LED流水灯的设计与制作.docx

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LED流水灯的设计与制作

摘要

本设计是一种基于AT89C52单片机的彩灯控制方案，实现对LED彩灯的控制。

本方案以AT89C52单片机作为主控核心，由编程实现亮灯循环模式。

由在显示模块上有8个LED彩灯,根据用户需要可以编写若干种亮灯模式.本系统具有体积小、硬件少、电路结构简单及容易操作和阅读等优点。

该LED彩灯控制器实际应用效果较好，亮灯模式多。

与其他LED彩灯相比，具有体积小、价格低、低能耗等优点。

在能源比较匮乏的今天，彩灯的循环控制在显示方面更表现出一种节约能源的魅力.这将使彩灯具有更广阔的发展天地。

关键字：

AT89C51循环LED彩灯

Abstract

ThedesignisaprojectofthelanterncontrolwhichbasedonaAT89c52single-chiptoachievethecontroloftheLEDlanterns.ThemastercoreofthedesignisAT89c52single-chip,thedisplaymoduleisformedwith8LEDS,theprogrammeachievethecirclemodeofthecolourLEDS.The8LEDSonthedisplaymodulecanbecompiledalotofmodesbasedontheneedsoftheusers。

Thissystemhassomeexcellencesofsmallbulk,fewhardware,simplecircuitframe,easyhandleandread.Thepracticeapplianceeffectofthiscolourlanterncontrolisbetterandlotsofmodesofthecolourlantern.ThisLEDhassomeexcellencesofsmallbulk,lowprice,lowenergyconsumecomparedwithelseLEDS.Inlackenergytoday,theLEDcirclemodecomportsacharmoftheeconomyingenergyonthedisplay.ThiswillletsLEDhasmoreamplitudeheavenandearthtodevelop.

Keywords:

AT89C51CirculateLEDLantern

绪论-------------------------------------------------------------3

1LED流水灯方案设计与选择---------------------------------------3

1、1设计要求-------------------------------------------------3

1、2系统功能-------------------------------------------------3

1、3方案选择-------------------------------------------------3

2LED流水灯设计过程----------------------------------------------4

2、1元件选取-------------------------------------------------4

2、2硬件设计-------------------------------------------------4

2、2、1单片机介绍------------------------------------------4

2、2、2LED流水灯总图---------------------------------------5

2、3软件设计-------------------------------------------------6

2、3、1编程介绍--------------------------------------------6

2、3、2编程选择--------------------------------------------10

参考文献----------------------------------------------------------11

绪论

当今时代足一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其足自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。

单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。

1LED流水灯方案设计与选择

1、1设计要求

本次毕业设计要求设计一个LED流水灯，其设计要求如下：

（1）、用8个发光二极管作为显示电路。

（2）、实现LED动态显示。

（3）、能连续循环显示。

1、2系统功能

LED流水灯可直接与220V交流市电相连接，经过开关电源变换，输出直流工作电压，一方面为管内LED模块提供12V工作电源，另一方面为主控模块单片机系统提供5V工作电源。

整个系统工作由软件程序控制运行。

上电后，LED流水灯按程序设计好的模式进行显示，由全灭→按程序显示→全都熄灭为一个周期。

然后循环继续工作。

1、3方案选择

可只采用AT89C51作为主控芯片，将P1分别接8个LED实现显示，可用C语言或者汇编语言编程实现。

方案框图如图：

2LED流水灯设计过程

2、1元件选取

名称

规格型号

数量

微处理器

AT89C51

1

电阻

…

若干

电容

…

若干

晶振

11.0592MHZ

1

LED

…

8

2、2硬件设计

2、2、1单片机介绍

图3AT89C2051引脚配置

AT89C2051芯片的20个引脚功能为：

VCC电源电压。

GND接地。

RST复位输入。

当RST变为高电平并保持2个机器周期时，所有I/O引脚复位至“1”。

XTAL1反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2来自反向振荡放大器的输出。

P1口8位双向I/O口。

引脚P1.2～P1.7提供内部上拉，当作为输入并被外部下拉为低电平时，它们将输出电流，这是因内部上拉的缘故。

P1.0和P1.1需要外部上拉，可用作片内精确模拟比较器的正向输入（AIN0）和反向输入（AIN1），P1口输出缓冲器能接收20mA电流，并能直接驱动LED显示器；P1口引脚写入“1”后，可用作输入。

