軟件實(shí)踐報(bào)告閃爍燈

工程實(shí)踐設(shè)計(jì)說明書計(jì)算機(jī)工程實(shí)踐設(shè)計(jì)說明書PAGE17摘要工程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是為了學(xué)生能夠更好地鞏固和實(shí)踐所學(xué)專業(yè)知識(shí)而設(shè)置的，在本次工程實(shí)踐中，我們進(jìn)行嵌入式C語言編寫并且用Proteus仿真機(jī)完成仿真，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的閃爍燈。本系統(tǒng)以AT-51系列中的8051單片機(jī)最小系統(tǒng)為核心，以兩個(gè)按鈕控制實(shí)現(xiàn)8路的發(fā)光二極管的變換閃爍。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)說明重點(diǎn)介紹了如下幾方面的內(nèi)容：1）基于單片機(jī)的閃爍燈的基本功能，同時(shí)對(duì)發(fā)光二極管的原理也進(jìn)行了簡要的闡述；2）介紹了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、給出了系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖，并對(duì)其進(jìn)行了功能模塊劃分及所采用的元器件進(jìn)行了詳細(xì)說明；3）對(duì)系統(tǒng)各功能模塊的軟、硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)說明。關(guān)鍵詞：AT-518051單片機(jī)外圍電路閃爍燈Proteus目錄目錄第一章緒論 11.1課題簡介 11.2設(shè)計(jì)目的 11.3設(shè)計(jì)任務(wù) 21.4章節(jié)安排說明 2第二章閃爍燈系統(tǒng)簡介 32.1單片機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 32.2閃爍燈系統(tǒng)簡介 4第三章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及主要器件簡介 63.1閃爍燈系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu) 63.2AT-51系列單片機(jī)簡介 63.3其它器件簡介 10第四章閃爍燈系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 124.18051基本電路設(shè)計(jì) 124.2閃爍燈系統(tǒng)原理圖 134.3程序流程圖 144.4程序代碼 144.5Proteus模擬仿真 16參考文獻(xiàn) 19計(jì)算機(jī)工程實(shí)踐設(shè)計(jì)說明書計(jì)算機(jī)工程實(shí)踐設(shè)計(jì)說明書PAGE18第一章緒論1.1課題簡介隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場(chǎng)合可以看到閃爍的彩燈。LED彩燈由于其豐富的燈光色彩，低廉的造價(jià)以及控制簡單等特點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，用彩燈來裝飾已經(jīng)成為一種時(shí)尚。但目前市場(chǎng)上各式樣的LED彩燈控制器大多數(shù)用全硬件電路實(shí)現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能單一，這樣一旦制作成品只能按照固定的模式閃亮，不能根據(jù)不同場(chǎng)合、不同時(shí)間段的需要來調(diào)節(jié)亮燈時(shí)間、模式、閃爍頻率等動(dòng)態(tài)參數(shù)。這種彩燈控制器結(jié)構(gòu)往往有芯片過多、電路復(fù)雜、功率損耗大等缺點(diǎn)。此外從功能效果上看，亮燈模式少而且樣式單調(diào)，缺乏用戶可操作性，影響亮燈效果。因此有必要對(duì)現(xiàn)有的彩燈控制器進(jìn)行改進(jìn)。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多的計(jì)算機(jī)。現(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有。手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有單片機(jī)1-2部單片機(jī)。而個(gè)人電腦中也會(huì)有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作。汽車上一般配備40多部單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺(tái)單片機(jī)在同時(shí)工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過PC機(jī)和其他計(jì)算的總和，甚至比人類的數(shù)量還要多。1.2設(shè)計(jì)目的課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生在學(xué)習(xí)完本門課后綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)，解決實(shí)際工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用問題的能力的重要環(huán)節(jié)。通過課程設(shè)計(jì)，熟悉和掌握單片機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)的方法、原理、設(shè)計(jì)步驟。