发光二极管LED数码管LCD液晶显示器和微型打印机
5.电子技术第8章-电子显示器17
8.1 发光二极管（LED）显示器 发光二极管LED（Light-Emitting Diode）是由 电能转换为光能的一种半导体器件。 当在LED两端加上正向电压时，半导体中的自 由电子与空穴发生复合，电子将多余的能量以 光子的形式释放出来，产生电致发光现象。发 光颜色与构成其基底的材质元素有关。例如， 磷砷化镓（GaAsP）发红光，磷化镓（GaP）发 绿光，氮化镓（GaN）发蓝光，而砷化镓（GaAs） 发出不可见的红外线光等。
（2）LED的并联接法 • 图4.1-5是LED的并联接法。图4.1-5（a）所示的简 单并联电路结构简单，驱动电压低，但需要考虑各 LED中的电流是否均衡。图4.1-5（b）所示的独立匹 配并联电路解决了均流问题，可靠性高，单个LED的 保护功能完善，但电路复杂，体积大，成本高，不 适用于LED多的场合。
3．LED显示器 • 发光二极管可以用作光源发生器、显示器，或信 号灯和刻度显示。这里只对LED作为显示器的应用 作简单介绍。 • 多个LED相互组合起来，可以 组成一个显示区域，按不同的 控制，各LED可分别发光以显 示出不同的符号（字母、数字、 特殊符号等）。如图是一块 5×7的LED显示器，图中显示 的是字母“A”。
• 如果只需要显 示数字，则可 以采用分段显 示器，常用的 分段显示器为7 段数码显示器， 如图所示。
• 磷砷化镓（GaAsP）显示单元具有使用寿命长、 读出角度大（约为150°）和视差小等优点， 其缺点是损耗功率比较大。在飞机上可以用 LED显示器代替机械指针式仪表进行数字显示。
4.1.2
LED的驱动电源
• 图8.1-10所示是变压器隔离驱动电路，该电路的 优点是简单，成本低，但由于限流电阻上消耗的 功率较大，导致用电效率低，且LED中的电流稳 定度较低，仅适用于小功率LED驱动电路。
什么是数码显示有哪些常见的数码显示器
什么是数码显示有哪些常见的数码显示器数码显示，顾名思义，是指将数字信号转换为可视化的图像或文字，并以可识别的方式呈现在人们面前的设备。
随着科技的不断进步，数码显示器已经成为了人们生活中必不可少的一部分。
它们广泛应用于电视、电脑、手机、平板等各种设备中，在信息传递、娱乐消遣等方面起着重要的作用。
一、液晶显示器（LCD）液晶显示器（Liquid Crystal Display）是目前应用最广泛的数码显示技术之一。
其根据液晶分子的运动来控制光的通过，从而实现图像的显示。
液晶显示器具有功耗低、体积轻薄以及对环境友好等特点，广泛应用于电视、电脑等消费电子产品中。
二、有机发光二极管显示器（OLED）有机发光二极管显示器（Organic Light Emitting Diode）是一种新型的数码显示技术，由有机物质发光产生图像。
它具有发光器件自身发光、对比度高、视角宽等优点，可以实现更薄、更柔性的显示器，被广泛应用于智能手机、电子手表等高端消费电子产品上。
三、电浆显示器（PDP）电浆显示器（Plasma Display Panel）是利用电离气体放电来发光的一种数码显示技术。
其具有高亮度、高对比度、高显示品质等优点，在大尺寸显示领域具有良好的表现。
然而，由于电浆显示器的制造成本高、功耗大，并且容易受到烧屏等问题困扰，逐渐被其他技术所替代。
四、投影仪投影仪是一种能够将图像通过光学系统放大并投射到屏幕上的数码显示设备。
它通过将光源照射到显示面板上，再借助透镜进行光学调节，实现图像的放大和显示。
投影仪广泛应用于教育、商务、娱乐等领域，成为团体展示或观影的重要工具。
五、触摸屏触摸屏是一种能够感应和响应人体触摸操作的数码显示器。
它通过在显示屏表面添加触控传感器，可以实现触摸、滑动、手势等操作并将其转化为相应的指令。
触摸屏被广泛应用于智能手机、平板电脑以及自动售货机等设备上，使人机交互更加便捷和直观。
六、曲面显示器曲面显示器是一种将显示平面进行弯曲处理的数码显示器。
发光二极管的作用及分类详细资料
发光二极管的作用及分类详细资料发光二极管（Light Emitting Diode，简称LED）是一种能够将电能转化为可见光的固态电子器件。
与传统光源相比，LED具有体积小、寿命长、功耗低、反应速度快等优势，因此被广泛应用于显示器、照明、信号指示等领域。
下面将详细介绍发光二极管的作用和分类。
一、发光二极管的作用：1.显示器：LED可用于制作各种类型的显示器，如数字显示器、阵列显示器、七段显示器等。
其较高的亮度和鲜艳的颜色使其成为替代传统显示器的理想选择。
2.照明：由于LED具有节能、长寿命和环保等特点，因此被广泛应用于室内照明、户外照明和汽车照明等领域。
相比传统白炽灯和荧光灯，LED照明具有更高的亮度、更低的功耗和更长的使用寿命。
3.信号指示：LED的明亮与可靠的发光特性使其成为信号指示器的理想选择。
