基于51单片机的花样流水灯设计 - 毕业论文 - 图文(3)

方案二：使用单片机，将LED的正极接电源，负极接单片机的I/O，然后当单片机的I/O口输出低电平时，即点亮LED灯，然后通过移位指令让其他LED依次点亮，即形成流水效果。若是左移指令，即为左流水；右移指令则为右流水。

在数控方面，单片机会优于CPLD或FPGA器件，因为此处只是用于流水灯控制，不需要太高的速度以及精确度，且上述两种期间控制起来也比单片机麻烦，因此没有必要选用价格昂贵的CPLD和FPGA器件。而单片机则不同，因为单片机在技术领域已经相当成熟，市面上流通有型号与品牌繁多的单片机，各种参考文献也非常多，且价格低廉，只需要几元人民币，因此用单片机控制会较为划算。其次，单片机的编程方式较为多样，可选用普及度很高的C语言或汇编语言进行编程，在这一点上也优于CPLD和FPGA器件。因此，最终决定采取单片机控制的方案。

由于单片机的高电平的电位为大于2V，低电平电位为小于0.8V，而供电的电源为5V，且一般的LED的耐压为3-4V，因此，若直接将I/O口与LED相连，有可能会烧坏LED，因此需要串联分压电阻。阻值大约为220-300Ω。

考虑到PCB的布局布线，因此打算采用P0口和P2口来驱动LED灯。但因为P0口的驱动能力较弱，因此需要在P0口外部提供的强上拉。因此采取接阻值为10kΩ的排阻的方法来提供这个强上拉。

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2.2 键盘模块方案

方案一：采用独立式按键电路，每个按键单独占有一根I/O接口线,每个I/O口的工作状态互不影响，此类键盘采用端口直接扫描方式。缺点为当按键较多时占用单片机的I/O口数目较多。

方案二：采用标准4×4键盘，此类键盘采用矩阵式行列扫描方式，优点是当按键较多时可降低占用单片机的I/O口数目。

本系统只需要三个按键，分别为控制模式按键，流水灯变换速度加，流水灯变换速度减，因此本系统采用独立式按键即可满足系统要求，降低开发难度和硬件成本。

2.3 电源模块方案

由于系统的单片机和LED灯的电压都只需要5V，不需要多种电压，因此直接采用市场上现有的220V转5V的电源，通过DC线连接系统的火牛头为系统供电。

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第3章 系统硬件设计方案

第3章 系统硬件设计方案

3.1 系统设计框图 根据系统设计方案的论证，设计出如图3-1所示的系统设计框图，下面依次介绍各个模块的具体设计实现细节。 下载电路复位电路按键控制扫描89C52MCULED花样灯设计时钟电路 图3-1 系统设计框图 3.2 硬件电路设计 3.2.1 电源电路

本设计需要用到5V供电，考虑采用USB转DC电源线接5V，1A开关电源以提供稳定的电压，加入一个6脚自锁开关控制电路通断。单片机的40脚接至VCC，20脚接至GND，电路图如图3-2所示，图中J1为DC火牛头。

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图3-2 电源电路图

3.2.2 单片机89C52最小系统

本系统采用的核心控制模块是常用的单片机型号：89C52。下面简要介绍该单片机的特点和使用方法。 3.2.2.1 单片机简介

1.单片机内部结构

MCS-51结构的单片机内部采用模块式结构，其结构组成框图如图3-3所示。 由图可见，该系列单片机主要由随机数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM）、中央处理器（CPU）、输入输出口、串行口、内置的定时器/计数器、中断控制、总线控制、以及时钟电路通过总线连接而成。

CPU是单片机内部的核心器件，分为运算器和控制器两大部分，此外还有面向控制的未处理功能。

STC89C52中有512字节的随机数据存储器(RAM)，可通过片外扩展来提升RAM容量。

存储器(ROM)，是用来存储程序的存储器，在STC89C52中集成了8K字节的FLASH存储器，如果片内的容量不够，还可扩展至64KB。

中断系统：具有5个中断源，2级中断优先权。

定时器/计数器：片内集成了3个16位的定时器/计数器T0、T1、T2，具有四种工作方式

串行口：一个全双工异步串行口，具有四种工作方式，可进行串口通信，扩展并行I/O口，还可以与多个单片机相连以构成多级系统。

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