熟練掌握單片機(jī)系統(tǒng)與接口擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)方法，熟練應(yīng)用匯編語言編寫應(yīng)用程序和實(shí)際設(shè)計(jì)中的硬軟件調(diào)試方法和步驟。不僅要培養(yǎng)學(xué)生事實(shí)求是和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)本門課學(xué)習(xí)的情況，更要培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中查閱資料，撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告表達(dá)設(shè)計(jì)思想和結(jié)果的能力。通過本次工程實(shí)踐，運(yùn)用單片機(jī)原理與接口技術(shù)所學(xué)知識(shí)及查閱相關(guān)資料，完成閃爍燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，達(dá)到理論知識(shí)與實(shí)踐更好結(jié)合、提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和設(shè)計(jì)能力的目的。通過本次設(shè)計(jì)訓(xùn)練，可以使我們?cè)诨舅悸泛突痉椒ㄉ蠈?duì)基于AT-51單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一個(gè)比較感性的認(rèn)識(shí)，并具備一定程度的設(shè)計(jì)能力。1.3設(shè)計(jì)任務(wù)在本次工程實(shí)踐中，主要完成如下方面的設(shè)計(jì)任務(wù)：1）簡要綜述單片機(jī)技術(shù)發(fā)展的國內(nèi)外現(xiàn)狀；2）掌握AT-51系列某種產(chǎn)品（例如8051）的最小電路及外圍擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)方法；3）了解單片機(jī)閃爍燈的功能及工作過程；4）完成主要功能模塊的硬件電路設(shè)計(jì)及必要的參數(shù)確定；5）用一種計(jì)算機(jī)繪圖軟件完成原理電路的繪制；6）完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書（頁數(shù)不低于10頁）。1.4章節(jié)安排說明整個(gè)設(shè)計(jì)總共分為四個(gè)章節(jié)，第一章是前言部分，主要介紹了設(shè)計(jì)閃爍燈系統(tǒng)的意義、目的及主要內(nèi)容；第二章簡要介紹了單片機(jī)發(fā)展的國內(nèi)外現(xiàn)狀以及閃爍等系統(tǒng)的簡要介紹第三章是系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)階段，這一部分主要介紹了系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，繪制出系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖。另外，對(duì)AT-51單片機(jī)及系統(tǒng)中其他器件進(jìn)行簡要介紹。第四章是系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，對(duì)8051基本電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行簡要的介紹，并補(bǔ)充了閃爍等系統(tǒng)原理圖附加程序流程圖以及程序代碼。計(jì)算機(jī)工程實(shí)踐設(shè)計(jì)說明書第二章閃爍燈系統(tǒng)簡介2.1單片機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)：低功耗CMOS化；微型單片化；主流與多品種共存；單片機(jī)從8位、16位到32位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有與主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補(bǔ)，為單片機(jī)的應(yīng)用提供廣闊的天地?？v觀單片機(jī)的發(fā)展過程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，大致有：1）CPU的改進(jìn)采用雙CPU結(jié)構(gòu)，以提高處理能力。例：Rockwell公司的R6500/21和R65c29增加數(shù)據(jù)總線寬度例：NEC公司的uPD-7800將ALU作成16位運(yùn)算部件，內(nèi)部采用16位數(shù)據(jù)總線。采用流水線結(jié)構(gòu)，具有很高的運(yùn)算速度。串行總線結(jié)構(gòu)I2C和DDB三條數(shù)據(jù)總線代替現(xiàn)行的8位數(shù)據(jù)總線，從而大量減少單片機(jī)引線，降低成本。例：非力普公司的MAB8420、SCC83C512）存儲(chǔ)器的發(fā)展主要解決容量、ROM的易寫、不丟以及軟件保密等。3）片內(nèi)I/O的狀況一般單片機(jī)都有較多并行口，以滿足外圍設(shè)備、芯片擴(kuò)展電路的需求，中高檔機(jī)還配有串口，以滿足多機(jī)通訊功能要求。（1）傳感器接口；(2)各種工業(yè)對(duì)象的電氣接口；（3）驅(qū)動(dòng)的功率接口；（4）人機(jī)對(duì)化接口；（5）通訊網(wǎng)絡(luò)接口。

