王超

在學(xué)習(xí)單片機(jī)編程過程中，用程序控制單片機(jī)引腳輸出高、低電平，或調(diào)制信號(hào)控制發(fā)光二級(jí)管（LED）的學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)非常的多，這些實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)者需要按照電路圖焊接或者插接發(fā)光二級(jí)管，接線復(fù)雜繁瑣，極容易導(dǎo)致短路和斷路。而有些實(shí)現(xiàn)封裝的發(fā)光二級(jí)管只能顯示一種顏色，要實(shí)現(xiàn)多種顏色就要連接多根導(dǎo)線占用多個(gè)管腳，這些操作給初學(xué)者帶來了許多的不便。

本文提出一種學(xué)習(xí)單片機(jī)控制的發(fā)光二級(jí)管封裝電路，其接線簡(jiǎn)單僅使用2根導(dǎo)線就可以實(shí)現(xiàn)多種顯示狀態(tài)的單片機(jī)編程。

要實(shí)現(xiàn)上述功能就要弄清楚放光二級(jí)管的結(jié)構(gòu)原理，發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)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。所以當(dāng)電流反向輸入時(shí)發(fā)光二級(jí)不工作，利用這一特性將2只不同顏色的發(fā)光二級(jí)管反向并聯(lián)，這樣通過2根導(dǎo)線的正負(fù)極切換就可以獲得兩種顯示狀態(tài)。

單片機(jī)針腳可以輸出高低電平或pwm調(diào)制信號(hào)，結(jié)合上文提到的發(fā)光二極管反向并聯(lián)電路，當(dāng)單片機(jī)針腳輸出高電平電流時(shí)，通過發(fā)光二極管正極流向負(fù)極正向發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，當(dāng)單片機(jī)輸出低電平電流從反接的發(fā)光二極管流過該發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。

設(shè)想一種可以多個(gè)單元個(gè)體隨意組合的，通過程序控制僅只占用1～2個(gè)單片機(jī)引腳，即可實(shí)現(xiàn)多種狀態(tài)顯示的發(fā)光二級(jí)管燈珠。首先這種單片機(jī)程序控制的燈珠，包括：絕緣外殼、正反向雙發(fā)光二級(jí)管電路及導(dǎo)線，絕緣外殼構(gòu)成燈珠主體由透明材質(zhì)構(gòu)成，絕緣外殼上方設(shè)有等比例凸起，下方設(shè)有等比例凹槽，可以實(shí)現(xiàn)2只燈珠或多只燈珠或與其他零件的拼接。正反向雙發(fā)光二級(jí)管電路為2只發(fā)光二極管正反向并聯(lián)。導(dǎo)線為2芯導(dǎo)電電線，一端接正反向雙發(fā)光二級(jí)管電路，另一端為與單片機(jī)連接的接頭。

如上所述，這種由單片機(jī)控制可實(shí)現(xiàn)多種發(fā)光狀態(tài)的發(fā)光二極管。利用發(fā)光二級(jí)管單項(xiàng)導(dǎo)電的特性，當(dāng)2芯導(dǎo)線一芯獲得正電壓另一芯獲得負(fù)電壓時(shí)，電路中的一個(gè)正向發(fā)光二級(jí)管被點(diǎn)亮，當(dāng)兩芯導(dǎo)線互相調(diào)轉(zhuǎn)正負(fù)極時(shí)，電路中的另一只反向發(fā)光二級(jí)管被點(diǎn)亮，此時(shí)發(fā)光顏色也隨著不同的二極管被點(diǎn)亮也發(fā)生變化。當(dāng)導(dǎo)線由單片機(jī)控制按照一定頻率設(shè)定交替正負(fù)極，燈珠將按照這一固定頻率交替變換顏色。當(dāng)單片機(jī)發(fā)出的控制頻率超過人眼所能辨別的頻率時(shí)，此時(shí)燈珠將實(shí)現(xiàn)，2燈常亮的狀態(tài)。

以arduino編程為例：

只要程序?qū)懭?/p>

digitalWrite（4，LOW）；

digitalWrite（5，HIGH）；

運(yùn)行結(jié)果為一只發(fā)光二級(jí)管被點(diǎn)了，而寫入程序反向輸出電流。

digitalWrite（5，LOW）；

digitalWrite（4，HIGH）；

另一只發(fā)光二級(jí)管被點(diǎn)亮。如果2只發(fā)光二極管一只使用藍(lán)色，而另一只采用紅色發(fā)光二級(jí)管，就可以編寫程序讓紅藍(lán)燈交替點(diǎn)亮。

digitalWrite（4，LOW）；

digitalWrite（5，HIGH）；

delay（500）；

digitalWrite（5，LOW）；

digitalWrite（4，HIGH）；

delay（500）；

根據(jù)例程所示這種燈珠具有以下特點(diǎn)，第一兩芯導(dǎo)線占用單片機(jī)2只或1只引腳的連接狀態(tài)下通過程序控制，實(shí)現(xiàn)燈珠2種顏色的多種組合變換。如：?jiǎn)紊珶袅?、單色燈閃亮、單色燈漸亮或漸滅、雙燈同亮、雙燈交替亮、雙燈漸亮或漸滅等多種狀態(tài)。第二這種設(shè)計(jì)不僅會(huì)給單片機(jī)編程帶來更多樂趣，而且使用中安全可靠，可在多種設(shè)計(jì)環(huán)境中使用。