在闪速编程与编程校验期间，P1口也可接收编码数据。

P3口引脚P3.0～P3.5与P3.7为7个带内部上拉的双向I/0引脚。

P3.6在内部已与片内比较器输出相连，不能作为通用I/O引脚访问。

P3口的输出缓冲器能接收20mA的灌电流；P3口写入“1”后，内部上拉，可用输入。

P3口也可用作特殊功能口。

2、2、2LED流水灯总图

按照单片饥系统扩建和系统配置状况，单片机应用系统可分为最小系统、最小功耗系统及典型系统等。

AT89C51单片机是美国ATMEI公司生产的低电、高性能CMOS8位单片机，具有丰富的内部资源：

4kB闪存、128BRAM、32根I／O口线、2个16位定时／计数器、5个向量阴级中断结构、2个全I双工的串行、具有4.25～5.50V的电压工作范同和0～24MHz工作频率，使用AT89C51单片机时无须外扩存储器。

因此，本流水灯实际上就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。

其具体硬件组成如图所示。

图:

流水灯硬件原理图

从原理图中可以看出，如果要让接在P1.0口的LED1亮起来，那么只要把P1.0的电平变为低电平就可以了；相反，如果要接在P1．0口的LED1熄灭，就要把P1.0口的电平变为高电平；同理，接P1．1～P1．7口的其他7个LED的点亮和熄灭的方法同LED1。

因此，实现流水灯功能，我们只要将发光二极管LED1～LED8依次点亮、熄灭，8只LED灯便会一亮一暗的做流水灯了。

在此，我们还应注意一点，由于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的时间很短，我们在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间，否则我们就看不到“流水”效果了。

2、3软件编程

2、3、1编程介绍

单片机的应用系统由硬件和软件组成，上述硬件原理图搭建完成上电之后，我们还不能看到流水灯循环点亮的现象，我们还需要告诉单片机怎么来进行工作，即编写程序控制单片机管脚电平的高低变化，来实现发光二极管的一亮一灭。

软件编程是单片机应用系统中的一个重要的组成部分，是单片机学习的重点和难点。

下面以最简单的流水灯控制功能即实现8个LED灯的循环点亮，来介绍实现流水灯控制的几种软件编程方法。

（1）位控法这是一种比较笨但又最易理解的方法，采用顺序程序结构，用位指令控制P1口的每一个位输出高低电平，从而来控制相应LED灯的亮灭。

程序如下：

ORG0000H；单片机上电后从O000H地址执行

AJMPSTART；跳转到主程序存放地址处

ORG0030H：

设置主程序开始地址

START：

MOVSP，#60H；设置堆栈起始地址为60H

CLRP1.0；P1.0输出低电平，使LED1点亮

ACALLDELAY；调用延时子程序

SETBP1.0；P1.0输出高电平，使LED1熄灭

CLRP1.1；P1.1输出低电平,使LED2点亮

ACALLDELAY；调用延时子程序

SETBP1.1；P1.1输出高电平，使LED2熄灭

CLRP1.2；P1.2输出低电平，使LED3点亮

ACALLDELAY；调用延时子程序

SETBP1.2；P1.2输出高电平，使LED3熄灭

CLRP1.3；P1.3输出低电平，使LED4点亮

ACALLDELAY；调用延时子程序

SETBP1.3；P1.3输出高电平，使LED4熄灭

CLRP1.4；P1.4输出低电平，使LED5点亮

ACALLDELAY；调用延时子程序

SETBP1.4；P1.4输出高电平，使LED5熄灭

CLRP1.5；P1.5输出低电平，使LED6点亮

ACALLDELAY；调用延时子程序

SETBP1.5；P1.5输出高电平，使LED6熄灭

CLRP1.6；P1.6输出低电平，使LED7点亮

ACALLDELAY；调用延时子程序

SETBP1.6；P1.6输出高电平，使LED7熄灭

CLRP1.7；P1.7输出低电平，使LED8点亮

ACALLDELAY；调用延时子程序

SETBP1.7；P1.7输出高电平，使LED8熄灭

ACALLDELAY；调用延时子程序

AJMPSTART；8个LED流了一遍后返回到标号START处再循环

DELAY:

延时子程序

MOVRO，#255；延时一段时间

DI：

MOVRI，#255

DJNZRl，8

DJNZRO，DI

RET；子程序返回

END；程序结束

（2）循环移位法在上个程序中我们是逐个控制P1端口的每个位来实现的，因此程序显得有点复杂，下面我们利用循环移位指令，采朋循环程序结构进行编程。

我们在程序一开始就给P1口送一个数，这个数本身就让P1.0先低，其他位为高，然后延时一段时间，再让这个数据向高位移动，然后再输出至P1口，这样就实现“流水”效果。

由于8051系列单片机的指令中只有对累加器ACC中数据左移或右移的指令，因此实际编程中我们应把需移动的数据先放到ACC中，让其移动，然后将ACC移动后的数据再转送到P1口，这样同样可以实现“流水”效果。