LED指示灯的颜色可以根据需要选择，例如红色表示停止，绿色表示开始，黄色表示警告等。
4.交通信号：LED也广泛应用于交通信号灯中。
其亮度高、反应速度快，可以在阳光强烈的情况下清晰可见，有助于提高交通安全性。
5.文化娱乐：在演唱会、舞台表演和夜总会等场所，LED灯光效果华丽夺目，可以实现各种颜色和动态效果的变化，为观众带来沉浸式的视觉享受。
二、发光二极管的分类：根据材料的不同，发光二极管可以分为有机发光二极管（OLED）和无机发光二极管。
1.有机发光二极管（OLED）：有机发光二极管是采用有机材料制成的发光二极管。
根据发光层的结构，OLED又可分为分子有机发光二极管（MOLED）和聚合物有机发光二极管（POLED）。
OLED具有发光薄、发光效率高、颜色纯净、反应速度快等特点。
它广泛应用于电视显示屏、手机屏幕和手表等领域。
2.无机发光二极管：无机发光二极管是采用无机材料制成的发光二极管。
根据不同材料的发光原理，无机发光二极管可分为以下几种类型。
（1）GaN基蓝光LED：基于氮化镓（GaN）材料的蓝色LED，可以通过改变荧光材料的配方产生白色光。
微型计算机控制技术课后答案第二潘新民
第一章1.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分作用?(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。
(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
(3)外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。
其中作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容；还应有按钮，完成系统的启、停等功能；操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护功能.(4)检测与执行机构:a.测量变送单元：在微机控制系统中，为了收集和测量各种参数，采用了各种检测元件及变送器，其主要功能是将被检测参数的非电量转换成电量.b.执行机构：要控制生产过程，必须有执行机构，它是微机控制系统中的重要部件，其功能是根据微机输出的控制信号，改变输出的角位移或直线位移，并通过调节机构改变被调介质的流量或能量，使生产过程符合预定的要求。
4、操作指导、DDC和SCC系统工作原理如何？它们之间有何区别和联系？(1)操作指导控制系统：在操作指导控制系统中，计算机的输出不直接作用于生产对象，属于开环控制结构。
计算机根据数学模型、控制算法对检测到的生产过程参数进行处理，计算出各控制量应有的较合适或最优的数值，供操作员参考，这时计算机就起到操作指导的作用(2)直接数字控制系统(DDC系统)：DDC(Direct Digital Control)系统就是通过检测元件对一个或多个被控参数进行巡回检测，经输入通道送给微机，微机将检测结果与设定值进行比较，再进行控制运算，然后通过输出通道控制执行机构，使系统的被控参数达到预定的要求。
数码管 led lcd
数码管、LED与LCD在现代电子设备中，显示技术扮演着至关重要的角色。
无论是家用电器、工业控制设备还是通讯工具，都离不开各种显示器件。
数码管、发光二极管（LED）和液晶显示屏（LCD）是三种常见的显示技术。
它们各有特点，适用于不同的应用场景。
本文将对这三种显示技术进行深入探讨和比较。
一、数码管数码管，又称七段显示器或七段数码管，是一种基础的电子显示器件。
它通常由七个条形发光段（用于表示数字0-9）和一个小数点发光段组成。
通过控制这些发光段的亮灭，可以显示不同的数字或字符。
数码管分为共阴和共阳两种类型，根据电路设计的不同选择使用。
数码管的优点是结构简单、成本低廉、亮度较高。
它特别适用于只需要显示有限数字和字符的场合，如计算器、电子钟等。
然而，数码管的缺点也很明显：它只能显示固定的数字和字符，无法显示图像或复杂文字信息；此外，它的显示颜色通常较为单一，且功耗相对较高。
二、LEDLED（发光二极管）是一种能够将电能转化为可见光的固态半导体器件。
与数码管相比，LED具有更低的功耗、更长的寿命和更丰富的颜色选择。
随着技术的发展，LED的尺寸越来越小，亮度越来越高，使得它在各种显示领域都有广泛的应用。
LED显示屏由大量LED点阵组成，可以显示文字、数字、图像和视频等多种信息。
它的显示内容可以通过编程控制，具有极高的灵活性和可扩展性。
LED显示屏广泛应用于户外广告、体育场馆、舞台背景、交通信号灯等领域。
LED的优点包括高亮度、广视角、长寿命、低功耗和环保等。
然而，LED显示屏也存在一些缺点：首先，它的制造成本相对较高，尤其是高分辨率和大尺寸的显示屏；其次，LED显示屏在长时间使用后可能会出现亮度衰减和颜色偏移的问题；最后，LED 显示屏的散热问题也需要特别关注，因为高温会影响LED的性能和寿命。
