项目4 LED广告灯设计

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项目4

LED广告灯设计

★ 知识目标： 1. 单片机I/O端口及端口的基本应用；

2. 单片机C语言的基本结构及设计方法；3. 程序对单片机端口的控制方法。 ★ 能力目标：

1. 能根据设计任务要求编制程序流程图，理解程序对发光二极管的控制 原理；2. 会利用绘制流水广告灯电路原理图；

3. 会用keil C51软件对源程序进行编译调试及与protues软件联调，实 现电路仿真。

《单片机C语言应用技术与实践》张永格 何乃味主编

北京交通大学出版社

2009年6月

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任务1 流水广告灯的设计

广告灯是一种常见的装饰，常用于街上的广告 及舞台装饰等场合。最简单的流水广告灯就是 各个灯依次发光。本任务利用AT89S51单片机 来实现这一功能。 1.1 提出任务 用AT89S51的P1口做输出口，接八只发光二极 管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8,编 写程序，使发光二级管循环点亮，时间间隔为 0.2s。即刚开始时D1点亮，延时0.2s后，接着 是D2点亮，接着依次点亮D3、D4、D5、D6、 D7、D8,然后再点亮D7、D6、D5、D4、D3、 D2、D1,重复循环。《单片机C语言应用技术与实践》张永格 何乃味主编 北京交通大学出版社 2009年6月

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任务1 流水广告灯的设计

1.2 分析任务 1.硬件电路设计 电路组成。这里选择具有内部程序存储 器的AT89S51单片机作为控制电路，其P1 口接8个发光二极管(LED)和8个限流电 阻，硬件电路原理图如图4.1所示。

《单片机C语言应用技术与实践》张永格 何乃味主编

北京交通大学出版社

2009年6月

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任务1 流水广告灯的设计

电路分析。要使LED点亮，则P1口的对应端子 输出低电平，即P1.0=0时，D1亮。一般情况 下，驱动LED的电流约10mA左右，而LED本身的 压降为2V。当P1.0输出为低电平时，输出为0V, 则流经D1的电流为，为了在仿真实验中让LED 更亮一些，在这里取限流电阻为100Ω 。相反， 当P1.0输出为高电平时，输出电压为5V,则流 经D1的电流为0mA,D1不亮(熄灭),即P1.0 =1时，D1不亮(熄灭)。

《单片机C语言应用技术与实践》张永格 何乃味主编

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任务1 流水广告灯的设计

《单片机C语言应用技术与实践》张永格 何乃味主编

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任务1 流水广告灯的设计

2.软件设计思路 P1口输出电平分析。在图3.1中，P1口的每一位 都接有一个LED,要实现流水灯功能，就是要 让各个LED依次点亮一段时间，再熄灭一段时 间，然后再点亮下一个LED一段时间，然后再 熄灭一段时间，如此循环。换句话来说，就是 让P1口周而复始地输出高电平和低电平，要实 现这一功能，最简单和最直接的方法是依次将 数据送往P1

口，每送一个数据延时一段时间。 根据上述分析，我们列出一个功能表，如表4-1 所示。《单片机C语言应用技术与实践》张永格 何乃味主编 北京交通大学出版社 2009年6月

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任务1 流水广告灯的设计

《单片机C语言应用技术与实践》张永格 何乃味主编

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任务1 流水广告灯的设计

从表4-1可以看出，要实现设计任务功能，P1 口输出的8个数据分别是11111110B、 11111101B、11111011B、11110111B、 11101111B、11011111B、10111111B、 011111111B,转化成十六进制分别是0xfe、 0xfd、0xfb、0xf7、0xef、0xdf、0xbf和0x7f。 送完这8个数据后再反过来送011111111B 、 10111111B、11011111B、11101111B、 11110111B、11111011B、11111101B、 11111110B,转化成十六进制分别是0x7f 、 0xbf 、0xdf、0xef、0xf7、0xfb、0xfd和0xfe。 送完后从头开始循环。《单片机C语言应用技术与实践》张永格 何乃味主编 北京交通大学出版社 2009年6月

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任务1 流水广告灯的设计

如何采用单片机C语言编程实现数据从输出P1 口呢？从这些数据来看，有这么一个规律，D1 至D8依次点亮时，就是数据中的二进制0的位 置依次往左移动了1位，D8至D1依次点亮时， 就是往右依次移动1位。在单片机C51中，要直 接实现数据的这种计算是不容易的，如果将数 据的所有二进制取反后，D1至D8依次点亮时 的数据就变成了：0x01、0x01、0x04、0x08、 0x10、0x20、0x40、0x80,也就是后一个数是 在前一个数的基础上乘以2(或者直接左移1 位)。

