基于单片机的流水灯设计

李华卫

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摘要：随着时代的变化，很多商品在确保其性能前提下也开始变得更加美观大方。在其中LED流水灯的运用也越来越广泛下去。利用单片机加以控制促使LED造成流水实际效果因为价格低廉，实际操作方便快捷而便备受欢迎。文中选择用C51单片机利用C语言程序编写操纵LED小灯的闪动，利用单片机P0-P3口输出高低电平差别促使不同类型的小灯产生不同类型的明暗度转变进而产生流水效果。并引入for语句和分数句子进行流水灯款式的循环和自动选择。

关键字：流水灯，单片机，C语言，LED小灯

1引言

1.1设计背景

LED灯在现代社会中一直都拥有广泛应用，其便宜实惠能够在很大程度上满足人们在各个领域里的要求，比如广告牌子、工业控制系统的操作面板等具有流水灯的运用。在这样的新趋势状态下那就需要开专门自动控制系统，而利用单片机制作出来的流水灯的自动控制系统因为省时省力简单实用。可以在很大程度上达到也支持现阶段的必须。而且利用了单片机的结构有很多相近计时器、存储器能够很容易地进行针对小灯控制。其简单实用的特点也是具备主要代表实际意义。

1.2需求分析报告

应用8051系列产品单片机进行心型流水灯的设计方案，利用单片机导出高低电平的改变来促使小灯闪动进而实现循环系统流水，而且在尽可能美观大方前提下开发出更多的小灯闪动款式。

2设计

2.1总体方案设计总体目标

此次课题研究选用AT89S51单片机完成LED小灯闪烁的实际效果。与此同时加入复位电路。复位后闪动款式则再次开始。

而且在确保电源电路没有问题的情形下尽可能进行更多小灯闪动款式，以保证其美观度。

2.2总体方案设计框架图

应用5V电压源根据联接USB接口立即供电系统。依据在单片机及内部结构烧提前准备好的系统控制单片机P0-P3口的高低电平转变促使小灯产生变化。并加入复位电路，当复位按键启动时，小灯状态将回应至最初的状态。

3 AT89C51单片机

单片机全称是片式微型机，也被称为单片微控制板，经过不断的技术升级和优化，现在的单片机已经将一个基本上完整的、可以实现电子计算机基本要素的元器件集成化于一块微处理芯片之中。开发工作人员在开发各种各样自动控制系统时，经常将单片机做为系统软件的关键，利用其插口来拓展和实现其它功能，可向单片机内烧写早已制订好一点的程序流程来达到系统软件自动控制系统。AT89C51型单片机是51系列产品单片机诸多款式中最中的经典的单片机之一。该单片机因其优惠的价格、靠谱性能、较好的拓展和兼容模式占据着众多的单片机销售市场，赢得了很多电器工程师的应用。

3.1单片机

最少工作系统若想推动一块片式处理芯片正常运转，必须为他们提供合适的工作工作电压，必须可以提供脉冲发生器数据信号来调节单片机内部结构每个命令的井然有序实行及使用的晶振电路，及其可以自动控制系统复位操控的复位电路三部分。它们都是完成单片机正常运转的最小标准，在单片机芯片插口上都具备专门插口来达到这个条件。

3.1.1工作标准电压

单片机在封装形式环节中带来了正负2个单独的管脚，便于外界电源的连接。AT89C51型单片机的标准电压为 5V，因而只需要将开关电源 5V插口连接单片机正级，而单片机的负级则接地装置便能完成单片机的稳定供电系统标准。

