基于单片机的花样流水灯设计

胡益祥 彭森

摘 要：现如今社会，各种的高新技术层出不穷，各种高科技技术日新月异，特别是在电子技术这个领域里面的自动化智能控制技术，分立元件和数字集成逻辑电路所组成的控制系统，正在以无与伦比的速度被单片机智能控制系统所取代，单片机的体积很小，造价便宜，功能强大，应用的方面很大等各种优势。由此可见，在自动控制和智能控制中的核心就是由单片机所构成的，现如今单片机的学习高潮在工厂，事业单位以及学校里面都是一个需要学习的非常重要的方。随着社会在进步，各种技术也在不断更新，单片机的技术与我们的生活密切相关，它的应用非常广泛，在日常生活，科学的工作领域，已经是一个发展得相当成熟的技术，本次设计重点介绍了我的设计思想以及对于单片机的使用。

关键词：AT89C5151单片机；流水灯；智能控制

1 引言

历史上LED灯开始出现于二十世纪六十年代初期，并且LED灯的优势非常多，比如耗电量低、使用的寿命相对于传统的照明器具长、抗震动效果好等优点，中国在LED产业，已经十分的成熟，并且在国内的产业链已经相当的完整，可以说是应用非常广泛，特别是现中国的半导体产业的发展十分良好，这也间接的导致LED灯的技术趋于一个良好的发展趋势，在中国的照明领域，具有已经占据了其独特的地位，特别是在户外照明应用领域，可以称得上是龙头老大。

中国科学技术部2003通过863计划支持的LED灯的发展。.LED灯相对于老旧的白炽灯耗能可以说是大大的减少了不少。虽然现在LED等主要还是使用在广告牌等等的彩灯上面，在日常的照明中很少用到LED灯，可是随着这个发展的趋势，在不久的将来肯定会有一个质的飞越。但是既然LED灯用含有如此巨大的发展前景，那么它的控制端也肯定需要功能非常强大，而AT89C51单片机刚好具有这种功能，并且价格低，功耗低，以是利用AT89C51单片机格外适宜。

AT89C51单片机的控制非常的精确，稳定，对于我这次这个花样流水灯的控制因为是同时控制多个LED灯，所以需要的精度非常高，控制稳定，并且AT89C51单片机其价格非常低廉，使用很普遍。并且在二十世纪人类已经步入了一个智能控制化的时代，智能控制的使用非常普遍，而其中单片机就是其中使用最为广泛的控制核心技术。

LED是要根据其功率大小提供不同的运行的电流，这并不是其启动的电流，而是工作的，一般小功率（草帽型）的单只电流应小于20mA；一般用到16mA即可；而大功率（1W的）则需要350mA的工作电流。而此次我们所选择的就是20mA的启动电流，把32个此类的LED焊接成为一个心形，主要是通过延时程序控制LED灯的闪烁，中药师通过内部程序控制，不需要人员的外部控制。

这个LED心形流水灯是通过AT89C51控制的。LED灯处于低电平的位置，那么I/O口置零了就会亮，置一就会灭，我的设计就是控制I/O口的电平状态以及一个延时的才程序来实现LED灯的各种的图形的变换。

这次设计的主要内容就是控制LED灯的闪烁，以及运用延时程序形成我所需要的特定的图形。

2 系统方案选择

本设计一开始选择了有两个芯片，一个就是ATC9851，还有一个就是ARM系列的芯片，其实总的比较起来ARM系列的芯片的使用的处理能力相对于AT89C51的能力要强得多，可是成本相当的高，并且对于我的这个设计来说其实单片机的处理能力已经足够了。

我们在下面这图看看，单片机里面的处理能力对于此设计来说完全是绰绰有余的MCS-51系列单片机里面使用模块式结构，其构造框图如图1所示。

MCS-51系列单片机主要由以下几个部分经过片内的总线连接起来而成：中央处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM）、并行输入/输出口（P0口～P3口）、串行口、定时器/计数器、中断控制、总线控制及时钟电路。根据上面所以我就选择了AT89C51作为我的总的控制芯片。

3 电路设计

3.1 单片机电路设置

本文将AT89C51单片机P1.0端口在一个较低的状态，然后你可以让LED1点亮。是以，只要我们能搞控制每一个P口的电品的高低就可以控制其亮与灭，那么我们就可以这样做成流水灯了。除此之外我们还应该注意到一个特别重要的一点，单片机的每一条的指令的运行时间是非常的短暂的但是人的眼睛的感觉有一定的延时，如果闪烁太快，眼睛感觉不到我们设计流水灯的延时的时候应注意的是将时间可以延长一点，或者我们看不到“流水”效果。在设计电路的时候我所想的就是通过晶振给电路供应一个时钟的脉冲以达到延时的效果给脉冲的晶振的旁边给上两个电容，那兩个电容主要是起的就是一个稳压的作用。

3.2 外部总线构成

所谓总线，连接微控制器和一组公共信号线的外部设备。当系统需要扩大，微控制器必须与一定数量的外部设备和外设的连接。若是分别用不同的路线和CPU跟每个部件的外围每个设备连接那么连线将会特别的复杂，甚至难以完成。通常用一组线来简化电路和系统结构，然后利用相应的接口电路连接各种外部设备，外部设备和外设的扩展总线结构。但同一的总规则能够让不同设备间的互连更简易。使用片外引脚所组建的MCS-51系列单片机的三总线结构。单片机的引脚除电源端VCC、接地端VSS、复位端RST、晶振接入端XTAL1和XTAL2、通用I/O口的P1.0～P1.7之外，其余的引脚都是为实现系统扩展而设置的。

3.3 单片机的复位

复位是单片机的初始化操作，其主要功能是将程序计数器PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化外，当程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，也须重新启动单片机，使其复位。复位后，在这个的p3-p0 FFH管口，为07H堆栈指针的值但SBUF价值无法确定，在专用寄存器和PC值其余00H。记着这些特别功能寄存器的复位形态，让我们能够熟练使用单片机把应用程序变得更简洁是非常有用的。

4 结束语

在硬件电路的设计期间，我对于电阻，晶振的选择也是通过了认真思考与查询了很多的资料，对于这些器件的性能也当作是一个复习的过程，有了一个更加深刻的了解，让我对于基础的知识也有了一个很大的巩固，使我在对于以后找工作的时候有了一个很大的帮助，所以让我觉得这次电路设计其实就是一个对于以前学过的知识的一个回顾与总结然后熟练使用的过程。硬件电路弄出来后，虽然电路不是特别的难，但也是我一点一滴弄出来的。我想我把我以前学的利用到实际的运用中，然后了成果这也是对我以前的学习的东西的一种肯定。本设计让我学会了面对困难如何去面对应该保持一个什么样的心态，对我以后有一个特别大的帮助。

参考文献

[1]周向红.51系列单片机应用与实践教程[M].北京：北京航天航空大学出版社，2005年9月.

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[3]张家生.电机原理与拖动基础[M].北京：北京邮电大学出版社，2006年12月.

[4]马淑华，王凤文，张美金.单片机原理与接口技术[M].北京：北京邮电大学出版社，2007年6月.

[5] 顾德英，张健，马淑华.计算机控制技术[M].北京：北京邮电大学出版社，2006年10月.

作者简介

胡益祥，邵阳学院信息工程学院电子科学与技术专业学生