流水燈課程設計報告

歡迎閱讀流水燈課程設計報告，本文主要介紹了基於單片機的流水燈系統，首先介紹了以AT89C51爲控制核心，8位共陽極接法的二極管顯示電路的流水燈系統，並通過對流水燈的基本控制原理進行了流程控制設計，從而實現流水燈現象。

1 概述

隨着科學技術水平的不斷向前提高以及社會經濟的不斷向前發展，人們越來越意識到廣告宣傳的重要性，越來越多的豐富多彩、新穎奪目的LED廣告宣傳牌充斥在城市的公共場所中，爲燈紅酒綠的城市增加了炫目多姿的色彩。這些LED廣告宣傳牌動態顯示的背後，則是以流水燈的原理爲基礎，以單片機爲控制核心，按照廣告商的宣傳需求，通過炫目的多彩和新穎的方式來吸引人們的眼球來完成廣告宣傳。基於單片機的流水燈的設計，主要是以單片機爲控制核心，通過自身的數據輸入輸出端口完成與流水燈顯示電路的數據聯通，通過內部的程序運行來實現對流水燈顯示電路的動態控制，進而實現顯示電流的循環亮滅的操作。所以對於基於單片機的流水燈系統的深入研究與學習對於學習單片機控制系統以及LED廣告宣傳系統的工作機制進來說具有非常重要的現實意義。

2 基於單片機的流水燈的系統電路

流水燈的顯示電路就是多個二極管通過一端公共連接而構成的顯示電路，並將另一端分別與單片機的多個數據輸入輸出端口進行連接，當單片機向這些端口發送相應的數據時，根據二極管的工作特性，從而實現對其的亮滅控制。當然，單片機工作還需要復位電路和晶振電路配合單片機芯片構成單片機工作的最小系統，從而滿足單片機正常工作的基本條件。如圖1所示，爲基於單片機的流水燈控制系統硬件電路圖，該硬件電路以AT89C51爲基本的控制核心，實現對8爲二極管流水燈顯示電路的亮滅控制。

該控制系統是以AT89C51爲系統的控制單片機，它是美國ATMEL公司生產的高性能的CMOS 8位處理器，同時配備了豐富的硬件資源，有128字節的RAM供用戶使用，並提供2個16爲定時器/計數器完成定時和計數的工作以及32根數據輸入輸出端口來單片機與外部電路的數據連通的工作。

8位二極管構成的流水燈顯示電路是用共陽極的連接方法來構成的顯示電路的。常見的LED顯示燈電路中的二極管連接方法有兩種，一種是共陽極連接，一種是共陰極連接，它們是根據顯示電路中二極管公共連接的方式來決定的。共陽極接法就是將構成LED顯示電路的二極管的陽極接在一起構成公共端，共陰極接法就是將LED顯示電路中的二極管的陰極接在一起構成公共端。對於共陽極接法的顯示電路來說，如果在該端實施低電壓（零電壓），對於共陰極接法的顯示電路來說，如果在該端實施高電壓，那麼無論在另外一段如何控制電壓都不能使該顯示電路亮滅，從而實現了通過對該公共端的電壓的改變對整個LED顯示電路的進行控制。當公共端施加了使能電壓後，通過對該顯示電路中的某個二極管進行控制從而實現了對顯示電路的二極管亮滅控制。圖1中所示的流水燈顯示電路爲共陽極接法的LED顯示電路，通過施加Vcc電壓，可以是LED顯示電路中的所有二級管一直處在使能狀態，從而配合的單片機控制完成流水燈的設計。

3 基於單片機的流水燈的流程控制

流水燈就是按照一定的順序和規則，按照人們的意願有序地亮滅，通過人的視覺誤差從而形成流水狀的狀態。基於單片機的流水燈系統設計，以圖1爲基本的硬件電路，根據人們的意願來編寫程序代碼，通過單片機定時向P1端口發送控制信號數據，從而對流水燈顯示電路的二極管亮滅的控制，實現流水燈的效果。

由於本文中採取的`是流水燈顯示電路採用的是共陽極的接法，所以在針對一個二極管亮滅的控制情況下，主要是是向該端口發送低電壓數據即可使該二極管發亮，依次類推，即可實現流水燈的現象。但是值得注意的是，由於人類研究對於視覺具有暫留的特性，如果緊鄰的兩個二極管的亮滅交替時間間隔太少，在人眼觀察下就會是持續亮的狀態，達不到流水燈的效果，所以設計的時間間隔要滿足一定的要求。對於流水燈的實現上有很多方法，其中循環移位法是相對比較簡單的控制方法，即對8位二極管的亮滅信號控制字進行循環移位來實現流水燈的方法。

以緊鄰兩個二極管亮滅時間間隔爲0.5s爲例，對基於單片機的流水燈系統的控制流程進行僞代碼設計如下：

a，對單片機的定時器/計數器進行初始化，包括定時器/計數器的選擇，工作方式選擇等初始化工作。

b，設定二極管亮滅控制變量V_number，並賦值爲0xFE（該值是對高7位的二極管的陰極設定爲高電壓，對最後一位的二極管的陰極設定爲低電壓，從而實現最後一個二極管亮，其他二極管滅的初始狀態）。

c，將V_number賦值到P1端口。

d，對定時器/計數器進行初始值設定（定時0.5s）並開始計時知道結束。

e，對V_number進行循環移位操作並將結果重新賦值給V_number。

f，跳到步驟c

根據上述流程，即可實現對P1端口輸出控制數據的循環變化，實現共陽極的二極管顯示電路的流水燈現象。

4 總結

基於單片機的流水燈系統的設計，主要是以51單片機爲控制核心，配備8位共陽極接法的二極管顯示電路，通過定時器/計數器的定時以及對連接8位二級管顯示電路的P1端口進行循環移位賦值，從而實現對二極管顯示電路的亮滅自動控制，實現流水燈現象。

參考文獻：

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