單片機LED發光二級管的工作原理和編程方法

單片機LED發光二級管的工作原理和編程方法
單片機由於體積小、價格低廉、功能強、可靠性高、麵向控製和價格低廉等優點，不僅成為工業測控領域使用的智能化控製工具，而且已滲入到人們工作和生活的各個角落。在工科學校中基本都開設有《單片機原理及應用》這門課，而對所有學習單片機的人來說最入門的就是對發光二級管LED的控製。
1 發光二級管的工作原理
發光二極管Light- EmittingDiode簡稱為LED,由镓（Ga）與砷（As）、磷（P）的化合物製成的二極管。發光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結組成，也具有單向導電性。當給發光二極管加上正向電壓後，從P區注入到N區的空穴和由N區注入到P區的電子，在PN結附近數微米內分別與N 區的電子和P區的空穴複合，產生自發輻射的熒光，因而可以用來製成發光二極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數字顯示。磷砷化镓二極管發紅光，磷化镓二極管發綠光，碳化矽二極管發黃光。
LED隻能往一個方向導通，發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，使用時必須串聯限流電阻以控製通過管子的電流來控製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LED 的連接電路圖如圖1 所示，八個紅色發光二極管通過限流電阻分別接到單片機P1 端口的8 個引腳上，單片機選用AT89C51.
2.1 單個發光二極管的控製

在圖1 中，如圖所示，如果要使發光二極管D1 點亮，由於D1 的正極通過電阻R1 接到電源VCC 上，那麼D1要正向導通必須使D1 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製，完整的C51 程序如下：

同樣的，如果要使發光二極管D1 一亮一滅不停地閃爍，則工作原理是讓D1 點亮並延時一段時間，接著使D1熄滅並延時一段時間並不斷的循環，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鍾周期，運行一定數量的時鍾周期可以實現延時的功能，本圖中晶振為12MHz,那麼12 個振蕩周期為1us,延時1ms 的延時程序如下：


控製發光二極管D1 一亮一滅不停地閃爍完整C51程序如下：

2.2 多個發光二極管的控製
多個多個發光二極管的控製原理與單個發光二級管的控製原理一樣，在圖1 中，如果要控製8 個發光二極管同時一亮一滅的閃爍，那麼隻需要同時使8 個發光二級管點亮延時一段時間，再同時使8 個發光二級管熄滅並延時一段時間，周而複始不斷循環就可以實現8 個LED 不停地閃爍，完整的C51 程序如下：


在圖1 中如果要控製8 個發光二極管D1,D3,D5,D7奇數燈和D2,D4,D6,D8 偶數等交替閃爍，則隻需要把P1端口所接8 個LED 對應狀態的值送給P1 端口並延時就可以實現該功能，完整程序如下：

2.3 花樣流水燈的控製
對於花樣流水燈，工作原理和前麵多個發光二極管的控製原理一樣，隻需要把不同狀態下燈所對應端口的值送到相應的控製端口並延時一定的時間就可以實現，編程時可以把所以對應狀態的端口值放在一個數組裏存放，不停循環地取數組的值，每取一個值延時一段時間，即可以實現，程序略。
3 總結
單片機在各行各業中使用越來越多，文中對單片機中發光二極管的使用和編程方法進行總結，並給出各種方法的工作原理和完整的程序