三、LCDLCD（液晶显示屏）是一种利用液晶材料的电光效应来实现显示的器件。
与数码管和LED不同，LCD本身不发光，而是通过调控背光的光线透过液晶层来实现显示。
LED(发光二极管)和激光器
一、LED:发光二极管一、LED 及其特点Light Emitting Diode,即发光二极管，是一种半导体固体发光器件，它是利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合引起光子放射而产生光。
LED 可以直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。
LED 的特点:LED 使用低压电源，供电电压在6-24V 之间，依据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所;效能：消耗能量较同光效的白炽灯削减80%;适用性：很小，每个单元LED 小片是3-5 mm 的正方形，所以可以制备成各种外形的器件，并且适合于易变的环境;稳定性：10 万小时，光衰为初始的50%;响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED 灯的响应时间为纳秒级。
二、LED 的发光原理及构造介绍发光二极管的核心局部是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。
在某些半导体材料的P N 结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。
PN 结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。
这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LE D。
当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压)，电流从LED 阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。
而通过对其中发光材料的争论，人们渐渐开发出各种光色、光效率越来越高的L ED 元件，但是无论怎么变化，LED 总的发光原理和构造都没有发生太大的变化。
三、LED 常用照明术语1、平均寿命：指一批灯至50%的数量损坏时的小时数。
单位：小时〔h〕。
2、经济寿命：在同时考虑灯泡的损坏以及光束输出衰减的状况下，其综合光束显示屏数码应用 制作时钟屏、利率屏等，显示数字的电子显示屏 原理显示器件为 7 段码数码管 分类点阵图文视频 可与计算机同步显示汉字、英文文本和 显示器件是由很多均匀排列的发光二极管组图形 成的点阵显示模块图文、图像并茂，以实时、同步、清楚 显示器件是由很多发光二极管组成，承受微型的信息传播方式播放各种信息 计算机进展掌握具体应用 LED 全彩显示屏广泛应用在体育场馆、市政广场、演唱会、车站、机场等场所全彩色 LED 显示屏将是 LED 显示屏、显示器件的重要进展方向 体育场馆的显示方面全彩色 LED 屏成为主流产品估量全彩 LED 显示屏在户外广告媒体中会替代传统的灯箱、霓虹灯、磁翻板等产品3、背光源方面广泛使用于行动 、PDA 、数位相机、数字摄录像机, 笔记本电脑, 电视等小尺寸 LCD 面板背光源的运用外，中大尺寸的面板的背光源仍以 CCFL 为主。
什么是计算机输出设备常见的计算机输出设备有哪些
什么是计算机输出设备常见的计算机输出设备有哪些计算机输出设备是指将计算机处理后的结果通过显示、打印、声音等形式输出给用户的设备。
常见的计算机输出设备有显示器、打印机、音响等。
一、显示器显示器是计算机最常见的输出设备之一，用于将计算机处理后的图像和文字信息以可视化的形式呈现给用户。
根据显示技术的不同，显示器可以分为CRT显示器、液晶显示器、LED显示器等。
CRT显示器使用电子枪和荧光屏幕来显示图像，液晶显示器通过液晶屏幕来实现显示，而LED显示器则采用发光二极管来发光。
显示器的主要特点是分辨率、色彩表现和刷新率等。
二、打印机打印机是一种将计算机处理的文字、图像或者其他内容输出到纸张或者其他介质上的设备。
常见的打印机有喷墨打印机、激光打印机和针式打印机等。
喷墨打印机通过喷墨喷射到介质上来形成图像或文字，激光打印机则通过激光束照射在感光鼓上，然后将墨粉转移到纸张上，而针式打印机则是通过针头在介质上进行拍打来形成字迹。
打印机的选择主要考虑打印速度、打印精度和成本等因素。
三、音响音响是一种将计算机处理的音频信息输出为声音的设备。
它可以通过扬声器来将计算机生成的音频信号转化为听得见的声音。
音响通常包括音频放大器和扬声器两部分。
音响的质量取决于音质的还原程度、音量的大小以及设备的稳定性等因素。
