單片機(jī)控制的LED流水燈設(shè)計(電路、程序)

文章來源:恒光電器

發(fā)布時間:2014-03-09

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1.硬件組成
按照單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展與系統(tǒng)配置狀況，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可分為最小系統(tǒng)、最小功耗系統(tǒng)及典型系統(tǒng)等。AT89C51單片機(jī)是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機(jī)，具有豐富的內(nèi)部資源：4kB閃存、128BRAM、32根I/O口線、2個16位定時/計數(shù)器、5個向量兩級中斷結(jié)構(gòu)、2個全雙工的串行口，具有4.25～5.50V的電壓工作范圍和0～24MHz工作頻率，使用AT89C51單片機(jī)時無須外擴(kuò)存儲器。因此，本流水燈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)。其具體硬件組成如圖1所示。

從原理圖中可以看出，如果要讓接在P1.0口的LED1亮起來，建筑照明，那么只要把P1.0口的電平變?yōu)榈碗娖骄涂梢粤?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)楦唠娖?同理，接在P1.1～P1.7口的其他7個LED的點亮和熄滅的方法同LED1。因此，要實現(xiàn)流水燈功能，我們只要將發(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。在此我們還應(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。

2軟件編程

單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成，照明產(chǎn)品，上述硬件原理圖搭建完成上電之后，我們還不能看到流水燈循環(huán)點亮的現(xiàn)象，LED天花燈，電工照明，我們還需要告訴單片機(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。軟件編程是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的一個重要的組成部分，是單片機(jī)學(xué)習(xí)的重點和難點。下面我們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，來介紹實現(xiàn)流水燈控制的幾種軟件編程方法。[附件:C程序]

2.1位控法

這是一種比較笨但又最易理解的方法，采用順序程序結(jié)構(gòu)，用位指令控制P1口的每一個位輸出高低電平，從而來控制相應(yīng)LED燈的亮滅。程序如下：
ORG 0000H ;單片機(jī)上電后從0000H地址執(zhí)行
AJMP START ;跳轉(zhuǎn)到主程序存放地址處
ORG 0030H ;設(shè)置主程序開始地址
START：MOV SP，#60H ;設(shè)置堆棧起始地址為60H
CLR P1.0 ; p1.0輸出低電平，恒光電器，使LED1點亮
ACALL　DELAY ;調(diào)用延時子程序
SETB　　P1.0 ; p1.0輸出高電平，使LED1熄滅
CLR　　 P1.1 ; p1.1輸出低電平，使LED2點亮
ACALL　DELAY ;調(diào)用延時子程序
SETB　　P1.1 ; p1.1輸出高電平，使LED2熄滅
CLR　　 P1.2 ; p1.2輸出低電平，使LED3點亮
ACALL　DELAY ;調(diào)用延時子程序
SETB　　P1.2   ; p1.2輸出高電平，使LED3熄滅
CLR　　 P1.3 ; p1.3輸出低電平，使LED4點亮
ACALL　DELAY ;調(diào)用延時子程序
SETB　　P1.3 ; p1.3輸出高電平，使LED4熄滅
CLR　　 P1.4 ; p1.4輸出低電平，技術(shù)資訊，使LED5點亮
ACALL　DELAY ;調(diào)用延時子程序
SETB　　P1.4 ; p1.4輸出高電平，使LED5熄滅
CLR　　 P1.5 ; p1.5輸出低電平，使LED6點亮
ACALL　DELAY ;調(diào)用延時子程序
SETB　　P1.5 ; p1.5輸出高電平，使LED6熄滅
CLR　　 P1.6 ; p1.6輸出低電平，使LED7點亮
ACALL　DELAY ;調(diào)用延時子程序
SETB　　P1.6 ; p1.6輸出高電平，使LED7熄滅
CLR　　 P1.7 ; p1.7輸出低電平，使LED8點亮
ACALL　DELAY ;調(diào)用延時子程序
SETB　　P1.7 ; p1.7輸出高電平，使LED8熄滅
ACALL　DELAY ;調(diào)用延時子程序
AJMP　 START ;8個LED流了一遍后返回到標(biāo)號START處再循環(huán)
DELAY：　 ;延時子程序
MOV R0，#255　　;延時一段時間
D1： MOV R1，#255
DJNZ R1，$
DJNZ R0，D1
RET ;子程序返回
END ;程序結(jié)束