高速I/O能力、中斷處理能力、A/D、D/A的速度和精度、位操作能力、功率驅(qū)動(dòng)能力、程序運(yùn)行監(jiān)控能力、信號(hào)實(shí)時(shí)處理能力等。4）片內(nèi)集成更多的外圍功能器件。A/D、D/A、DMA控制器、頻率合成器、聲音發(fā)生器、譯碼驅(qū)動(dòng)器、CRT控制器等。5）半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展集成度提高（0.6um工藝）低功耗化（CMOS）總之將向高性能、高可靠性、網(wǎng)絡(luò)化、低電壓、低功耗、低噪音、低成本的方向發(fā)展。單片機(jī)未來的發(fā)展方向預(yù)計(jì)如下：1）低功耗CMOS化

AT-51系列的8051推出時(shí)的功耗達(dá)630mW，而現(xiàn)在的單片機(jī)普遍都在100mW左右，隨著對(duì)單片機(jī)功耗要求越來越低，現(xiàn)在的各個(gè)單片機(jī)制造商基本都采用了CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。象80C51就采用了HMOS(即高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)和CHMOS(互補(bǔ)高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。CMOS雖然功耗較低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而CHMOS則具備了高速和低功耗的特點(diǎn)，這些特征，更適合于在要求低功耗象電池供電的應(yīng)用場(chǎng)合。所以這種工藝將是今后一段時(shí)期單片機(jī)發(fā)展的主要途徑。2）微型單片化

現(xiàn)在常規(guī)的單片機(jī)普遍都是將中央處理器(CPU)、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(RAM)、只讀程序存儲(chǔ)器(ROM)、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時(shí)電路、時(shí)鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強(qiáng)型的單片機(jī)集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PMW(脈寬調(diào)制電路)、WDT(看門狗)、有些單片機(jī)將LCD(液晶)驅(qū)動(dòng)電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機(jī)包含的單元電路就更多，功能就越強(qiáng)大。甚至單片機(jī)廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機(jī)芯片。

此外，現(xiàn)在的產(chǎn)品普遍要求體積小、重量輕，這就要求單片機(jī)除了功能強(qiáng)和功耗低外，還要求其體積要小?，F(xiàn)在的許多單片機(jī)都具有多種封裝形式，其中SMD(表面封裝)越來越受歡迎，使得由單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。3）主流與多品種共存

現(xiàn)在雖然單片機(jī)的品種繁多，各具特色，但仍以8051為核心的單片機(jī)占主流，兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有PHILIPS公司的產(chǎn)品，ATMEL公司的產(chǎn)品和中國臺(tái)灣的Winbond系列單片機(jī)。所以C8051為核心的單片機(jī)占據(jù)了半壁江山。而Microchip公司的PIC精簡指令集(RISC)也有著強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，中國臺(tái)灣的HOLTEK公司近年的單片機(jī)產(chǎn)量與日俱增，與其低價(jià)質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢(shì)，占據(jù)一定的市場(chǎng)分額。此外還有MOTOROLA公司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專用單片機(jī)。在一定的時(shí)期內(nèi)，這種情形將得以延續(xù)，將不存在某個(gè)單片機(jī)一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補(bǔ)，相輔相成、共同發(fā)展的道路。2.2閃爍燈系統(tǒng)簡介本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的閃爍燈是基于單片機(jī)的P0口控制的，以AT-51系列中的8051單片機(jī)最小系統(tǒng)為核心，以兩個(gè)按鈕控制實(shí)現(xiàn)8路的發(fā)光二極管的變換閃爍。通過對(duì)IO口高低電平，從而達(dá)到對(duì)LED等變化的控制。主要代碼編輯就是如何對(duì)IO口高低電平的編程，通過在數(shù)組存儲(chǔ)已編輯好的閃爍燈代碼，每次賦給P0口就能完成對(duì)閃爍燈燈的變化控制。第三章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及主要器件簡介3.1閃爍燈系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)根據(jù)前一章中閃爍燈系統(tǒng)的簡介可知，該閃爍燈系統(tǒng)主要有三部分組成：1）8051單片機(jī)基本電路部分；2）8051單片機(jī)外部程序與LED擴(kuò)展部分；3）LED燈顯示部分相應(yīng)框圖如圖3.1所示。