單片機(jī)中LED發(fā)光二極管的編程探討

0 引言

單片機(jī)由于體積小、價格低廉、功能強(qiáng)、可靠性高、面向控制和價格低廉等優(yōu)點，不僅成為工業(yè)測控領(lǐng)域使用的智能化控制工具，而且已滲入到人們工作和生活的各個角落。在工科學(xué)校中基本都開設(shè)有《單片機(jī)原理及應(yīng)用》這門課，而對所有學(xué)習(xí)單片機(jī)的人來說最入門的就是對發(fā)光二級管LED的控制。

1 發(fā)光二級管的工作原理

發(fā)光二極管Light- Emitting Diode 簡稱為LED,由鎵(Ga)與砷(As)、磷(P)的化合物制成的二極管。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個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，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。

LED只能往一個方向?qū)?，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，使用時必須串聯(lián)限流電阻以控制通過管子的電流來控制LED 的亮度。限流電阻R 可用下式計算：

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。

2 LED 的編程方法

假設(shè)LED 的連接電路圖如圖1 所示，八個紅色發(fā)光二極管通過限流電阻分別接到單片機(jī)P1 端口的8 個引腳上，單片機(jī)選用AT89C51.

2.1 單個發(fā)光二極管的控制

在圖1 中，如圖所示，如果要使發(fā)光二極管D1 點亮，由于D1 的正極通過電阻R1 接到電源VCC 上，那么D1要正向?qū)ū仨毷笵1 的陰極為低電平，也就是P1.0 引腳為低電平，這個可以通過軟件可以控制，完整的C51 程序如下：

同樣的，如果要使發(fā)光二極管D1 一亮一滅不停地閃爍，則工作原理是讓D1 點亮并延時一段時間，接著使D1熄滅并延時一段時間并不斷的循環(huán)，這樣就可以觀察到D1 一亮一滅不停地閃爍。延時可以采用軟件延時或者定時計數(shù)器定時延時兩種方式，本文采用軟件延時，其工作原理是利用每條指令運行都需要一定的時鐘周期，運行一定數(shù)量的時鐘周期可以實現(xiàn)延時的功能，本圖中晶振為12MHz,那么12 個振蕩周期為1us,延時1ms 的延時程序如下：

控制發(fā)光二極管D1 一亮一滅不停地閃爍完整C51程序如下：

2.2 多個發(fā)光二極管的控制

多個多個發(fā)光二極管的控制原理與單個發(fā)光二級管的控制原理一樣，在圖1 中，如果要控制8 個發(fā)光二極管同時一亮一滅的閃爍，那么只需要同時使8 個發(fā)光二級管點亮延時一段時間，再同時使8 個發(fā)光二級管熄滅并延時一段時間，周而復(fù)始不斷循環(huán)就可以實現(xiàn)8 個LED 不停地閃爍，完整的C51 程序如下：

在圖1 中如果要控制8 個發(fā)光二極管D1,D3,D5,D7奇數(shù)燈和D2,D4,D6,D8 偶數(shù)等交替閃爍，則只需要把P1端口所接8 個LED 對應(yīng)狀態(tài)的值送給P1 端口并延時就可以實現(xiàn)該功能，完整程序如下：

2.3 花樣流水燈的控制

對于花樣流水燈，工作原理和前面多個發(fā)光二極管的控制原理一樣，只需要把不同狀態(tài)下燈所對應(yīng)端口的值送到相應(yīng)的控制端口并延時一定的時間就可以實現(xiàn)，編程時可以把所以對應(yīng)狀態(tài)的端口值放在一個數(shù)組里存放，不停循環(huán)地取數(shù)組的值，每取一個值延時一段時間，即可以實現(xiàn)，程序略。

3 總結(jié)

單片機(jī)在各行各業(yè)中使用越來越多，文中對單片機(jī)中發(fā)光二極管的使用和編程方法進(jìn)行總結(jié)，并給出各種方法的工作原理和完整的程序。