基于单片机的LED跑马灯设计

2026/4/29 9:15:58

图3.3.2按键复位电路图

由于按键复位可控性稍强,比较适合样品制作或者实验室调试场合,本设计采用按键复位。如图3.3.3所示。

图3.3.3 复位电路图

3.3 晶振电路

图3.4 晶振电路图

单片机系统里都有晶振,在单片机系统里晶振作用非常大,全称叫晶体振荡器,它结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率,单片机晶振提供的时钟频率越高,那么单片机运行速度就越快,单片机的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。

在通常工作条件下,普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精

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度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率,称为压控振荡器(VCO)。晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作,以提供稳定,精确的单频振荡。

单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振,便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振,而通过电子调整频率的方法保持同步。

晶振通常与锁相环电路配合使用,以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频率的时钟信号,可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。

STC89C52RC使用12MHz的晶体振荡器作为振荡源,由于单片机内部带有振荡电路,所以外部只要连接一个晶振和两个电容即可,外接电容的作用是对振荡器进行频率微调,使振荡信号频率与晶振频率一致,同时起到稳定频率的作用,一般选用20~30pF的瓷片电容。

3.4 LED电路的实现

(1) LED结构

(2) LED原理

LED(Light Emitting Diode),发光二极管,是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片。

晶片的一端附在一个支架上,一端是负极负极,另一端连接电源的正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成,一部分是P型半导体,在它里面空穴占主导地位,另一端是N型半导体,在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候,它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候,电子就会被推向P区,在P区里电子跟空穴复合,然后就会以光子的形式发出能量,这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色,是由形成P-N结的材料决定的。根据不同材料发光二极管的发光颜色有:红色光、黄色光、绿色光、红外光等。LED有共阴极和共阳极两种。在此设计中我们采用共阳极,共阳极将发光二极管

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的阳极连接在一起,接入+5V的电压。普通发光二级管的工作电流是5-20毫安,本设计中采用的是3mm发光二级管,所以采用470Ω电阻限流,使其正常工作,工作电流约为10毫安(一般有色发光二极管工作电流约为10毫安,透明发光二极管工作电流为20毫安)。

图3.5 LED电路图

图3.5中主要元件有470Ω的电阻、LED。电阻为每个LED的限流电阻。此

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最小系统提供了15个独立LED(P0.7接蜂鸣器),由P0、P2口控制,采用共阳级接法所以只有当P0、P2口输出低电平时LED才会点亮。

3.5 数码管显示电路的实现

数码管按段数分为七段数码管和八段数码管,八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元(多一个小数点显示);按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管;按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极的数码管,共阳数码管在应用时应将公共极接到+5V,当某一字段发光二极管的阴极为低电平时,相应字段就点亮,当某一字段的阴极为高电平时,相应字段就不亮;共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极的数码管,共阴数码管在应用时应将公共极接到地线GND上,当某一字段发光二极管的阳极为高电平时,相应字段就点亮,当某一字段的阳极为低电平时,相应字段就不亮。

本设计中采用的是SM410501K型号的数码管,其结构图如下:

SM410501K属于LED-LED8字一位数码管,规格为0.5寸,共阳,亮红色,上下10脚。由于此数码管为共阳数码管,其使用的0-9数字显示代码为:0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90。十六进制代码分别对应P1口时,显示其所对应的数字。具体数码管与锁存器以及单片机之间的连接如下图所示:

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