AT--51單片機(jī)AT--51單片機(jī)最小系統(tǒng)按鍵LED燈電路圖3-1閃爍燈電路組成結(jié)構(gòu)框圖3.2AT-51系列單片機(jī)簡介AT-51系列單片機(jī)已有十多種產(chǎn)品，可分為兩大系列：51子系列和52子系列。51子系列主要有8051、8051、8751三種機(jī)型。它們的指令系統(tǒng)與芯片引腳完全兼容。它們的差別僅在于片內(nèi)有無ROM或EPROM。52子系列主要有8032、8052、8752三種機(jī)型。52子系列與51子系列的不同之處在于：片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器增至256字節(jié)；片內(nèi)程序存儲(chǔ)器增至8KB(8032無)；有3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，6個(gè)中斷源。其它性能均與51子系列相同。AT-51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖3.3所示。從圖3-3中可看出，AT-51單片機(jī)組成結(jié)構(gòu)中包含運(yùn)算器、控制器、片內(nèi)存儲(chǔ)器、4個(gè)I/O口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、振蕩器等功能部件。圖中SP是堆棧指針寄存器，PC是程序計(jì)數(shù)器，PSW是程序狀態(tài)字寄存器，DPTR是數(shù)據(jù)指針寄存器。圖3-2內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖圖3-2內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖所謂總線，就是連接系統(tǒng)中各擴(kuò)展器件的一組公共信號(hào)線。按照功能，通常把系統(tǒng)總線分為三組，即地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。AT-51系列單片機(jī)片外引腳可以構(gòu)成三總線結(jié)構(gòu)，所有的外圍芯片都通過這三總線進(jìn)行擴(kuò)展。1）地址總線（AddressBus,AB）地址總線用于傳送單片機(jī)送出的地址信號(hào)，以便進(jìn)行存儲(chǔ)單元和I/O端口的選擇。地址總線是單向的，只能由單片機(jī)向外發(fā)送信息。地址總線的數(shù)目決定了可直接訪問的存儲(chǔ)單元的數(shù)目。如有n位地址可以產(chǎn)生2n個(gè)連續(xù)地址編碼，因此，可訪問2n個(gè)存儲(chǔ)單元，即通常所說的尋址范圍為2n個(gè)地址單元。AT-51單片機(jī)存儲(chǔ)器擴(kuò)展最多可達(dá)64KB，即216個(gè)地址單元，因此，最多需16位地址。2）數(shù)據(jù)總線（DataBus,DB）數(shù)據(jù)總線用于單片機(jī)與存儲(chǔ)器之間或I/O端口之間傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)總線的位數(shù)與單片機(jī)處理數(shù)據(jù)的字長一致。AT-51單片機(jī)是8位字長，所以，數(shù)據(jù)總線的位數(shù)也是8位。數(shù)據(jù)總線是雙向的，可以進(jìn)行兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)傳送。圖3-3AT-51單片機(jī)引腳圖圖3-3AT-51單片機(jī)引腳圖外部引腳說明：(1)主電源引腳VCC(40腳)：接+5V電源正端。VSS(20腳)：接+5V電源地端。(2)外接晶體引腳XTAL1(19腳)：接外部石英晶體的一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳接地；對(duì)于CHMOS單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。(3)輸入/輸出引腳(1)P0口(39-32腳)：P0.0-P0.7統(tǒng)稱為P0口。在不接片外存儲(chǔ)器與不擴(kuò)展I/O口時(shí)，可作為準(zhǔn)雙向輸入/輸出口。在接有片外存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O口時(shí)，P0口分時(shí)復(fù)用為低8位地址總線和雙向數(shù)據(jù)總線。(2)P1口(1-8腳)：P1.0-P1.7統(tǒng)稱為P1口，可作為準(zhǔn)雙向I/O口使用。對(duì)于52子系列，P1.0與P1.1還有第二功能：P1.0可用作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的計(jì)數(shù)脈沖輸入端T2，P1.1可用作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部控制端T2EX。(3)P2口(21-28腳)：P2.0-P2.7統(tǒng)稱為P2口，一般可作為準(zhǔn)雙向I/O口使用；在接有片外存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O口且尋址范圍超過256字節(jié)時(shí)，P2口用作高8位地址總線。(4)P3口(10-17腳)：P3.0-P3.7統(tǒng)稱為P3口。除作為準(zhǔn)雙向I/O口使用外，還可以將每一位用于第二功能，而且P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。以下為控制線：(1)ALE/PROG(30腳)：地址鎖存有效信號(hào)輸出端。ALE在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)輸出兩個(gè)脈沖。