最新基于单片机的流水灯系统设计与实现

摘要

本设计着重在于分析计算器软件和开发过程中的环节和步骤，并从实践经验出发对计算器设计做了详细的分析和研究。本系统就是充分利用了G2452芯片的I/O引脚。系统以采用MSP430系列单片机G2452为中心器件来设计花样LED流水灯系统，通过按键实现8个LED灯不同花样式的闪烁。

关键词：流水灯；单片机；按键；闪烁

目录

1 项目要求 (3)

2 项目分析和系统设计 (3)

3 硬件设计 (3)

3.1单片机选型模块 (3)

3.2 LED流水灯模块 (4)

3.3功能模式选择模块 (5)

4 软件设计 (6)

4.1主程序 (6)

4.2子程序 (7)

5 系统调试 (8)

5.1硬件调试 (8)

5.2程序调试 (8)

5.3联合调试 (9)

6 外延 (11)

7 项目演练 (14)

8项目总结 (14)

附录1电路设计原理图（参考） (15)

附录2 PCB设计原理图（参考） (15)

附录3 关键程序（参考） (16)

基于单片机的流水灯系统设计与实现

1 项目要求

本项目花样流水灯采用MSP430单片机为控制器件，用于各方面的装饰，此花样流水灯有8个LED灯，六种花样灯光效果。

（1）初始化后，执行8个LED灯从右至左逐次点亮，每隔0.2s亮一个LED 灯，直到8个LED灯全亮，再从左至右依次熄灭直到全灭，以此循环；

（2）当按下按键后，执行8个LED灯从右至左每隔0.2s逐一亮灭，直到点亮最左边一个灯后再从左至右每隔0.2s逐一亮灭，以此循环；

2 项目分析和系统设计

本系统分为硬件和软件模块。硬件上我们打算在单片机的不同的i/o中装上一个流水灯来进行对流水灯进行控制。

在程序方面，首先对msp430的i/o口进行的定义和设置，然后在去定义了一个delay进行延时功能，在用一个switch循环来使得流水灯不断的循环亮灭。

花样流水灯采用MSP430单片机为控制器件，用于各方面的装饰，此花样流水灯有8个LED灯，两种花样灯光效果。

3 硬件设计

本系统采用MSP430单片机为控制核心进行设计，该流水灯系统共可分为两个模块：单片机选型模块和LED流水灯模块。

Power MCU

MSP430G2553

LED

花样流水灯

图1 系统框图

3.1单片机选型模块

MSP430单片机是16位的单片机，采用了精简指令集（RISC）结构，只有简洁的27条内核指令，大量的指令则是模拟指令；众多的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算。这些内核指令均为单周期指令，功能强，运行的速度快。

图2单片机选型模块

3.2 LED流水灯模块

要实现流水灯功能，我们只要将发光二极管LED1～LED8 依次点亮、熄灭，8只LED灯便会一亮一暗的做流水灯了。在此我们还应注意一点，由于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的时间很短，我们在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间，否则我们就看不到“流水”效果了。且每一个LED灯于一个电阻串联。电阻的作用就是对通过LED灯的电流进行一定的限制起到去LED灯进行的保护作用。使得其在高电压的时候使得LED在电阻的保护下不会烧坏。

此图为共阴极接法，因此当LED_RED给高电平“1”时LED_RED亮；当LED_RED 给低电平“0”时，LED_RED灭。

图3 LED流水灯模块图

如图3可知此原理图的LED灯为共阴极的接法，因此我们只要给它一个高电平就能点亮此LED灯。

3.3功能模式选择模块

此设计有6种功能模式可以选择：

（1）初始化后，执行8个LED灯从右至左逐次点亮，每隔0.2s亮一个LED 灯，直到8个LED灯全亮，再从左至右依次熄灭直到全灭，以此循环；

（2）当按下按键后，执行8个LED灯从右至左每隔0.2s逐一亮灭，直到点亮最左边一个灯后再从左至右每隔0.2s逐一亮灭，以此循环；

功能（1）：

○○○○○○○●○○○○○○●●○○○○○●●●○○○○●●●●

○○○○○○●●○○○●●●●●

○○○○○●●●○○●●●●●●

○○○○●●●●○●●●●●●●

○○○●●●●●○○●●●●●●○●●●●●●●●●●●●●●●

功能（2）：

○○○○○○○●○○○○○○●○○○○○○●○○○○○○●○○○

○○○○○○●○○○○●○○○○

○○○○○●○○○○●○○○○○

○○○○●○○○○●○○○○○○

○○○●○○○○○○●○○○○○○●○○○○○○●○○○○○○○

图4 流水灯的功能示意图

4 软件设计

4.1主程序

本系统整体工作主要由单片机程序控制实现，其工作过程为：对端口进行初始化，在主程序中用不同的端口定义分别来点亮流水灯。再用switch语句来对不同的LED灯进行不同类型的流水灯效果。在用延时程序来实现每一个LED的亮灭。

程序整体框架如下图5所示。

开始

端口初始化

主程序

点亮LED

延时程序

返回

开始

开始

使LED灯右移一

位熄灭

最右边LED灯

是否熄灭

使被点亮的LED

灯右移一位

延时延时

4.2子程序

一个完整的程序是由一个主程序和若干个子程序组成。在一个加工程序中，如果其中有些加工内容完全相同或相似，为了简化程序，可以把这些重复的程序段单独列出，并按一定的格式编写成子程序。主程序在执行过程中如果需要某一子程序，通过调用指令来调用该子程序，子程序执行完后又返回到主程序，继续执行后面的程序段。

本系统中所使用的子程序都是比较简单的，用for语句实现循环之后再使用延时函数进行延时。

子函数的功能流程图如下：

功能1流程图：功能2流程图：

图6 功能程序流程框架图

使LED灯左移一

位点亮

8个LED灯是

否全灭

延时

使被点亮的LED

灯左移一位

8个LED灯是

否全亮

延时

最左边LED灯

是否点亮亮