基于單片機的花樣流水燈設計

胡益祥 彭森

摘 要：現如今社會，各種的高新技術層出不窮，各種高科技技術日新月異，特別是在電子技術這個領域里面的自動化智能控制技術，分立元件和數字集成邏輯電路所組成的控制系統，正在以無與倫比的速度被單片機智能控制系統所取代，單片機的體積很小，造價便宜，功能強大，應用的方面很大等各種優勢。由此可見，在自動控制和智能控制中的核心就是由單片機所構成的，現如今單片機的學習高潮在工廠，事業單位以及學校里面都是一個需要學習的非常重要的方。隨著社會在進步，各種技術也在不斷更新，單片機的技術與我們的生活密切相關，它的應用非常廣泛，在日常生活，科學的工作領域，已經是一個發展得相當成熟的技術，本次設計重點介紹了我的設計思想以及對于單片機的使用。

關鍵詞：AT89C5151單片機；流水燈；智能控制

1 引言

歷史上LED燈開始出現于二十世紀六十年代初期，并且LED燈的優勢非常多，比如耗電量低、使用的壽命相對于傳統的照明器具長、抗震動效果好等優點，中國在LED產業，已經十分的成熟，并且在國內的產業鏈已經相當的完整，可以說是應用非常廣泛，特別是現中國的半導體產業的發展十分良好，這也間接的導致LED燈的技術趨于一個良好的發展趨勢，在中國的照明領域，具有已經占據了其獨特的地位，特別是在戶外照明應用領域，可以稱得上是龍頭老大。

中國科學技術部2003通過863計劃支持的LED燈的發展。.LED燈相對于老舊的白熾燈耗能可以說是大大的減少了不少。雖然現在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，可是隨著這個發展的趨勢，在不久的將來肯定會有一個質的飛越。但是既然LED燈用含有如此巨大的發展前景，那么它的控制端也肯定需要功能非常強大，而AT89C51單片機剛好具有這種功能，并且價格低，功耗低，以是利用AT89C51單片機格外適宜。

AT89C51單片機的控制非常的精確，穩定，對于我這次這個花樣流水燈的控制因為是同時控制多個LED燈，所以需要的精度非常高，控制穩定，并且AT89C51單片機其價格非常低廉，使用很普遍。并且在二十世紀人類已經步入了一個智能控制化的時代，智能控制的使用非常普遍，而其中單片機就是其中使用最為廣泛的控制核心技術。

LED是要根據其功率大小提供不同的運行的電流，這并不是其啟動的電流，而是工作的，一般小功率（草帽型）的單只電流應小于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的啟動電流，把32個此類的LED焊接成為一個心形，主要是通過延時程序控制LED燈的閃爍，中藥師通過內部程序控制，不需要人員的外部控制。

這個LED心形流水燈是通過AT89C51控制的。LED燈處于低電平的位置，那么I/O口置零了就會亮，置一就會滅，我的設計就是控制I/O口的電平狀態以及一個延時的才程序來實現LED燈的各種的圖形的變換。

這次設計的主要內容就是控制LED燈的閃爍，以及運用延時程序形成我所需要的特定的圖形。

2 系統方案選擇

本設計一開始選擇了有兩個芯片，一個就是ATC9851，還有一個就是ARM系列的芯片，其實總的比較起來ARM系列的芯片的使用的處理能力相對于AT89C51的能力要強得多，可是成本相當的高，并且對于我的這個設計來說其實單片機的處理能力已經足夠了。

我們在下面這圖看看，單片機里面的處理能力對于此設計來說完全是綽綽有余的MCS-51系列單片機里面使用模塊式結構，其構造框圖如圖1所示。

MCS-51系列單片機主要由以下幾個部分經過片內的總線連接起來而成：中央處理器（CPU）、數據存儲器（RAM）、程序存儲器（ROM）、并行輸入/輸出口（P0口～P3口）、串行口、定時器/計數器、中斷控制、總線控制及時鐘電路。根據上面所以我就選擇了AT89C51作為我的總的控制芯片。

3 電路設計

3.1 單片機電路設置

本文將AT89C51單片機P1.0端口在一個較低的狀態，然后你可以讓LED1點亮。是以，只要我們能搞控制每一個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。除此之外我們還應該注意到一個特別重要的一點，單片機的每一條的指令的運行時間是非常的短暫的但是人的眼睛的感覺有一定的延時，如果閃爍太快，眼睛感覺不到我們設計流水燈的延時的時候應注意的是將時間可以延長一點，或者我們看不到“流水”效果。在設計電路的時候我所想的就是通過晶振給電路供應一個時鐘的脈沖以達到延時的效果給脈沖的晶振的旁邊給上兩個電容，那兩個電容主要是起的就是一個穩壓的作用。

3.2 外部總線構成

所謂總線，連接微控制器和一組公共信號線的外部設備。當系統需要擴大，微控制器必須與一定數量的外部設備和外設的連接。若是分別用不同的路線和CPU跟每個部件的外圍每個設備連接那么連線將會特別的復雜，甚至難以完成。通常用一組線來簡化電路和系統結構，然后利用相應的接口電路連接各種外部設備，外部設備和外設的擴展總線結構。但同一的總規則能夠讓不同設備間的互連更簡易。使用片外引腳所組建的MCS-51系列單片機的三總線結構。單片機的引腳除電源端VCC、接地端VSS、復位端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現系統擴展而設置的。

3.3 單片機的復位

復位是單片機的初始化操作，其主要功能是將程序計數器PC初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執行程序。除了進入系統的正常初始化外，當程序運行出錯或操作錯誤使系統處于死鎖狀態時，也須重新啟動單片機，使其復位。復位后，在這個的p3-p0 FFH管口，為07H堆棧指針的值但SBUF價值無法確定，在專用寄存器和PC值其余00H。記著這些特別功能寄存器的復位形態，讓我們能夠熟練使用單片機把應用程序變得更簡潔是非常有用的。

4 結束語

在硬件電路的設計期間，我對于電阻，晶振的選擇也是通過了認真思考與查詢了很多的資料，對于這些器件的性能也當作是一個復習的過程，有了一個更加深刻的了解，讓我對于基礎的知識也有了一個很大的鞏固，使我在對于以后找工作的時候有了一個很大的幫助，所以讓我覺得這次電路設計其實就是一個對于以前學過的知識的一個回顧與總結然后熟練使用的過程。硬件電路弄出來后，雖然電路不是特別的難，但也是我一點一滴弄出來的。我想我把我以前學的利用到實際的運用中，然后了成果這也是對我以前的學習的東西的一種肯定。本設計讓我學會了面對困難如何去面對應該保持一個什么樣的心態，對我以后有一個特別大的幫助。

參考文獻

[1]周向紅.51系列單片機應用與實踐教程[M].北京：北京航天航空大學出版社，2005年9月.

[2]郭天祥.新概念51單片機C語言教程[M].北京：電子工業出版社，2003年5月.

[3]張家生.電機原理與拖動基礎[M].北京：北京郵電大學出版社，2006年12月.

[4]馬淑華，王鳳文，張美金.單片機原理與接口技術[M].北京：北京郵電大學出版社，2007年6月.

[5] 顧德英，張健，馬淑華.計算機控制技術[M].北京：北京郵電大學出版社，2006年10月.

作者簡介

胡益祥，邵陽學院信息工程學院電子科學與技術專業學生