在訪問片外程序存儲(chǔ)器期間，下降沿用于控制鎖存P0輸出的低8位地址；在不訪問片外程序存儲(chǔ)器期間，可作為對(duì)外輸出的時(shí)鐘脈沖或用于定時(shí)目的。但要注意，在訪問片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間，ALE脈沖會(huì)跳空一個(gè)，此時(shí)作為時(shí)鐘輸出就不妥了對(duì)于片內(nèi)含有EPROM的機(jī)型，在編程期間，該引腳用作編程脈沖PROG的輸入端。(2)PSEN(29腳)：片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，低電平有效。當(dāng)從外部程序存儲(chǔ)器讀取指令或常數(shù)期間，每個(gè)機(jī)器周期該信號(hào)兩次有效，以通過數(shù)據(jù)總線P0口讀回指令或常數(shù)。在訪問片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間，PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。(3)RST/VPD(9腳)：RST即為RESET，VPD為備用電源。該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時(shí)，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)回復(fù)到初始狀態(tài)。上電時(shí)，考慮到振蕩器有一定的起振時(shí)間，該引腳上高電平必須持續(xù)10ms以上才能保證有效復(fù)位。當(dāng)VCC發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時(shí)，該引腳可接上備用電源VPD(+5V)為內(nèi)部RAM供電，以保證RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。(4)EA/VPP(31腳)：EA為片外程序存儲(chǔ)器選用端。該引腳有效(低電平)時(shí)，只選用片外程序存儲(chǔ)器，否則單片機(jī)上電或復(fù)位后選用片內(nèi)程序存儲(chǔ)器.對(duì)于片內(nèi)含有EPROM的機(jī)型，在編程期間，此引腳用作21V編程電源VPP的輸入端。綜上所述，AT-51系列單片機(jī)的引腳可歸納為以下兩點(diǎn)：(1)單片機(jī)功能多，引腳數(shù)少，因而許多引腳都具有第二功能。(2)單片機(jī)對(duì)外呈現(xiàn)3總線形式，由P2、P0口組成16位地址總線；由P0口分時(shí)復(fù)用為數(shù)據(jù)總線；由ALE、PSEN、RST、EA與P3口中的INT0、INT1、T0、T1、WR、RD共10個(gè)引腳組成控制總線；由于是16位地址線，因此，可使片外存儲(chǔ)器的尋址范圍達(dá)到64KB。3.3其它器件簡介 發(fā)光二極管發(fā)光二極管簡稱為LED。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡寫為LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過管子的電流。限流電阻R可用下式計(jì)算：R＝（E－UF）／IF式中E為電源電壓，UF為LED的正向壓降，IF為LED的一般工作電流。發(fā)光二極管的兩根引線中較長的一根為正極，應(yīng)按電源正極。有的發(fā)光二極管的兩根引線一樣長，但管殼上有一凸起的小舌，靠近小舌的引線是正極。與小白熾燈泡和氖燈相比，發(fā)光二極管的特點(diǎn)是：工作電壓很低（有的僅一點(diǎn)幾伏）；工作電流很?。ㄓ械膬H零點(diǎn)幾毫安即可發(fā)光）；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長；通過調(diào)制通過的電流強(qiáng)弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強(qiáng)弱。由于有這些特點(diǎn)，發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中用作光源，在許多電子設(shè)備中用作信號(hào)顯示器。把它的管心做成條狀，用7條條狀的發(fā)光管組成7段式半導(dǎo)體數(shù)碼管，每個(gè)數(shù)碼管可顯示0～9十個(gè)數(shù)目字。發(fā)光二極管還可分為普通單色發(fā)光二極管、高亮度發(fā)光二極管、超高亮度發(fā)光二極管、變色發(fā)光二極管、閃爍發(fā)光二極管、電壓控制型發(fā)光二極管、紅外發(fā)光二極管和負(fù)阻發(fā)光二極管等。1．普通單色發(fā)光二極管普通單色發(fā)光二極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，可用各種直流、交流、脈沖等電源驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮。它屬于電流控制型半導(dǎo)體器件，使用時(shí)需串接合適的限流電阻。普通單色發(fā)光二極管的發(fā)光顏色與發(fā)光的波長有關(guān)，而發(fā)光的波長又取決于制造發(fā)光二極管所用的半導(dǎo)體材料。紅色發(fā)光二極管的波長一般為650~700nm，琥珀色發(fā)光二極管的波長一般為630~650nm，橙色發(fā)光二極管的波長一般為610~630nm左右，黃色發(fā)光二極管的波長一般為585nm左右，綠色發(fā)光二極管的波長一般為555~570nm。常用的國產(chǎn)普通單色發(fā)光二極管有BT（廠標(biāo)型號(hào)）系列、FG（部標(biāo)型號(hào)）系列和2EF系列。常用的進(jìn)口普通單色發(fā)光二極管有SLR系列和SLC系列等。