目前市面上有许多种类的音响可供选择，如立体声音箱、耳机、蓝牙音箱等。
四、投影仪投影仪是一种将计算机中的图像或者视频内容通过光学投影技术放大并投射到屏幕或者其他平面上的设备。
它一般由光学系统、光源和显示芯片等组成。
投影仪通过将计算机中的图像信息转成光信号，再通过透镜系统将其放大并投射到特定的显示面上。
投影仪广泛应用于教育、商务演示以及家庭影音娱乐等领域。
五、绘图仪绘图仪是一种可以通过绘制曲线、图形等方式来输出计算机中图像信息的设备。
绘图仪主要使用于CAD制图、机械绘图、地理信息系统等领域。
绘图仪的输出方式多种多样，包括针式绘图仪、喷墨绘图仪和激光绘图仪等。
机电一体化人机接口类型及特点
机电一体化人机接口类型及特点人机接口：操与机电系统(主要是掌握微机)之间进行信息交换的接口。
人机接口分类：
根据信息的传递方向，可以分作两大类：输入接口与输出接口。
人机接口作用：
（１）通过输出接口向操显示系统的各种状态、运行参数及结果等信息；
（２）通过输入接口向机电系统输入各种掌握命令，干预系统的运行状态，以实现所要求完成的任务。
常用的输入设备有：掌握开关、BCD二—十进制码拨盘、键盘等；
常用的输出设备有：状态指示灯、发光二极管显示器、液晶显示器、微型打印机、阴极射线管显示器等，扬声器
设计人机接口时的要求：
1．专用性
人机接口的设计方案要依据产品的要求而定，来完成产品特定的功能。
例如：对于一些简洁的二值性的掌握参数，可以考虑采纳掌握开关；对于一些少量的数值型参数的输入可以考虑使用BCD码拨盘；而当系统要求输入的掌握命令和参数比较多时，则应考虑使用行列式键盘等等。
2．低速性
在进行人机接口设计时，要考虑掌握微机与接口设备间的速度匹配，提高掌握微机的工作效率。
3．高性能价格比
在进行人机接口设计时，在满意功能要求前提下，输入、输出设备配置以小型、微型、廉价型为原则。
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7.4 单片机控制LED点阵显示器显示 7.4.1 LED点阵显示器结构与显示原理 7.4.2 控制16×16 LED点阵显示屏的设计
7.5 单片机控制LCD 1602液晶显示器的显示 7.5.1 LCD 1602液晶显示模块简介 7.5.2 单片机控制字符型LCD 1602的显示案例
7.6 键盘接口设计 7.6.1 键盘接口设计应解决的问题 7.6.2 独立式键盘的设计 7.6.3 矩阵式键盘的设计 7.6.4 单片机与专用键盘/显示器芯片HD7279的接口设计
见的输入器件（开关、键盘以及拨盘开关等）以及常见的显示 输出器件（发光二极管、LED数码管、LCD液晶显示器和微型 打印机）的接口设计与编程。
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7.1 单片机控制发光二极管显示 第2章介绍了单片机片内4个I/O端口P0口～P3口的内部电路
以及外部引脚特性。如果P0口作为通用I/O使用，由于漏极开 路，需要外接上拉电阻。而P1～P3口内部已有30kΩ左右的上 拉电阻。下面讨论P1～P3口如何与LED发光二极管连接。
示。 P0口与 P1、P2、P3口相比，P0口每位可驱动8个LSTTL输入，
而P1～P3口每一位的驱动能力，只有P0口的一半。当P0口的某位 为高电平时，可提供400µA的拉电流,见图7-1（a）；当P0口某位 为低电平（0.45V）时，可提供3.2mA的灌电流,见图7-1（b）,而 P1～P3口内部有30kΩ 左右的上拉电阻，如果高电平输出，则从 P1、P2和P3口输出的拉电流Id仅为几百µA，驱动能力较弱，亮度 较差，如图7-1（a）所示。
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7.7 AT89S52单片机与微型打印机TPµP-40A/16A的接口 7.7.1 TPµP-40A/16A微型打印机简介 7.7.2 AT89S52单片机与TPµP-40A/16A的接口设计
7.8 单片机与BCD码拨盘的接口设计
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内容概要 作为片内I/O口的基本应用，本章介绍单片机片内I/O口与常
参考程序如下：
Байду номын сангаас10
图7-2 单片机控制的流水灯
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7.2 开关状态检测 检测开关处于闭合状态还是打开状态，只需把开关一端接
到I/O端口的引脚上，另一端接地，然后通过检测I/O端口引脚 的电平来实现。
【例7-2】 如图7-3所示，利用单片机、1个开关k和1个发 光二极管LED，构成一个简单的检测开关k是否闭合的系统。
第7章 显示与开关/键盘输入及微型 打印机接口设计