2.2循環(huán)移位法

在上個程序中我們是逐個控制P1端口的每個位來實現(xiàn)的，因此程序顯得有點復(fù)雜，下面我們利用循環(huán)移位指令，國際資訊，采用循環(huán)程序結(jié)構(gòu)進(jìn)行編程。我們在程序一開始就給P1口送一個數(shù)，這個數(shù)本身就讓P1.0先低，其他位為高，然后延時一段時間，再讓這個數(shù)據(jù)向高位移動，然后再輸出至P1口，這樣就實現(xiàn)“流水”效果啦。由于8051系列單片機(jī)的指令中只有對累加器ACC中數(shù)據(jù)左移或右移的指令，因此實際編程中我們應(yīng)把需移動的數(shù)據(jù)先放到ACC中，讓其移動，辦公照明，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。具體編程如下所示，程序結(jié)構(gòu)確實簡單了很多。
ORG 0000H ;單片機(jī)上電后從0000H地址執(zhí)行
AJMP START ;跳轉(zhuǎn)到主程序存放地址處
ORG 0030H ;設(shè)置主程序開始地址
START：MOV SP，LED燈管，#60H ;設(shè)置堆棧起始地址為60H
MOV　 A，道路照明，#0FEH ;ACC中先裝入LED1亮的數(shù)據(jù)(二進(jìn)制的11111110)
MOV　　P1，A ;將ACC的數(shù)據(jù)送P1口
MOV　　R0，#7 ;將數(shù)據(jù)再移動7次就完成一個8位流水過程
LOOP： RL A ;將ACC中的數(shù)據(jù)左移一位
MOV P1，A ;把ACC移動過的數(shù)據(jù)送p1口顯示
ACALL DELAY ;調(diào)用延時子程序
DJNZ R0，LOOP ;沒有移動夠7次繼續(xù)移動
AJMP START ;移動完7次后跳到開始重來，以達(dá)到循環(huán)流動效果
DELAY：　 ;延時子程序
MOV R0，#255　　;延時一段時間
D1： MOV R1，#255
DJNZ R1，$
DJNZ R0，照明資質(zhì)，D1
RET ;子程序返回
END ;程序結(jié)束

2.3查表法

上面的兩個程序都是比較簡單的流水燈程序，“流水”花樣只能實現(xiàn)單一的“從左到右”流方式。運用查表法所編寫的流水燈程序，能夠?qū)崿F(xiàn)任意方式流水，而且流水花樣無限，只要更改流水花樣數(shù)據(jù)表的流水?dāng)?shù)據(jù)就可以隨意添加或改變流水花樣，真正實現(xiàn)隨心所欲的流水燈效果。我們首先把要顯示流水花樣的數(shù)據(jù)建在一個以TAB為標(biāo)號的數(shù)據(jù)表中，然后通過查表指令“MOVC　A，@A+DPTR”把數(shù)據(jù)取到累加器A中，然后再送到P1口進(jìn)行顯示。具體源程序如下，恒光，TAB標(biāo)號處的數(shù)據(jù)表可以根據(jù)實現(xiàn)效果的要求任意修改。
ORG 0000H ;單片機(jī)上電后從0000H地址執(zhí)行
AJMP START ;跳轉(zhuǎn)到主程序存放地址處
ORG 0030H ;設(shè)置主程序開始地址
START：MOV SP，#60H ;設(shè)置堆棧起始地址為60H
MOV DPTR，# TAB ;流水花樣表首地址送DPTR
LOOP： CLR A ;累加器清零
MOVC A，ROSH認(rèn)證，@A+DPTR ;取數(shù)據(jù)表中的值
CJNE A，#0FFH，裝修照明，SHOW;檢查流水結(jié)束標(biāo)志
AJMP START ;所有花樣流完，則從頭開始重復(fù)流
SHOW： MOV P1，A ;將數(shù)據(jù)送到P1口
ACALL DELAY ;調(diào)用延時子程序
INC DPTR ;將數(shù)據(jù)表指針指向下一數(shù)據(jù)
AJMP LOOP ;繼續(xù)查表取數(shù)據(jù)
DELAY：　 ;延時子程序
MOV R0，#255　　 ;延時一段時間
D1： MOV R1，#255
DJNZ R1，$
DJNZ R0，D1
RET   ;子程序返回
TAB：　　　　 ;下面是流水花樣數(shù)據(jù)表，用戶可據(jù)要求任意編寫
DB 11111110B ;二進(jìn)制表示的流水花樣數(shù)據(jù)，從低到高左移
DB 11111101B
DB 11111011B
DB 11110111B
DB 11101111B
DB 11011111B
DB 10111111B
DB 01111111B
DB 01111111B ;二進(jìn)制表示的流水花樣數(shù)據(jù)，從高到低右移
DB 10111111B
DB 11011111B
DB 11101111B
DB 11110111B
DB 11111011B
DB 11111101B
DB 11111110B
DB 0FEH，0FDH，0FBH，0F7H ;十六進(jìn)制表示的流水花樣數(shù)據(jù)
DB 0EFH，0DFH，0BFH，7FH
DB 7FH，照明資質(zhì)，0BFH，0DFH，0EFH
DB 0F7H，0FBH，0FDH，0FEH
……
DB 0FFH ;流水花樣結(jié)束標(biāo)志0FFH
END ;程序結(jié)束
3.結(jié)語
當(dāng)上述程序之一編寫好以后，我們需要使用編譯軟件對其編譯，得到單片機(jī)所能識別的二進(jìn)制代碼，然后再用編程器將二進(jìn)制代碼燒寫到AT89C51單片機(jī)中，最后連接好電路通電，我們就看到LED1～LED8的“流水”效果了。本文所給程序?qū)崿F(xiàn)的功能比較簡單，旨在拋磚引玉，用戶可以自己在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展更復(fù)雜的流水燈控制，比如鍵盤控制流水花樣、控制流水燈顯示數(shù)字或圖案等等。