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任务1 流水广告灯的设计

根据前面分析，实现任务的思路是：程 序开始时，给某一个变量赋初始值0x01, 并从端口输出反码，延时一段时间后， 让显示变量左移1位，再次输出反码并延 时，直到输出所有左移数据为止，接下 来就实现右移数据输出完毕，再次重复 整个过程。

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任务1 流水广告灯的设计

延时程序编写。单片机程序的延时有两种，一 种是软件延时，一种是硬件延时，在这里我们 重点讨论软件延时。当系统加电后，单片机就 开始工作，按照设计的程序开始运行(也称执 行指令)。单片机执行一条指令要花一定的时 间，那么单片机执行一条指令的执行时间成为 指令周期。指令周期是以机器周期为单位的。 MCS-51单片机规定，一个机器周期为单片机 振荡器的12个振荡周期。如果单片机时钟电路 中的晶振频率为12MHz,则一个机器周期为 1us。

《单片机C语言应用技术与实践》张永格 何乃味主编

北京交通

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任务1 流水广告灯的设计

单片机的指令运行速度是很快的，要想在端口 获得一定的延时时间，就要编写程序，使单片 机运行设计程序产生时间延迟。 任务中要求获得0.2s的时间长度，当单片机的 指令周期是1us时，0.2s就是1us的200 000倍。 在程序编写中常用循环语句来完成计数和时间 延迟，从而获得需要的延时时间。

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任务1 流水广告灯的设计 采用单片机C语言编写的一个0.2s延时程序如下： void delay02s(void) // 定义延时0.2s函数 { unsigned char i,j,k; // 声明3个无符号字符型变量i、j、k for(i=2;i>0;i--) // 外循环2次，每次约0.1s,延时0.2s {for(j=200;j>0;j--)

// 外循环200次，每次约0.5ms,延时0.1s

{ for(k=250;k>0;k--) // 内循环250次，每次约2us,延时05ms {;} // 里面的循环的循环体什么也不做，但每次循环延时2us } } }

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任务1 流水广告灯的设计 上述程序可以简化为： void delay02s(void) { unsigned char i,j,k; for(i=2;i>0;i--) for(j=200;j>0;j--) for(k=250;k>0;k--); } 整个子程序延时为：2us×250×200×2=200 000us=0.5s

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◇ 思考： 如将延时改为1s,该怎样修改 程序呢？

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任务1 流水广告灯的设计 1.3 源程序编写 根据程序流程图编写的源程序如下： // lsd4-1.c # include "reg51.h" // 包含头文件 #define uchar unsigned char // 定义uchar为无符号数据类型 void delay02s(void) // 延时0.2s函数 { unsigned char i,j,k; for ( i=2;i>0;i-- ) for (j=200;j>0;j-- ) for (k=250;k>0;k-- ); } void main (void) // 主函数

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任务1 流水广告灯的设计 { uchar i,j; while (1) { j=0x01; for(i=0;i<8;i++) { P1= ~ j; delay02s( ); j= j<<1; } j=0x80; for (i=0;i<8;i++) // 定义变量 // 死循环 // j初始化为0x01,左移初始值 // for循环语句，完成8个循环 // 对变量j 中的值按位取反后，从P1口输出 // 延时0.2s // 左移1位 // 设置右移初始值j为0x80

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任务1 流水广

告灯的设计

{ P1= ~ j; delay02s( ); j= j>>1; } } }

// 右移1位

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任务1 流水广告灯的设计

1.4 程序调试与电路仿真 运行C语言编辑软件，在编辑区中输入上 面的源程序，并以“lsd4-1.c”为文件名存 盘。 运 行 Keil C51 , 然 后 建 立 一 个 “ lsd41.uv2”的工程项目。把源程序文件“lsd41.c”添加到工程项目中，进行编译，得到 目标代码文件“lsd4-1.hex”。

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任务1 流水广告灯的设计

运行Proteus,在编辑窗口中绘制如图4.1所示 的电路图并存盘。然后选中单片机AT89s51, 左键点击AT89s51,出现如图4.2所示的对话框， 在Program File后面的 “ ”按钮，找到刚 才编译好的“lsd4-1.hex”文件，然后点击“OK” 就可以进行仿真了。点击模拟调试按钮的运行 按钮“”,进入调试状态。此时可看到D1点亮， 延时0.2s后，接着是D2点亮，接着依次点亮D3、 D4、D5、D6、D7、D8,然后再点亮D7、D6、 D5、D4、D3、D2、D1,重复循环。

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任务1 流水广告灯的设计

图4.2 加载hex文件对话框

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/32zm.html