3.1.2晶振电路设计方案

单片机若要依照预估开展井然有序、平稳地运作，实行各种各样实际操作，离不开晶振电路所形成的脉冲发生器推动。脉冲发生器是依据某类周期时间而引起的差分信号。一般来讲，在一个周期时间内，单片机进行一条命令的操作。单片机内部结构一般具备专门用来震荡器的功率放大反方向放大仪，而单片机芯片XTAL1与XTAL2插口即该放大电路的I端和O端。本设计方案使用了内部结构数字时钟激励方法来构建晶振电路，这种促使电源电路更加简单、产生的时钟信号也更加稳定。在单片机的两大有关时钟信号放大仪的输出管脚上各自连接石英晶体振荡器的两边，与此同时分别并连接电容值同样的电力电容器件，两电容器的另一端一同接地装置，进而组成一个一个完整的串联谐振电源电路。电路板上的电容器能将震荡器工作频率更加稳定，同时也可以减少起振过程中所花费的时间。

3.2复位电路设计方案

当要系统实现复位实际操作或遭受故障开展重新启动实际操作的情形下，必须系统开展电源电路复位。电源电路复位具体内容是把单片机内部一些存储器具体内容恢复至系统软件烧录程序的开端，即最初的状态，从而实现了全面的重新启动工作中。但一般单片机内部结构并没有集成化完整的复位电路，必须开发工作人员结合实际情况在外部构建复位电路连接单片机预留复位管脚RST上去完成全面的复位作用。该复位电路融合了通电复位电路与功能键复位电路两种形式，通电复位电路由电阻器R1、电容器C3，及其供电系统电源插头VCC、单片机的复位插口RST和接地装置插口VSS所组成的，利用电容充放电基本原理来完成对RST端给与持续不断的高电平信号，促使单片机接受到复位数据信号，完成复位实际操作。当电路板上的电流量在接入一瞬间时，RST端与电源端VCC电平信号同样，然后电容充电电流量不断减少，造成电位差降低，直到小于RST端施密特触发器可接受高电平信号的后限制值。在图片中的复位电路中，电容器两边还并接起一个串联电阻的功能键开关，完成了用户可以通过简单功能键实际操作便能完成单片机复位作用。

4控制系统设计

4.1硬件电路设计

因为选用的AT89S51单片机有着P0-P3好几个管脚，每一个管脚都可以成为独立的输出端口，并且根据输出电平转变来让小灯照亮或者灭掉[1]。那样我们能利用这一特点进行相匹配代码的撰写。

而因为此次课题研究相连的小灯数量众多，假如彻底展览会造成篇数多余，因而仅用P0一组插口展现8个小灯的流水闪动状况。仿真图如下图3所显示。

因为从电路原理图中可以看到，如果要照亮接进P0.0口的LED灯，那样只需使P0.0口的输出电平变成低电频就可以。反过来，如果要灭掉P0.0口的LED灯，就把P0.0口的输出电平变成上拉电阻。同样，其它的7个LED的开启和灭掉的办法还可以用上述实际操作完成。因而，想要实现流水灯作用，大家只需把发光二极管LED1~LED8依照次序先后照亮、灭掉，就可以获得我们想要的流水灯实际效果。值得一提的是我们也可以改动LED灯照亮时长、次序等等问题，创造出不同的效果。

4.2软件开发

在软件程序设计中可以用C语言开展软件的程序编写，在其中大致可以分为两部分。第一个部分为延时方法，能将传递数据至while循环中明确电池循环次数操纵延时时间，在while循环系统身体内提升for循环以增加单独延时时间。实际延时时间可以根据需要自主调节。

5结束语

本设计方案根据AT89S51单片机实现了对LED小灯的闪动操纵。并依据心型造型固定不动小灯部位构建硬件电路，然后将利用C语言提前准备好的程序代码根据Keil进行编译程序烧写到单片机中，插电以后启动系统便完成了本设计方案的需要。

参考文献

[1]郭天祥.新概念51单片机C语言教程—入门、提高、开发、拓展全攻略(二版)[M].北京：电子工业出版社，2018.

[2]吴文兵，脱建智.基于51单片机的流水灯的设计与实现[J].电子技术与软件工程，2016(8)：258.