具体编程如下所示，程序结构确实简单了很多。

ORG0000H；单片机上电后从O000H地址执行

AJMPSTART；跳转到主程序放地址处

ORG0030H；设置主程序开始地址

START：

MOVSP，#60H；设置堆栈起始地址为60H

MOVA，#OFEH；ACC中先装入LED1亮的数据（二进制的11111110）

MOVPl，A；将ACC的数据送P1口

MOVR0，#7；将数据再移动7次就完成一个8位流水过程

LOOP:

RLA；将ACC中的数据左移一位

MOVP1，A；把ACC移动过的数据送P1口显示

ACALLDELAY；调用延时子程序

DJNZRO，LOOP；没有移动够7次继续移动

AJMPSTART；移动完7次后跳到开始重来，以达到循环流动效果

DELAY：

延时子程序

M0VR0，#255；延时一段时间

DI：

MOVR1．#255

DJNZRl,$

DJNZR0,DI

RET；子程序返回

END；程序结束

（3）查表法上面的两个程序都是比较简单的流水灯程序，“流水”花样只能实现单一的“从左到右”流方式。

运用查表法所编写的流水灯程序，能够实现任意方式流水，而且流水花样无限，只要更改流水花样数据表的流水数据就可以随意添加或改变流水花样，真正实现随心所欲的流水灯效果。

我们首先把要显示流水花样的数据建在一个以TAB为标号的数据表中，然后通过查表指令“MOVC　A，@A+DPTR”把数据取到累加器A中，然后再送到P1口进行显示。

具体源程序如下，TAB标号处的数据表可以根据实现效果的要求任意修改。

ORG      0000H           ；单片机上电后从0000H地址执行

　　AJMP    START          ；跳转到主程序存放地址处

　　ORG      0030H           ；设置主程序开始地址

　　START：

MOV      SP，#60H     ；设置堆栈起始地址为60H

　　MOV     DPTR，#TAB      ；流水花样表首地址送DPTR

　　LOOP：

 CLR       A                         ；累加器清零

　　MOVC   A，@A+DPTR     ；取数据表中的值

　　CJNE    A，#0FFH，SHOW；检查流水结束标志

　　AJMP    START                 ；所有花样流完，则从头开始重复流

　　SHOW：

MOV     P1，A                  ；将数据送到P1口

　　ACALL  DELAY                ；调用延时子程序

　　INC       DPTR                  ；取数据表指针指向下一数据

　　AJMP    LOOP                  ；继续查表取数据

　　DELAY：

　                                     ；延时子程序

　　MOV     R0，#255　　      ；延时一段时间

　　D1：

     MOV     R1，#255

　　DJNZ     R1，$

　　DJNZ     R0，D1

　　RET                                ；子程序返回

　　TAB               ；下面是流水花样数据表，用户可据要求任意编写

　　DB  11111110B          ；二进制表示的流水花样数据，从低到高左移

　　DB  11111101B

　　DB  11111011B

　　DB  11110111B

　　DB  11101111B

　　DB  11011111B

　　DB  10111111B

　　DB  01111111B

　　DB  01111111B         ；二进制表示的流水花样数据，从高到低右移

　　DB  10111111B

　　DB  11011111B

　　DB  11101111B

　　DB  11110111B

　　DB  11111011B

　　DB  11111101B

　　DB  11111110B

　　DB  0FEH，0FDH，0FBH，0F7H     ；十六进制表示的流水花样数据

　　DB  0EFH，0DFH，0BFH，7FH

　　DB  7FH，0BFH，0DFH，0EFH

　　DB  0F7H，0FBH，0FDH，0FEH

　　……

　　DB0FFH                                 ；流水花样结束标志0FFH

END                                         ；程序结束

2、3、2编程选择

要想能够实现任意方式流水，而且流水花样无限，只要更改流水花样数据表的流水数据就可以随意添加或改变流水花样，真正实现随心所欲的流水灯效果，所以我们选择查表法。

我们只要把要显示流水花样的数据建在一个以TAB为标号的数据表中，然后通过查表指令“MOVC　A，@A+DPTR”把数据取到累加器A中，然后再送到P1口进行显示即可。

当程序编写好以后，我们需要使用编译软件对其编译，得到单片机所能识别的二进制代码，然后再用编程器将二进制代码烧写到AT89C51单片机中，最后连接好电路通电，我们就看到LED1～LED8的“流水”效果了。

参考文献

[1]康华光.电子技术基础数电部分（第四版）.北京:

高等教育出版社,1998（7）

[2]蔡明生.电子设计.北京:

高等教育出版社,2004

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大连理工出版社,2008（9）

[4]梁宗善.电子技术基础课程设计.武汉：

华中理工大学出版社，2009（5）

[5]刘法治.常用电子元器件及典型芯片应用技术.北京:

机械工业出版社，2007

（2）