單片機AT89C2051制作的LED流水燈電路

一、電路圖

按照下圖購買元器件及面包板，在面包實驗板上參考右圖搭成電路。將已經(jīng)固化好最簡程序的AT89C2051單片機芯片插到實驗板中縫左右。

LC3911BH型LED數(shù)碼管高約13mm，寬10mm，引線排列在兩側，正好能騎插在面包實驗板中縫左右。然后用細硬線按照圖2將數(shù)碼管與單片機Pl口連接好，并接入電阻、電容、晶振、按鈕開關等。

下圖中LED數(shù)碼管公共陽極接了1只限流電阻。

顯示0—9共10個阿拉伯數(shù)字，顯示1時段數(shù)最少為2個。設每段電流最大為5mA，則2段總電流I=2×5mA =10 mA，公共限流電阻R=（UCC-ULED）/I=（5V-2V）/10 mA =300Ω

顯示8時段數(shù)最多為7個，每段電流最小為10/7=1.43mA，顯得較暗。

由于LED電流大時正向壓降亦大些，故顯示數(shù)字在0～9之間變化時，亮度變化不是預期那樣厲害。因此，下圖電路數(shù)碼管每段電流在1.5～5mA之間。公共限流電阻方案適合于業(yè)余制作。

下圖中AT89C2051晶振頻率為6MHz。沒有兩個33p電容，由于面包板的分布電容，單片機仍然能起振并工作。0.1μ電容功能是防高頻干擾。1μ電容、10k電阻與lk電阻組成最常用的復位電路。

AT89系列51單片機要求直流電源電壓3—6V。目前有下列電源可供選用：

●手機鋰電池3.6-4.1V

●萬能手機充電器4.3-5V

●新穩(wěn)壓電源

二、固定字符顯示的程序編制

普通數(shù)字電子電路都有特定功能，如與、或、非邏輯功能。計算機包括單片機本身沒有特定功能，只有執(zhí)行特定指令的能力，指令讓它干什么，它就干什么；沒有指令組成的程序，它什么也不能干。沒有配備任何程序的計算機叫做“裸機”?！奥銠C什么事情也不能做。

普通數(shù)字電子電路功能單一，計算機用執(zhí)行程序模式所能完成的任務卻是無限的。關鍵是選指令編制程序。計算機能執(zhí)行的所有特定指令就叫做指令系統(tǒng)。

計算機芯片設計時已經(jīng)配備了指令系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)傳送、算術運算、邏輯運算、指令轉移等應有盡有。

編程并不復雜。選指令就像兒童選積木，編程就像兒童搭積木。編程前只要簡單地熟悉所用計算機的指令系統(tǒng)就可以，編程時再根據(jù)自己的任務去琢磨如何選合適的指令。一個計算機編程老手，也很難說指令系統(tǒng)中的所有指令都用過了，新手更是要慢慢來。

計算機的優(yōu)點是快，其實很多人也被計算機的“快”搞暈了。但是編程或分析程序時，完全可以認為計算機執(zhí)行一條條指令時，就像我們人走步一樣有條不紊。實際上AT89C2051單片機確實可以慢慢地運行，1秒鐘甚至更長時間才執(zhí)行l(wèi)條指令，就像影視節(jié)目中的慢鏡頭一樣?！奥健比绱寺?，每個人都有足夠時間來分析計算機一步步究竟在于什么，硬件電路有什么反應。

還有，分析指令執(zhí)行過程時，只需要關心其已知條件和執(zhí)行結果。把計算機復位即自動進行的硬件初始化后的狀態(tài)作為第一條指令的已知條件，把第一條指令的執(zhí)行結果作為第二條指令的已知條件……把第n條指令的執(zhí)行結果作為第n+l條指令的已知條件。就這樣用熟悉的已知、求、解、答的模式，就能知道程序功能。

上圖所示屬于單片機最小系統(tǒng)。其任務是顯示某固定字符，如顯示“2”，只要把“2”的字模二進制數(shù)“10100100B”送到P1口，然后停止機器即可。用助記符“MOV P1，#10100100B”表示。匯編程序把MOV P1，#10100100B的助記符匯編成機器碼，以寫進程序存儲器中讓計算機執(zhí)行。這種助記符編寫的程序也稱為匯編語言程序，簡稱為匯編語言。

二進制數(shù)“10100100B”送到P1口之后，需要使機器停止。但2051單片機沒有專用的停止指令。

全部程序如下：

MOV P1．#10100100B

HERE： SJMP HERE

該最簡程序已經(jīng)寫在圖2中的單片機符號中。像右圖這樣既有完整的硬件又有完整的軟件，就是一個典型的單片機最小系統(tǒng)。

用C語言編制該程序如下：

include

main0

{P1=0xa4;

while（1）;}

改變P1賦值，觀察顯示狀態(tài)有什么變化，把程序編譯后固化到2051中，圖3中間黑色長條就是AT89C2051單片機，單片機右邊發(fā)白的小長條是晶振，單片機下方是復位電容及按鈕，面包板右側紅色長方塊是一塊手機鋰電池，用兩根兩端接有帶塑皮套的夾子線，通稱雙夾線，可以很方便地給單片機系統(tǒng)加上電源。該系統(tǒng)工作情況見下圖（略）。

整個電路搭好后，上電即能顯示“2”。按壓復位鍵，顯示全部熄滅，可以驗證復位后單片機口線均為高電平，本設計屬于低電平驅動，所以復位期間顯示全部熄滅。手壓復位鍵時間不限，可以充分觀察復位期間口線輸出的高電平。

電路保持不變，修改控制程序，就能用本電路制成一塊一位LED秒表。LED秒表參考匯編語言程序如下：

字庫（讀者可改為16進制字庫做試驗）

本制作的目的僅僅是演示單片機工作原理，因此采用了方便插拔的面包實驗板。