单片机流水灯设计.doc

用AT89C51单片机实现流水灯的控制设计 1.引言 　　目前，一个学习与应用单片机的高潮正在工厂、学校及企事业单位大规模地兴起。 学习单片机的最有效方法就是理论与实践并重，本文笔者用AT89C51单片机自制了一款简 易的流水灯，重点介绍了其软件编程方法，以期给单片机初学者以启发，更快地成为单 片机领域的优秀人才。 　　 　　2.硬件组成 　　 　　按照单片机系统扩展与系统配置状况，单片机应用系统可分为最小系统、最小功耗 系统及典型系统等。AT89C51单片机是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，具有丰富的内部资源：4kB闪存、128BRAM、32根I/O口线、2个16位定时/计 数器、5个向量两级中断结构、2个全双工的串行口，具有4.25～5.50V的电压工作范围和 0～24MHz工作频率，使用AT89C51单片机时无须外扩存储器。因此，本流水灯实际上就是 一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电 源等电路和必要的软件组成的单个单片机。其具体硬件组成如图1所示。 从原理图中可以看出，如果要让接在P1.0口的LED1亮起来，那么只要把P1.0口的电平变 为低电平就可以了；相反， 如果要接在P1.0口的LED1熄灭，就要把P1.0口的电平变为高电平；同理，接在P1.1～P1 .7口的其他7个LED的点亮和熄灭的方法同LED1。因此，要实现流水灯功能，我们只要将 发光二极管LED1～LED8依次点亮、熄灭，8只LED灯便会一亮一暗的做流水灯了。在此我 们还应注意一点，由于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的时间很短，我们 在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间，否则我们就看不到"流水"效果了。 　　 　　3.软件编程 　　 　　单片机的应用系统由硬件和软件组成，上述硬件原理图搭建完成上电之后，我们还 不能看到流水灯循环点亮的现象，我们还需要告诉单片机怎么来进行工作，即编写程序 控制单片机管脚电平的高低变化，来实现发光二极管的一亮一灭。软件编程是单片机应 用系统中的一个重要的组成部分，是单片机学习的重点和难点。下面我们以最简单的流 水灯控制功能即实现8个LED灯的循环点亮，来介绍实现流水灯控制的几种软件编程方法 。 　　 　　3.1位控法 　　 　　这是一种比较笨但又最易理解的方法，采用顺序程序结构，用位指令控制P1口的每 一个位输出高低电平，从而来控制相应LED灯的亮灭。程序如下： 　　 　　ORG 0000H ；单片机上电后从0000H地址执行 　　AJMP START ；跳转到主程序存放地址处 　　ORG 0030H ；设置主程序开始地址 　　START：MOV SP，#60H ；设置堆栈起始地址为60H 　　CLR P1.0 ；P1.0输出低电平，使LED1点亮 　　ACALL　DELAY ；调用延时子程序 　　SETB　　P1.0 ；P1.0输出高电平，使LED1熄灭 　　CLR　　 P1.1 ；P1.1输出低电平，使LED2点亮 　　ACALL　DELAY ；调用延时子程序 　　SETB　　P1.1 ；P1.1输出高电平，使LED2熄灭 　　CLR　　 P1.2 ；P1.2输出低电平，使LED3点亮 　　ACALL　DELAY ；调用延时子程序 　　SETB　　P1.2   ；P1.2输出高电平，使LED3熄灭 　　CLR　　 P1.3 ；P1.3输出低电平，使LED4点亮 　　ACALL　DELAY ；调用延时子程序 　　SETB　　P1.3 ；P1.3输出高电平，使LED4熄灭 　　CLR　　 P1.4 ；P1.4输出低电平，使LED5点亮 　　ACALL　DELAY ；调用延时子程序 　　SETB　　P1.4 ；P1.4输出高电平，使LED5熄灭 　　CLR　　 P1.5 ；P1.5输出低电平，使LED6点亮 　　ACALL　DELAY ；调用延时子程序 　　SETB　　P1.5 ；P1.5输出高电平，使LED6熄灭 　　CLR　　 P1.6 ；P1.6输出低电平，使LED7点亮 　　ACALL　DELAY ；调用延时子程序 　　SETB　　P1.6 ；P1.6输出高电平，使LED7熄灭 　　CLR　　 P1.7 ；P1.7输出低电平，使LED8点亮 　　ACALL　DELAY ；调用延时子程序 　　SETB　　P1.7 ；P1.7输出高电平，使LED8熄灭 　　ACALL　DELAY ；调用延时子程序 　　AJMP　 START ；8个LED流了一遍后返回到标号START处再循环 　　DELAY：　 ；延时子程序 　　MOV R0，#255　　；延时一段时间 　　D1： MOV R1，#255 　　DJNZ R1，$ 　　DJNZ R0， 【单片机流水灯设计】 单片机在各种电子设备中广泛应用，而流水灯作为单片机学习的经典实验，能够帮助初学者理解单片机控制硬件的基本原理。本设计使用了AT89C51这款8位单片机，它是Atmel公司生产的一款低电压、高性能的CMOS芯片，内置4KB闪存、128B RAM以及32个I/O口线，无需外部扩展存储器即可工作。通过连接8个LED和单片机的P1口，构建了一个简单的单片机最小应用系统。 在硬件组成方面，该流水灯设计包括8个发光二极管、单片机、晶振、复位电路和电源。每个LED与P1口的某一位对应，当该位电平为低时，对应的LED亮起；电平为高则熄灭。为了达到流水灯效果，需要在控制LED亮灭之间加入适当的延时，以利用人眼的视觉暂留效应。 软件编程是实现流水灯功能的关键。这里介绍了一种位控法，采用顺序程序结构，逐个控制P1口的每一位。程序从0000H地址开始执行，首先设置堆栈指针SP，然后依次控制P1.0到P1.7的电平，通过调用延时子程序实现间隔，使得LED依次亮起和熄灭。延时子程序通常通过循环计数实现，这里使用R0和R1两个寄存器进行递减计数，以达到所需时间的延迟。 在编程中，我们看到程序首先将P1.0设为低电平，使LED1亮起，然后延时，再将其设为高电平使其熄灭，接着对P1.1至P1.7进行相同的操作。当P1.7熄灭后，再次调用延时子程序，然后返回到START位置，循环执行，形成流水灯效果。 这个设计展示了如何使用单片机AT89C51进行基本的硬件控制，并通过位控法实现流水灯的软件编程。对于初学者而言，这种实践性很强的学习方式有助于深入理解单片机的工作原理和编程技巧，是通往单片机应用领域专业技能的坚实一步。通过这样的项目，不仅可以提高编程能力，还能锻炼硬件设计和调试能力，是单片机学习过程中的重要实践环节。