黃映梅

摘 要：單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、應(yīng)用面廣等特點(diǎn)，可以說智能控制和自動(dòng)控制就是靠單片機(jī)。本文重點(diǎn)介紹如何用AT89S51型單片機(jī)模塊的功能自制的循環(huán)左（右）移動(dòng)的一款簡易循環(huán)廣告燈。

關(guān)鍵詞：AT89S51 單片機(jī) LED 循環(huán)燈

一、研究內(nèi)容及目標(biāo)

循環(huán)彩燈的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是利用單片機(jī)的原理實(shí)現(xiàn)彩燈循環(huán)點(diǎn)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(shí)的時(shí)間0.2秒），端口P1.1至P1.7的LED燈循環(huán)規(guī)律同端口P1.0。

二、單片機(jī)的配置及元件功能

1.單片機(jī)AT89S51的功能說明

（1）4kB字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器；

（2）壽命為1000次寫/擦循環(huán)；

（3）數(shù)據(jù)保留時(shí)間為10年；

（4）全靜態(tài)工作，0Hz～24MHz；

（5）三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定；

（6）128×8位內(nèi)部RAM，32可編程I/O線；

（7）兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；

（8）5個(gè)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(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路（與MCS-51兼容）。

2.單片機(jī)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(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第8位。在FLASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。

（3）P1口—P1口是一個(gè)內(nèi)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(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第8位地址接收。

（4）P2口—P2口為一個(gè)內(nèi)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(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。以此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當(dāng)P2口用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。

（5）P3口—P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)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(jì)時(shí)器0外部輸入）；P3.5 T1（計(jì)時(shí)器1外部輸入）；P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）；P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）。P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。

（6）RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。

（7）ALE/PROG—當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，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(shí)目的。然而要注意的是，每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出，可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)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(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。

（8）/PSEN—外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。

（9）/EA/VPP—當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間是外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間是內(nèi)部程序存儲(chǔ)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(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。

（11）XTAL2—來自反向振蕩器的輸出。

3.循環(huán)燈主要接線說明

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

（2）單片機(jī)32個(gè)I/O口先經(jīng)過雙排針跳線，然后再接入電路，這個(gè)獨(dú)特的設(shè)計(jì)打破了傳統(tǒng)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(gè)功能的最小系統(tǒng)。

（3）鎖存器控制的8位8段數(shù)碼管顯示，可做計(jì)數(shù)器、遙控碼顯示、頻率計(jì)、電子鐘等。

（4）8×8位LED顯示，每位LED顯示都可以是一個(gè)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(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0804及AD擴(kuò)展接口，可配合板載光敏熱敏電阻擴(kuò)展接口以及精密電位器，把光照強(qiáng)度、熱量、電壓等模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并顯示出來，這塊芯片是我們用得最多的單片機(jī)外圍數(shù)據(jù)處理芯片之一。

（6）模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片DAC0832及DA擴(kuò)展接口，把數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量。

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

（8）74HC164串轉(zhuǎn)并芯片，把串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，擴(kuò)展了單片機(jī)的I/O口。

（9）NE555可調(diào)頻率方波發(fā)生器，可配合數(shù)碼管和單片機(jī)外部中斷以及外部計(jì)數(shù)器做中斷檢測，進(jìn)行計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)、測脈寬、頻率計(jì)等實(shí)驗(yàn)。

（10）ULN2003步進(jìn)電機(jī)控制及輸出接口，當(dāng)然也可用PWM來驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)。

（11）光電耦合芯片MOC3023以及可控硅BTA06驅(qū)動(dòng)AC220V輸出接口，這是本開發(fā)板所獨(dú)有的配置，它可與本開發(fā)板的溫度傳感器DS18B20配合使用，做成一個(gè)獨(dú)立的溫度控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，如溫度試驗(yàn)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(diào)壓、調(diào)功、調(diào)光、電動(dòng)機(jī)調(diào)速等，應(yīng)用非常廣泛。

（12）PS/2鍵盤鼠標(biāo)接口。

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

（14）一體化紅外線接收頭SM0038與板載紅外發(fā)射電路，可以像在家遙控電視機(jī)一樣控制開發(fā)板，還可以用開發(fā)板來控制空調(diào)、電視機(jī)等，甚至可配合無線模塊或者因特網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程穿墻遙控空調(diào)、電視。

（15）繼電器驅(qū)動(dòng)以及外接擴(kuò)展接口，通過繼電器可以控制其他電器設(shè)備，小電流控制大電流。

（16）IIC總線AT24C08外部EEPROM存儲(chǔ)芯片，使用IIC總線，高達(dá)8kB的存儲(chǔ)容量掉電不丟失數(shù)據(jù)。

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

（18）MAX232芯片RS232通訊接口，可以作為與計(jì)算機(jī)通訊的接口，同時(shí)也可作為STC單片機(jī)下載程序的接口及仿真調(diào)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(gè)，共計(jì)32任意ASCII碼字符，它的功能應(yīng)用比數(shù)碼管豐富很多，顯示的信息量也更大。

（20）圖形點(diǎn)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(jī)圖文顯示最常用的顯示器件。我們實(shí)驗(yàn)板支持帶字庫的12864液晶，開發(fā)程序更方便，同時(shí)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(fā)板穩(wěn)定可靠地連接，特別采用了鍍金晶體插座。

（22）本實(shí)驗(yàn)板采用40PIN鎖緊座，用于安放單片機(jī)芯片，非常方便單片機(jī)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(dāng)電流較大或者不方便時(shí)，也可用外接5V的直流電源接口供電。

三、循環(huán)燈的電路原理圖（圖2）

圖2

四、系統(tǒng)板上硬件連線

把單片機(jī)系統(tǒng)區(qū)域中的P1.0-P1.7，用8芯排線連接到八路發(fā)光二極管指示模塊區(qū)域中的L1-L8端口上，要求P1.0對應(yīng)著L1，P1.1對應(yīng)著L2……P1.7對應(yīng)著L8。

五、程序設(shè)計(jì)內(nèi)容

在用表格進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的時(shí)候，要用以下的指令來完成。

利用MOV DPTR，#DATA16的指令來使數(shù)據(jù)指針寄存器指到表的開頭。

利用MOVC A，@A+DPTR的指令，根據(jù)累加器的值再加上DPTR的值，就可以使程序計(jì)數(shù)器PC指到表格內(nèi)所要取出的數(shù)據(jù)。

因此，只要把控制碼建成一個(gè)表，而利用MOVC A，@A+DPTR做取碼的操作，就可方便地處理一些復(fù)雜的控制動(dòng)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(gè)LED矩陣，例如8×8位矩陣，每個(gè)矩陣內(nèi)或矩陣間還可以采用不同顏色的發(fā)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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