2．高亮度單色發(fā)光二極管和超高亮度單色發(fā)光二極管高亮度單色發(fā)光二極管和超高亮度單色發(fā)光二極管使用的半導(dǎo)體材料與普通單色發(fā)光二極管不同，所以發(fā)光的強(qiáng)度也不同。通常，高亮度單色發(fā)光二極管使用砷鋁化鎵（GaAlAs）等材料，超高亮度單色發(fā)光二極管使用磷銦砷化鎵（GaAsInP）等材料，而普通單色發(fā)光二極管使用磷化鎵（GaP）或磷砷化鎵（GaAsP）等材料。常用的高亮度紅色發(fā)光二極管的主要參數(shù)見表4-29，常用的超高亮度單色發(fā)光二極管的主要參數(shù)見表4-30。3．變色發(fā)光二極管變色發(fā)光二極管是能變換發(fā)光顏色的發(fā)光二極管。變色發(fā)光二極管發(fā)光顏色種類可分為雙色發(fā)光二極管、三色發(fā)光二極管和多色（有紅、藍(lán)、綠、白四種顏色）發(fā)光二極管。變色發(fā)光二極管按引腳數(shù)量可分為二端變色發(fā)光二極管、三端變色發(fā)光二極管、四端變色發(fā)光二極管和六端變色發(fā)光二極管。常用的雙色發(fā)光二極管有2EF系列和TB系列，常用的三色發(fā)光二極管有2EF302、2EF312、2EF322等型號(hào)，見表4-31。4．閃爍發(fā)光二極管閃爍發(fā)光二極管（BTS）是一種由CMOS集成電路和發(fā)光二極管組成的特殊發(fā)光器件，可用于報(bào)警指示及欠壓、超壓指示。其外形、內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖及內(nèi)電路框圖見圖4-26和圖4-27。閃爍發(fā)光二極管在使用時(shí)，無須外接其它元件，只要在其引腳兩端加上適當(dāng)?shù)闹绷鞴ぷ麟妷海?V）即可閃爍發(fā)光。第四章閃爍燈系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.18051基本電路設(shè)計(jì)在閃爍燈系統(tǒng)中，采用8051芯片作為系統(tǒng)核心，其時(shí)鐘電路和復(fù)位電路是8051的最基本電路。通過對(duì)鎖存器74ls373的控制，分別控制第一組led，和第二組led的變化。單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng),或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng),是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng).對(duì)51系列單片機(jī)來說,最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路。復(fù)位電路:由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成,由圖并結(jié)合"電容電壓不能突變"的性質(zhì),可以知道,當(dāng)系統(tǒng)一上電,RST腳將會(huì)出現(xiàn)高電平,并且,這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的RC值來決定.典型的51單片機(jī)當(dāng)RST腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上就將復(fù)位,所以,適當(dāng)組合RC的取值就可以保證可靠的復(fù)位.芯片手冊(cè)推薦晶振頻率X1為4MHZ時(shí)，C2，C3應(yīng)為100pf；振頻率X1為6MHZ時(shí)，C2，C3應(yīng)為47pf-100pf；振頻率X1為12M-25MHZ時(shí)，C2，C3應(yīng)為47pf；阻容復(fù)位時(shí)，電容C1為10uf，電阻R1為10k。晶振電路:典型的晶振取11.0592MHz(因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通訊的場(chǎng)合)/12MHz(產(chǎn)生精確的uS級(jí)時(shí)歇,方便定時(shí)操作)單片機(jī):一片AT89S51/52或其他51系列兼容單片機(jī)特別注意:對(duì)于31腳(EA/Vpp),當(dāng)接高電平時(shí),單片機(jī)在復(fù)位后從內(nèi)部ROM的0000H開始執(zhí)行;當(dāng)接低電平時(shí),復(fù)位后直接從外部ROM的0000H開始執(zhí)行.這一點(diǎn)是初學(xué)者容易忽略的.因此可以看出,其實(shí)要熟悉51單片機(jī)的40個(gè)引腳功能也很容易:

總共40個(gè)腳,電源用2個(gè)(Vcc和GND),晶振用2個(gè),復(fù)位1個(gè),EA/Vpp用1個(gè),剩下還有34個(gè).29腳PSEN,30腳ALE為外擴(kuò)數(shù)據(jù)/程序存儲(chǔ)器時(shí)才有特定用處。4.2閃爍燈系統(tǒng)原理圖圖4-2.閃爍燈燈系統(tǒng)原理圖4.3程序流程圖4.4程序代碼#include"reg51.h"#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharsbitDIPswitch1=P1^0;sbitDIPswitch2=P1^1;sbitredLED1=P0^0;sbitblueLED1=P0^1;sbitgreenLED1=P0^2;sbitrellowLED1=P0^3;sbitredLED2=P0^4;sbitblueLED2=P0^5;sbitgreenLED2=P0^6;sbitrellowLED2=P0^7;voiddelay(void)//延時(shí){uinti; for(i=0;i<35530;i++);}voidmain(void){P0=0XFF; P1=0XFF;while(1){