流水灯

目录

第1章背景及应用 (1)

第2章多功能流水灯的设计方案 (2)

2.1基本要求设计方案 (2)

2.2提高设计方案 (2)

2.3设计框图 (2)

第3章多功能流水灯设计方案单元模块电路设计 (3)

3.1多功能流水电路 (3)

3.2多功能流水灯的提高电路 (4)

第4章试验的调试与分析 (5)

第5章结论与体会 (6)

参考文献 (7)

附录 (8)

附录1：元件清单 (8)

附录2：程序编写 (8)

第1章背景及应用

随着单片机功能集成化的发展，其应用领域也逐渐地由传统的控制，扩展为控制处理、数据处理以及数字信号处理（DSP，Digital Signal Processing）等领域。凌阳的16 位单片机就是为适应这种发展而设计的。它的 CPU内核采用凌阳最新推出的（Microcontroller and Signal Processor）16位微处理器芯片所形成的 16 位系列单片机采用的是模块式集成结构，它的内核为中心集成不同规模的 ROM、RAM 和功能丰富的各种外设接口部件。内核是一个通用的核结构。除此之外的其它功能模块均为可选结构，亦即这种结构可大可小或可有可无。借助这种通用结构附加可选结构的积木式的构成，便可形成各种不同系列派生产品，以适合不同的应用场合。这样做无疑会使每一种派生产品具有更强的功能和更低的成本。

，人民生活水平的提高，流水灯在现实生活中所起的作用越来越重要。流水灯简易轻巧，外貌美观，能呈现多彩的颜色。在现实生活中起到了广泛的应用。在繁忙的交通路段，伞烁着的流水交通灯，提醒着人民要遵纪交通规则，在繁忙的大街上，伞烁的流水灯无不吸引过路人的眼球，甚至在自动门上都装有自动流水灯，告诉人们的时间和日期。流水灯无处不在。所以说多功能流水灯电路的设计可以使我们进一步了解流水灯，感受流水灯给我们生活带来的方便。

多功能流水灯的设计要求在预定的时间到来时，会产生一个控制信号控制彩灯的流向、间歇等，彩灯流向可以随着电路的改变而改变，并具有自控、手控、流向控制功能等。主要参考数字电路中计数器的原理。NE555定时器的作用等相关知识在设计的过程中需要了解相关芯片（CD4017、NE555）的具体功能，引脚值、引脚图、真值表。认真连接设计电路，由于最后流水灯的流向十分的清晰和稳定，所以所得的结果测试十分简洁并且很成功。

经过资料的查阅，小组的讨论，以及几种方案的比较，选定方案参考如下：整个流水灯的电路由振荡电路、译码电路和光源电路组成，振荡电路的组成包括3个电容、一个电阻器和一个继电器及NE555定时器构成。译码电路的组成包括芯片CD4017。光源电路的组成包括若干电阻个若干二极管。

第2章多功能流水灯的设计方案

2.1 基本要求设计方案

1) 设计一个多功能彩灯流水控制电路。其主要部分实现定时功能，即在预定的时间到来时，将如何产生一个控制信号控制彩灯的流向、间歇等。

2) 通过利用中规模集成电路中可逆计数器、译码器和定时器来实现正逆流水功能，并利用组合电路实现自控、手控、流向控制等功能。

2.2 提高设计方案

1) 本次设计的电路只具有单向流水的功能，即正向流水和逆向流水两个功能，可以通过改变电路来实现多向流水的功能，即流水灯的流向可以通过电路的改变而改变。

2) 本次设计的流水灯电路只使用了一个芯片CD4017，可以通过增加芯片CD4017的个数，使流水灯的流向更加美观。

3) 在考虑流水灯单向和多向流水的功能的同时，可以采用更多的CD4017芯片和发光二极管来实现流水灯的闪烁，即由流水灯组合成各种图案，在流水灯发光的同时，闪烁各种美观旋律的图案。

2.3 设计框图

基本原理设计框图如下图所示

开始

P1口赋初值让第一个灯

调用延时函数延时

P1口的值循环左移一位

图1-1 方框图

第3章多功能流水灯设计方案单元模块电路设计

3.1 多功能流水电路

表3—1 多功能流水电路

设计的多功能流水灯原理电路图如上图所示。原理电路图由振荡电路、译码电路和光源电路三部分组成。在设计电路时，本次选用的脉冲发生器是由NE555与R2、R3及C3组成的多谐振荡器组成。主要是为灯光流动控制器提供流动控制的脉冲，灯光的流动速度可以通过电位器RP进行调节。由于RP的阻值较打，所以有较大的速度调节范围。灯光流动控制器由一个进制计数脉冲分配

器CD4017和若干电阻组成。

CD4017的cp端受脉冲发生器输出脉冲的控制，其输出端(Q0~Q9)将输入脉冲按输入顺序依次分配。输出控制的脉冲，其输出控制脉冲的速度由脉冲发生器输出的脉冲频率决定。12个电阻与CD4017的10个输出端Q0~Q9相连，当Q0~Q9依次输出控制脉冲时6个发光二极管按照接通回路的顺序依次发光，形成流动发光状态，即实现正向流水和逆向流水的功能。

电源电路采用电容降压，二极管整流和稳定管稳压的供电方式，直流工作电压由稳压管的稳压值决定。本次设计电路所采用的电源为5V。

3.2 多功能流水灯的提高电路

在2.1中本次所讨论的多功能流水灯的电路时单向流动的，而在现实生活中，这种电路往往不能满足社会要求，所以本文对 2.1中的电路进行了改进。

表3—2提高电路

电路的工作原理与2.1中电路的工作原理完全相同，只是流水灯的流向发生了改变。在图(3)电路中留水灯的流向为：CD4017的3，2，4，7，10，1脚的高电平使6个发光二极管依次向右发光。5，6，9脚的高电平使6个发光二极管由中心向两边散开发过。此电路仅仅考虑了流水灯的多向流动功能，且发光二极管的个数有6个，从而使得整个电路比较单调。得出的结果也只是单个二极管的发光，并没有考虑到多个二极管的同时发光。本次为了弥补这个缺陷，作了进一步的改进，采用2个CD4017芯片和多个二极管实现多个发光二极管的同步多向流动功能。电路的工作原理与2.1中的电路工作原理也完全相同，只是增加了CD4017和发光二极管的个数，在电路中流水灯的流向为：

为此实现了流水灯的多向多个同时发光的流水功能。当然，这些电路只是在现有设备中所能完成设计的。当电路设备的逐步庞大，本文还可以设计更复杂、更美观的电路。

逐步庞大，本文还可以设计更复杂、更美观的流水电路。