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第7章 显示、开关/键盘及微型打印机接口设计 7.1 单片机控制发光二极管的显示
7.1.1 单片机与发光二极管的连接 7.1.2 单片机I/O端口控制发光二极管的编程 7.2 开关状态检测 7.3 单片机控制LED数码管的显示 7.3.1 LED数码管显示原理 7.3.2 LED数码管的显示方式 7.3.3 LED数码管静态显示设计 7.3.4 LED数码管动态显示设计
P1.0引脚接发光二极管的阴极LED，当开关k闭合时，LED点 亮；开关打开时，LED熄灭。开关k与LED没有任何电气上的联 系。
参考程序如下：
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7.3 单片机控制LED数码管的显示 7.3.1 LED数码管显示原理
LED数码管是常见的显示器件。LED数码管为“8”字型的， 共计8段（包括小数点段在内）或7段（不包括小数点段），每 一段对应一个发光二极管，有共阳极和共阴极两种，如图7-4 所示。共阳极数码管的阳极连接在一起，公共阳极接到+5V上 ；共阴极数码管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地。
对于共阴极数码管，当某发光二极管的阳极为高电平时， 发光二极管点亮，相应的段被显示。同样，共阳极数码管的阳 极连接在一起接+5V，当某个发光二极管的阴极接低电平时， 该发光二极管被点亮，相应的段被显示。
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图7-4 8段LED数码管结构及外形
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为使LED数码管显示不同的字符，要把某些段点亮，就要为 数码管的各段提供一个字节的二进制代码，即段码。习惯上以 “a”段对应字型码字节的最低位。各种字符的段码见表7-1。
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【例7-1】制作一个单片机控制的流水灯，原理电路见图7-2， 8个发光二极管LED0～LED7经限流电阻分别接至P1口的P1.0 ～P1.7引脚上，阳极共同接高电平。编写程序，每次点亮一个 发光二极管，控制发光二极管由上至下的反复循环流水点亮。
说明：本例采用了Proteus环境下的虚拟仿真，7.5版本元件 库中没有AT89S52单片机，采用AT89C51来代替AT89S52， 以下同。
发光二极管常用来指示系统工作状态，制作节日彩灯、广告 牌匾等。
大部分发光二极管工作电流1~5mA，其内阻为20~100Ω。 电流越大，亮度也越高。
为保证发光二极管正常工作，同时减少功耗，限流电阻选择 十分重要，若供电电压为+5V，则限流电阻可选1~3kΩ。
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7.1.1 单片机与发光二极管的连接 单片机通过并行端口P1～P3驱动发光二极管，电路如图7-1所
图7-3中，开关k的一端接到单片机P3.0引脚上，并通过上 拉电阻接到+5V上，开关的另一端接地，当开关打开时，P3.0 引脚为高电平，当开关闭合时，P3.0引脚为低电平。单片机对 开关状态的检测是由程序检测
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图7-3 开关、LED发光二极管与P1口的连接
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P3.0引脚的输入电平是高还是低。当开关闭合，即P3.0脚为低 电平；当开关打开，P3.0引脚为高电平。
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（a）不恰当的连接：高电平驱动 （b）恰当的连接：低电平驱动 图7-1 发光二极管与单片机并行口的连接
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如果端口引脚为低电平，能使灌电流Id从单片机的外部流入 内部，则将大大增加流过的灌电流值，如图7-1（b）所示。所 以，AT89S52单片机任何一个端口要想获得较大的驱动能力， 要采用低电平输出。
如果一定要高电平驱动，可在单片机与发光二极管之间加驱 动电路，如74LS04、74LS244等。 7.1.2 单片机I/O端口控制发光二极管的编程
发光二极管与单片机I/O端口的连接，见图7-1（b）。如要点 亮某发光二极管，只需该I/O端口位写入“0”即可。下面介绍如 何对I/O端口编程实现对发光二极管亮灭的控制。