LED流水灯单片机的设计运用

1、LED流水灯单片机的设计运用摘要：本文介绍了交通灯及数码管的软硬件设计过程，重点给出了其软件编程的 思想方法，以期给单片机学习者以启发。当今时代是一个新技术层出不穷的时代， 在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的 控制系统，正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代关键词：MCS51单片机、LED流水灯第一章 概述1.1选题背景亮丽实用的广告牌可以给我们的生活添加光彩、可以给店铺招揽生意。传统的广告牌都是固定的汉字，并且时间长了会掉色，使汉字模糊难认，这给我们的 生活带来很多的不便。尤其是到了晚上传统的广告牌就失去了作用。因此我们需 要一种造价低廉、使用方便、

2、可以发光、可以方便改变汉字且比较耐用的电子显 示广告牌。1.2硬件组成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4.255.50V的电压工作范围和 024MHz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

3、必要的软件组 成的单个单片机1.3设计过程及工艺要求一、基本功能 可以发光 可以滚动 可以用电脑改变汉字二、主要技术参数 单片机选择AT89C51 LCD显示器选择 SMG12864或 AMPIRE12& 64 晶振选择12MHz 两个输出电容选择30pF 两个外围电阻选用 10K和100 Q第二章系统的总体设计2.1系统设计本设计是基于51单片机的LCD汉字滚动显示，该设计是以 AT89C51基本系 统为核心的一套应用系统，其中包括单片机、复位电路、外围电路、显示电路、 系统软件等部分的设计。见图2.1所示：图2.1系统总体框图2.2芯片AT89C51介绍AT89C51是一种带 4K字节闪存

4、可编程可擦除只读存储器(FPEROFlash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能CMOS 8位微处理器,该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制 造，与工业标准的 MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。AT89C51的实物图如2.2所示。P1. 0 12 4Qb vccPl. 1 2393 P0. O/ADOP仁2 3389 F0.1/iDlF1. 3 4379 P0. 2/AD2P1.4 536P0. 3/AD3P1. 5

5、 6359 P0. 4/AE4F1.6 7343 P0. 5/AD5P1. 7 $鶉1 P0,6/AD6RESET C3329 P0. 7/AD7RUE/F3. 0 1031J EA/VppTKE/P3.1 1130ALE/PEOGINT0/F3.2 1229PSEUIKT1/P3. 3 132S1 P2. 7/AE15T0/P3. 4 14279 P2 6/AD14T1/P3. 515269 F2. 5/AD13WP3.6 16259 P2.4/AD12RD/P3. 7IT249 F2.3/AD11KTAL2 IB2S3 P2. 2/AD1OXTAL1 19220 F2. 1/AD9PDIF

6、ss 2021F2. 0/1D8图2.2 AT89S52芯片引脚图AT89C51具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM 32位I/O 口线， 看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中 断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89C5何降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU亭止工作，允许RAM 定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。2. 2. 1引脚功能介绍VCC :供电电压。GND :接地。P0 口： P0 口

7、为一个8位漏级开路双向I/O 口，每脚可吸收8TTL门电流。当 P0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/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输 入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。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 口作为第八位地址接收。P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻

8、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。并因此作为输入时，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。P2 口当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。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

9、“ 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AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚备选功能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 T0 （记时器0外部输入）P3.5 T1 （记时器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。RST:复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST

10、脚两个机器周期的高电平时间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节。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。/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

11、 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。/EA/VPP :当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器 (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)。XTAL1 :反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2来自反向振荡器的输出。2. 2. 2振荡器特性：XTAL1和 XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为 片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡

12、均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2 应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。第三章、LCD显示器的作用原理3.1 LCD的定义及作用LCD液晶显示器是Liquid Crystal Display 的简称，LCD的构造是在 两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电 线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。比 CRT要好的多，但是价钱较其稍贵。LCD主要应用于电脑的显示屏，随着电子技术的发展越来越多的手写手机也大量使用LCD做显示屏，还有一些广

13、告牌、标语栏等也都用LCD来显示。3.2 LCD显示器的工作原理从液晶显示器的结构来看，无论是笔记本电脑还是桌面系统，采用的LCD显示屏都是由不同部分组成的分层结构。LCD由两块玻璃板构成，厚约1mm其间由包含有液晶材料的5卩m均匀间隔隔开。因为液晶材料本身并不发光，所以 在显示屏两边都设有作为光源的灯管，而在液晶显示屏背面有一块背光板（或称 匀光板）和反光膜，背光板是由荧光物质组成的可以发射光线， 其作用主要是提 供均匀的背景光源。背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万液晶液 滴的液晶层。液晶层中的液滴都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在

14、玻璃板与液晶材料之间是透明的电极， 电极分为行 和列，在行与列的交叉点上，通过改变电压而改变液晶的旋光状态， 液晶材料的 作用类似于一个个小的光阀。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。 当LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进 行有规则的折射，然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。液晶显示技术也存在弱点和技术瓶颈，与CRT显示器相比亮度、画面均匀度、 可视角度和反应时间上都存在明显的差距。 其中反应时间和可视角度均取决于液 晶面板的质量，画面均匀度和辅助光学模块有很大关系。对于液晶显示器来说，亮度往往和他的背板光源有关。背板光源越亮，整个 液晶显示

15、器的亮度也会随之提高。 而在早期的液晶显示器中，因为只使用2个冷 光源灯管，往往会造成亮度不均匀等现象，同时明亮度也不尽人意。一直到后来 使用4个冷光源灯管产品的推出，才有很大的改善。信号反应时间也就是液晶显示器的液晶单元响应延迟。 实际上就是指的液晶 单元从一种分子排列状态转变成另外一种分子排列状态所需要的时间， 响应时间 愈小愈好，它反应了液晶显示器各像素点对输入信号反应的速度， 即屏幕由暗转亮或由亮转暗的速度。响应时间越小则使用者在看运动画面时不会出现尾影拖拽 的感觉。有些厂商会通过将液晶体内的导电离子浓度降低来实现信号的快速响 应，但其色彩饱和度、亮度、对比度就会产生相应的降低，甚至产

16、生偏色的现象。 这样信号反应时间上去了，但却牺牲了液晶显示器的显示效果。有些厂商采用的 是在显示电路中加入了一片IC图像输出控制芯片，专门对显示信号进行处理的 方法来实现的。IC芯片可以根据VGA输出显卡信号频率，调整信号响应时间。 由于没有改变液晶体的物理性质，因此对其亮度、对比度、色彩饱和度都没有影响，这也是为什么华硕、三星、LG等技术型厂商的液晶产品画面效果更好的 原因，但是这种方法的制造成本也相对较高。由上便可看出，液晶面板的质量并不能完全代表液晶显示器的品质， 没有出 色的显示电路配合，再好的面板也不能做出性能优异的液晶显示器。随着LCD产品产量的增加、成本的下降，液晶显示器会大量普及。第四章、总结这次毕业设计给我的感受很深刻，使我第一次系统全面的回顾了在校三年所 有的课程：模拟电路、数字电路、编程、电子 EDA等等。从中我还体会到了所学 理论知识的重要性：知识掌握得越多，设