng)小于20mA；一般用到16mA即可；而大功率（1W的）則需要350mA的工作電流。而此次我們所選擇的就是20mA的啟動(dòng)電流，把32個(gè)此類(lèi)的LED焊接成為一個(gè)心形，主要是通過(guò)延時(shí)程序控制LED燈的閃爍，中藥師通過(guò)內(nèi)部程序控制，不需要人員的外部控制。

這個(gè)LED心形流水燈是通過(guò)AT89C51控制的。LED燈處于低電平的位置，那么I/O口置零了就會(huì)亮，置一就會(huì)滅，我的設(shè)計(jì)就是控制I/O口的電平狀態(tài)以及一個(gè)延時(shí)的才程序來(lái)實(shí)現(xiàn)LED燈的各種的圖形的變換。

這次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是控制LED燈的閃爍，以及運(yùn)用延時(shí)程序形成我所需要的特定的圖形。

2 系統(tǒng)方案選擇

本設(shè)計(jì)一開(kāi)始選擇了有兩個(gè)芯片，一個(gè)就是ATC9851，還有一個(gè)就是ARM系列的芯片，其實(shí)總的比較起來(lái)ARM系列的芯片的使用的處理能力相對(duì)于AT89C51的能力要強(qiáng)得多，可是成本相當(dāng)?shù)母?，并且?duì)于我的這個(gè)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)其實(shí)單片機(jī)的處理能力已經(jīng)足夠了。

我們?cè)谙旅孢@圖看看，單片機(jī)里面的處理能力對(duì)于此設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)完全是綽綽有余的MCS-51系列單片機(jī)里面使用模塊式結(jié)構(gòu)，其構(gòu)造框圖如圖1所示。

MCS-51系列單片機(jī)主要由以下幾個(gè)部分經(jīng)過(guò)片內(nèi)的總線連接起來(lái)而成：中央處理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、程序存儲(chǔ)器（ROM）、并行輸入/輸出口（P0口～P3口）、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控制、總線控制及時(shí)鐘電路。根據(jù)上面所以我就選擇了AT89C51作為我的總的控制芯片。

3 電路設(shè)計(jì)

3.1 單片機(jī)電路設(shè)置

本文將AT89C51單片機(jī)P1.0端口在一個(gè)較低的狀態(tài)，然后你可以讓LED1點(diǎn)亮。是以，只要我們能搞控制每一個(gè)P口的電品的高低就可以控制其亮與滅，那么我們就可以這樣做成流水燈了。除此之外我們還應(yīng)該注意到一個(gè)特別重要的一點(diǎn)，單片機(jī)的每一條的指令的運(yùn)行時(shí)間是非常的短暫的但是人的眼睛的感覺(jué)有一定的延時(shí)，如果閃爍太快，眼睛感覺(jué)不到我們?cè)O(shè)計(jì)流水燈的延時(shí)的時(shí)候應(yīng)注意的是將時(shí)間可以延長(zhǎng)一點(diǎn)，或者我們看不到“流水”效果。在設(shè)計(jì)電路的時(shí)候我所想的就是通過(guò)晶振給電路供應(yīng)一個(gè)時(shí)鐘的脈沖以達(dá)到延時(shí)的效果給脈沖的晶振的旁邊給上兩個(gè)電容，那兩個(gè)電容主要是起的就是一個(gè)穩(wěn)壓的作用。

3.2 外部總線構(gòu)成

所謂總線，連接微控制器和一組公共信號(hào)線的外部設(shè)備。當(dāng)系統(tǒng)需要擴(kuò)大，微控制器必須與一定數(shù)量的外部設(shè)備和外設(shè)的連接。若是分別用不同的路線和CPU跟每個(gè)部件的外圍每個(gè)設(shè)備連接那么連線將會(huì)特別的復(fù)雜，甚至難以完成。通常用一組線來(lái)簡(jiǎn)化電路和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，然后利用相應(yīng)的接口電路連接各種外部設(shè)備，外部設(shè)備和外設(shè)的擴(kuò)展總線結(jié)構(gòu)。但同一的總規(guī)則能夠讓不同設(shè)備間的互連更簡(jiǎn)易。使用片外引腳所組建的MCS-51系列單片機(jī)的三總線結(jié)構(gòu)。單片機(jī)的引腳除電源端VCC、接地端VSS、復(fù)位端RST、晶振接入端XTAL1和XTAL2、通用I/O口的P1.0～P1.7之外，其余的引腳都是為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。

3.3 單片機(jī)的復(fù)位

復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其主要功能是將程序計(jì)數(shù)器PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開(kāi)始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化外，當(dāng)程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，也須重新啟動(dòng)單片機(jī)，使其復(fù)位。復(fù)位后，在這個(gè)的p3-p0 FFH管口，為07H堆棧指針的值但SBUF價(jià)值無(wú)法確定，在專(zhuān)用寄存器和PC值其余00H。記著這些特別功能寄存器的復(fù)位形態(tài)，讓我們能夠熟練使用單片機(jī)把應(yīng)用程序變得更簡(jiǎn)潔是非常有用的。

4 結(jié)束語(yǔ)

在硬件電路的設(shè)計(jì)期間，我對(duì)于電阻，晶振的選擇也是通過(guò)了認(rèn)真思考與查詢(xún)了很多的資料，對(duì)于這些器件的性能也當(dāng)作是一個(gè)復(fù)習(xí)的過(guò)程，有了一個(gè)更加深刻的了解，讓我對(duì)于基礎(chǔ)的知識(shí)也有了一個(gè)很大的鞏固，使我在對(duì)于以后找工作的時(shí)候有了一個(gè)很大的幫助，所以讓我覺(jué)得這次電路設(shè)計(jì)其實(shí)就是一個(gè)對(duì)于以前學(xué)過(guò)的知識(shí)的一個(gè)回顧與總結(jié)然后熟練使用的過(guò)程。硬件電路弄出來(lái)后，雖然電路不是特別的難，但也是我一點(diǎn)一滴弄出來(lái)的。我想我把我以前學(xué)的利用到實(shí)際的運(yùn)用中，然后了成果這也是對(duì)我以前的學(xué)習(xí)的東西的一種肯定。本設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)了面對(duì)困難如何去面對(duì)應(yīng)該保持一個(gè)什么樣的心態(tài)，對(duì)我以后有一個(gè)特別大的幫助。

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作者簡(jiǎn)介

胡益祥，邵陽(yáng)學(xué)院信息工程學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生