基于单片机的循环广告灯的设计与制作

黄映梅

摘 要：单片机具有体积小、功能强、应用面广等特点，可以说智能控制和自动控制就是靠单片机。本文重点介绍如何用AT89S51型单片机模块的功能自制的循环左（右）移动的一款简易循环广告灯。

关键词：AT89S51 单片机 LED 循环灯

一、研究内容及目标

循环彩灯的实验设计是利用单片机的原理实现彩灯循环点亮，利用取表的方法，使端口P1.0做单一灯的变化，即左移2次、右移2次、闪烁2次（延时的时间0.2秒），端口P1.1至P1.7的LED灯循环规律同端口P1.0。

二、单片机的配置及元件功能

1.单片机AT89S51的功能说明

（1）4kB字节可编程闪烁存储器；

（2）寿命为1000次写/擦循环；

（3）数据保留时间为10年；

（4）全静态工作，0Hz～24MHz；

（5）三级程序存储器锁定；

（6）128×8位内部RAM，32可编程I/O线；

（7）两个16位定时器/计数器；

（8）5个中断源，可编程串行通道；

（9）低功耗的闲置和掉电模式；

（10）片内振荡器和时钟电路（与MCS-51兼容）。

2.单片机AT89S51的引脚主功能说明（图1）

图1

（1）VCC—供电电压，GND—接地。

（2）P0口—P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第8位。在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

（3）P1口—P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第8位地址接收。

（4）P2口—P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。以此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。当P2口用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

（5）P3口—P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89S51的一些特殊功能口：P3.0 RXD（串行输入口）；P3.1 TXD（串行输出口）；P3.2/INTO（外部中断0）；P3.3/INT1（外部中断1）；P3.4 TO（计时器0外部输入）；P3.5 T1（计时器1外部输入）；P3.6/WR（外部数据存储器写选通）；P3.7/RD（外部数据存储器读选通）。P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

（6）RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

（7）ALE/PROG—当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字節。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是，每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出，可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE，才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

（8）/PSEN—外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

（9）/EA/VPP—当/EA保持低电平时，则在此期间是外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间是内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

（10）XTAL1—反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

（11）XTAL2—来自反向振荡器的输出。

3.循环灯主要接线说明

（1）单片机32个I/O口全部引出，在开发板顶部以排针的形式引出，并带几组VCC和GND。

（2）单片机32个I/O口先经过双排针跳线，然后再接入电路，这个独特的设计打破了传统固定电路的局限性，只要用几根杜邦线就可任意改变原有电路的连接，或是组成某个功能的最小系统。

（3）锁存器控制的8位8段数码管显示，可做计数器、遥控码显示、频率计、电子钟等。

（4）8×8位LED显示，每位LED显示都可以是一个LED 8×8位矩阵，并接有一位使能控制，使操作不干扰（可做闪灯、流水灯、各式花样灯）。

（5）模数转换芯片ADC0804及AD扩展接口，可配合板载光敏热敏电阻扩展接口以及精密电位器，把光照强度、热量、电压等模拟量转换为数字量并显示出来，这块芯片是我们用得最多的单片机外围数据处理芯片之一。

（6）模数转换芯片DAC0832及DA扩展接口，把数字量转换为模拟量。

（7）无线模块接口，配合图片中的4键发射器，可做单片机解码无线遥控器信号的实验，通过编写代码能解码所有的315MHz的信号。

（8）74HC164串转并芯片，把串行数据转换为并行数据，扩展了单片机的I/O口。

（9）NE555可调频率方波发生器，可配合数码管和单片机外部中断以及外部计数器做中断检测，进行计数器计数、测脉宽、频率计等实验。

（10）ULN2003步进电机控制及输出接口，当然也可用PWM来驱动直流电动机。

（11）光电耦合芯片MOC3023以及可控硅BTA06驱动AC220V输出接口，这是本开发板所独有的配置，它可与本开发板的温度传感器DS18B20配合使用，做成一个独立的温度控制驱动系统，如温度试验箱，而不需要添加任何外围元件了（加热丝除外），还可做可控硅调压、调功、调光、电动机调速等，应用非常广泛。

（12）PS/2键盘鼠标接口。

（13）4×4矩阵键盘和4个独立按键，熟悉矩阵键盘编码、解码扫描原理，可作为人机输入接口编写按键输入程序，独立按键可做普通独立按键检测试验。

（14）一体化红外线接收头SM0038与板载红外发射电路，可以像在家遥控电视机一样控制开发板，还可以用开发板来控制空调、电视机等，甚至可配合无线模块或者因特网进行远程穿墙遥控空调、电视。

（15）继电器驱动以及外接扩展接口，通过继电器可以控制其他电器设备，小电流控制大电流。

（16）IIC总线AT24C08外部EEPROM存储芯片，使用IIC总线，高达8kB的存储容量掉电不丢失数据。

（17）备用电源，使用SPI总线，用DS1302可以做一个万年历电子时钟，比定时器做得精确很多。

（18）MAX232芯片RS232通讯接口，可以作为与计算机通讯的接口，同时也可作为STC单片机下载程序的接口及仿真调试的接口。

（19）字符液晶1602LCD接口，采用接插件方式方便插拔，可显示两行，每行16个，共计32任意ASCII码字符，它的功能应用比数码管丰富很多，显示的信息量也更大。

（20）图形点阵液晶12864接口，采用接插件方式方便插拔，可显示任意汉字和图形，是目前单片机图文显示最常用的显示器件。我们实验板支持带字库的12864液晶，开发程序更方便，同时12864接口还可作为TFT彩屏液晶的

接口。

（21）镀金晶振插座，为了使晶振与开发板稳定可靠地连接，特别采用了镀金晶体插座。

（22）本实验板采用40PIN锁紧座，用于安放单片机芯片，非常方便单片机芯片的取放。

（23）USB电脑电源引入以及外接5V直流电源接口，无需再外接电源适配器，当电流较大或者不方便时，也可用外接5V的直流电源接口供电。

三、循环灯的电路原理图（图2）

图2

四、系统板上硬件连线

把单片机系统区域中的P1.0-P1.7，用8芯排线连接到八路发光二极管指示模块区域中的L1-L8端口上，要求P1.0对应着L1，P1.1对应着L2……P1.7对应着L8。

五、程序设计内容

在用表格进行程序设计的时候，要用以下的指令来完成。

利用MOV DPTR，#DATA16的指令来使数据指针寄存器指到表的开头。

利用MOVC A，@A+DPTR的指令，根据累加器的值再加上DPTR的值，就可以使程序计数器PC指到表格内所要取出的数据。

因此，只要把控制码建成一个表，而利用MOVC A，@A+DPTR做取码的操作，就可方便地处理一些复杂的控制动作，取表过程如图3所示。

图3

在原理图中的每位LED显示都可以是一个LED矩阵，例如8×8位矩阵，每个矩阵内或矩阵间还可以采用不同颜色的发光二极管组合，通过使能控制可做成闪灯、流水灯、各式花样灯。

参考文献：

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