基于單片機的循環廣告燈的設計與制作

黃映梅

摘 要：單片機具有體積小、功能強、應用面廣等特點，可以說智能控制和自動控制就是靠單片機。本文重點介紹如何用AT89S51型單片機模塊的功能自制的循環左（右）移動的一款簡易循環廣告燈。

關鍵詞：AT89S51 單片機 LED 循環燈

一、研究內容及目標

循環彩燈的實驗設計是利用單片機的原理實現彩燈循環點亮，利用取表的方法，使端口P1.0做單一燈的變化，即左移2次、右移2次、閃爍2次（延時的時間0.2秒），端口P1.1至P1.7的LED燈循環規律同端口P1.0。

二、單片機的配置及元件功能

1.單片機AT89S51的功能說明

（1）4kB字節可編程閃爍存儲器；

（2）壽命為1000次寫/擦循環；

（3）數據保留時間為10年；

（4）全靜態工作，0Hz～24MHz；

（5）三級程序存儲器鎖定；

（6）128×8位內部RAM，32可編程I/O線；

（7）兩個16位定時器/計數器；

（8）5個中斷源，可編程串行通道；

（9）低功耗的閑置和掉電模式；

（10）片內振蕩器和時鐘電路（與MCS-51兼容）。

2.單片機AT89S51的引腳主功能說明（圖1）

圖1

（1）VCC—供電電壓，GND—接地。

（2）P0口—P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的第8位。在FLASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FLASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。

（3）P1口—P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第8位地址接收。

（4）P2口—P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。以此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。當P2口用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。

（5）P3口—P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89S51的一些特殊功能口：P3.0 RXD（串行輸入口）；P3.1 TXD（串行輸出口）；P3.2/INTO（外部中斷0）；P3.3/INT1（外部中斷1）；P3.4 TO（計時器0外部輸入）；P3.5 T1（計時器1外部輸入）；P3.6/WR（外部數據存儲器寫選通）；P3.7/RD（外部數據存儲器讀選通）。P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。

（6）RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。

（7）ALE/PROG—當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是，每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出，可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執行MOVX，MOVC指令是ALE，才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執行狀態ALE禁止，置位無效。

（8）/PSEN—外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現。

（9）/EA/VPP—當/EA保持低電平時，則在此期間是外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間是內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。

（10）XTAL1—反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。

（11）XTAL2—來自反向振蕩器的輸出。

3.循環燈主要接線說明

（1）單片機32個I/O口全部引出，在開發板頂部以排針的形式引出，并帶幾組VCC和GND。

（2）單片機32個I/O口先經過雙排針跳線，然后再接入電路，這個獨特的設計打破了傳統固定電路的局限性，只要用幾根杜邦線就可任意改變原有電路的連接，或是組成某個功能的最小系統。

（3）鎖存器控制的8位8段數碼管顯示，可做計數器、遙控碼顯示、頻率計、電子鐘等。

（4）8×8位LED顯示，每位LED顯示都可以是一個LED 8×8位矩陣，并接有一位使能控制，使操作不干擾（可做閃燈、流水燈、各式花樣燈）。

（5）模數轉換芯片ADC0804及AD擴展接口，可配合板載光敏熱敏電阻擴展接口以及精密電位器，把光照強度、熱量、電壓等模擬量轉換為數字量并顯示出來，這塊芯片是我們用得最多的單片機外圍數據處理芯片之一。

（6）模數轉換芯片DAC0832及DA擴展接口，把數字量轉換為模擬量。

（7）無線模塊接口，配合圖片中的4鍵發射器，可做單片機解碼無線遙控器信號的實驗，通過編寫代碼能解碼所有的315MHz的信號。

（8）74HC164串轉并芯片，把串行數據轉換為并行數據，擴展了單片機的I/O口。

（9）NE555可調頻率方波發生器，可配合數碼管和單片機外部中斷以及外部計數器做中斷檢測，進行計數器計數、測脈寬、頻率計等實驗。

（10）ULN2003步進電機控制及輸出接口，當然也可用PWM來驅動直流電動機。

（11）光電耦合芯片MOC3023以及可控硅BTA06驅動AC220V輸出接口，這是本開發板所獨有的配置，它可與本開發板的溫度傳感器DS18B20配合使用，做成一個獨立的溫度控制驅動系統，如溫度試驗箱，而不需要添加任何外圍元件了（加熱絲除外），還可做可控硅調壓、調功、調光、電動機調速等，應用非常廣泛。

（12）PS/2鍵盤鼠標接口。

（13）4×4矩陣鍵盤和4個獨立按鍵，熟悉矩陣鍵盤編碼、解碼掃描原理，可作為人機輸入接口編寫按鍵輸入程序，獨立按鍵可做普通獨立按鍵檢測試驗。

（14）一體化紅外線接收頭SM0038與板載紅外發射電路，可以像在家遙控電視機一樣控制開發板，還可以用開發板來控制空調、電視機等，甚至可配合無線模塊或者因特網進行遠程穿墻遙控空調、電視。

（15）繼電器驅動以及外接擴展接口，通過繼電器可以控制其他電器設備，小電流控制大電流。

（16）IIC總線AT24C08外部EEPROM存儲芯片，使用IIC總線，高達8kB的存儲容量掉電不丟失數據。

（17）備用電源，使用SPI總線，用DS1302可以做一個萬年歷電子時鐘，比定時器做得精確很多。

（18）MAX232芯片RS232通訊接口，可以作為與計算機通訊的接口，同時也可作為STC單片機下載程序的接口及仿真調試的接口。

（19）字符液晶1602LCD接口，采用接插件方式方便插拔，可顯示兩行，每行16個，共計32任意ASCII碼字符，它的功能應用比數碼管豐富很多，顯示的信息量也更大。

（20）圖形點陣液晶12864接口，采用接插件方式方便插拔，可顯示任意漢字和圖形，是目前單片機圖文顯示最常用的顯示器件。我們實驗板支持帶字庫的12864液晶，開發程序更方便，同時12864接口還可作為TFT彩屏液晶的

接口。

（21）鍍金晶振插座，為了使晶振與開發板穩定可靠地連接，特別采用了鍍金晶體插座。

（22）本實驗板采用40PIN鎖緊座，用于安放單片機芯片，非常方便單片機芯片的取放。

（23）USB電腦電源引入以及外接5V直流電源接口，無需再外接電源適配器，當電流較大或者不方便時，也可用外接5V的直流電源接口供電。

三、循環燈的電路原理圖（圖2）

圖2

四、系統板上硬件連線

把單片機系統區域中的P1.0-P1.7，用8芯排線連接到八路發光二極管指示模塊區域中的L1-L8端口上，要求P1.0對應著L1，P1.1對應著L2……P1.7對應著L8。

五、程序設計內容

在用表格進行程序設計的時候，要用以下的指令來完成。

利用MOV DPTR，#DATA16的指令來使數據指針寄存器指到表的開頭。

利用MOVC A，@A+DPTR的指令，根據累加器的值再加上DPTR的值，就可以使程序計數器PC指到表格內所要取出的數據。

因此，只要把控制碼建成一個表，而利用MOVC A，@A+DPTR做取碼的操作，就可方便地處理一些復雜的控制動作，取表過程如圖3所示。

圖3

在原理圖中的每位LED顯示都可以是一個LED矩陣，例如8×8位矩陣，每個矩陣內或矩陣間還可以采用不同顏色的發光二極管組合，通過使能控制可做成閃燈、流水燈、各式花樣燈。

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