花式流水灯的设计与实现

电子系统设计创新实验

报告

题目花式流水灯的设计与实现

学生姓名高权黄盼徐传武易孟华

学生学号************ 07 14 15

专业名称电子信息工程

指导教师肖永军

2016年11月12 日

设计要求：

1、实现流水灯从左到右依次:亮-全亮-灭-全灭的过程，如此循环。

2、以发光二极管作为发光器件，用单片机进行控制。

摘要

鉴于传统的分立元件以及数字逻辑电路构成的流水灯电路复杂，难以控制，本文采用单片机控制系统，设计介绍一种简单实用的单片机花样流水灯设计与制作，采用基于单片机AT89C51和发光二极管、晶振、复位、电源等电路以及必要的软件Proteus仿真及Kill软件组成的以AT89C51为核心，辅以必要的电路，设计了一款简易的花式流水灯电路。作品通过软件编程和仿真，利用单片机的自动控制功能，使LED灯从左到右依次亮灭、灭亮循环发生，从而验证了电路和程序的正确性。

关键字：AT89C51 单片机流水灯

一、系统总体设计

系统总体设计框图如图1所示，该系统共由三部分部分组成：时钟电路模块、复位电路模块、AT89C51单片机LED灯电路。其中主控制器用于系统控制，可以控制电路的开关的功能，AT89C51单片机作为主控原件，流水灯电路由LED灯和驱动电路组成。

图1 系统总体设计框图

二、系统硬件设计

（1）复位电路

任何含有计算机的系统，在启动运行时都需要复位，以便CPU和系统中的其他部件都处于某一确定的初始状态，并从这个状态开始执行工作。同样，单片机在外界的干扰下出现程序跑飞或者进入死循环的状况时，需要人为低进行复位操作，恢复正常状态。因此，手动复位是微机子系统的一个基本功能要求。

复位电路如图2所示：

图2 复位电路

该复位电路由R9，C3和开关SW1组成，当开关SW1断开时，C3两端电压较高，单片机RST端则为高电平，而当开关SW1闭合时，RST 端接地，变为低电平，此时单片机复位。

（2）时钟电路

系统的时钟电路如图3所示，此系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。MCS-51内部的高增益反相放大器外接1MHZ的晶谐以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中构成时钟电路。电容的大小影响振荡器频率的高低，振荡器的稳定和起振的快速性，为单片机提供标准时钟。

图3 时钟电路

（3）流水灯电路

流水灯电路如图4所示，电路中通过控制单片机P2口的电平来

点亮LED灯，使其LED灯从左到右依次亮灭、灭亮循环发生，该部分由8个LED灯、限流电阻及驱动电路组成。

图4 流水灯电路

三、系统软件设计

整个系统软件工作的流程图如图5所示：

图5 系统程序流程图

因为人眼的延迟功能，所以LED灯之间的间隔时间应大于等于一秒，将十六进制数分别写入P2口，使得人眼能够观察到实验现象。

四、系统的测试及仿真

（1）系统整体电路图

系统整体电路如图6所示，该电路为三部分，时钟电路、复位电路以及流水灯电路构成。

图6 系统整体电路

（2）用Protues进行仿真所得仿真图如图7、图8、图9和图10所示

图7 流水灯从左到右逐个亮状态

图8 流水灯全亮状态

图9 流水灯从右向左依次灭状态

图10 流水灯全灭状态

通过上面仿真图（7）、（8）、（9）、（10）状态我们可以看到，流水灯从左到右逐次亮、全亮、逐次灭、全灭，循环发生的过程。这里延迟函数可以使LED灯实现流水状态，从而完成实验。

五：心得体会

通过本实验，懂得如何安装KEIL软件以及实验板，懂得单片机的调试，初步了解并熟悉实验板上单片机Ｉ／Ｏ口和ＬＥＤ灯的电路结构，能通过修改程序实现仿真板上不同灯的亮灭情况，并希望通过多次试验对它有更多的了解。经过测试可以实现设计要求。