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流水灯课程设计报告
欢迎阅读流水灯课程设计报告，本文主要介绍了基于单片机的流水灯系统，首先介绍了以AT89C51为控制核心，8位共阳极接法的二极管显示电路的流水灯系统，并通过对流水灯的基本控制原理进行了流程控制设计，从而实现流水灯现象。
1 概述
随着科学技术水平的不断向前提高以及社会经济的不断向前发展，人们越来越意识到广告宣传的重要性，越来越多的丰富多彩、新颖夺目的LED广告宣传牌充斥在城市的公共场所中，为灯红酒绿的城市增加了炫目多姿的色彩。这些LED广告宣传牌动态显示的背后，则是以流水灯的原理为基础，以单片机为控制核心，按照广告商的宣传需求，通过炫目的多彩和新颖的方式来吸引人们的眼球来完成广告宣传。基于单片机的流水灯的设计，主要是以单片机为控制核心，通过自身的数据输入输出端口完成与流水灯显示电路的数据联通，通过内部的程序运行来实现对流水灯显示电路的动态控制，进而实现显示电流的循环亮灭的操作。所以对于基于单片机的流水灯系统的深入研究与学习对于学习单片机控制系统以及LED广告宣传系统的工作机制进来说具有非常重要的现实意义。
2 基于单片机的流水灯的系统电路
流水灯的显示电路就是多个二极管通过一端公共连接而构成的显示电路，并将另一端分别与单片机的多个数据输入输出端口进行连接，当单片机向这些端口发送相应的数据时，根据二极管的工作特性，从而实现对其的亮灭控制。当然，单片机工作还需要复位电路和晶振电路配合单片机芯片构成单片机工作的最小系统，从而满足单片机正常工作的基本条件。如图1所示，为基于单片机的流水灯控制系统硬件电路图，该硬件电路以AT89C51为基本的控制核心，实现对8为二极管流水灯显示电路的亮灭控制。
该控制系统是以AT89C51为系统的控制单片机，它是美国ATMEL公司生产的高性能的CMOS 8位处理器，同时配备了丰富的硬件资源，有128字节的RAM供用户使用，并提供2个16为定时器/计数器完成定时和计数的工作以及32根数据输入输出端口来单片机与外部电路的数据连通的工作。
8位二极管构成的流水灯显示电路是用共阳极的连接方法来构成的显示电路的。常见的LED显示灯电路中的二极管连接方法有两种，一种是共阳极连接，一种是共阴极连接，它们是根据显示电路中二极管公共连接的方式来决定的。共阳极接法就是将构成LED显示电路的二极管的阳极接在一起构成公共端，共阴极接法就是将LED显示电路中的二极管的阴极接在一起构成公共端。对于共阳极接法的显示电路来说，如果在该端实施低电压（零电压），对于共阴极接法的显示电路来说，如果在该端实施高电压，那么无论在另外一段如何控制电压都不能使该显示电路亮灭，从而实现了通过对该公共端的电压的改变对整个LED显示电路的进行控制。当公共端施加了使能电压后，通过对该显示电路中的某个二极管进行控制从而实现了对显示电路的二极管亮灭控制。图1中所示的流水灯显示电路为共阳极接法的LED显示电路，通过施加Vcc电压，可以是LED显示电路中的所有二级管一直处在使能状态，从而配合的单片机控制完成流水灯的设计。
3 基于单片机的流水灯的流程控制
流水灯就是按照一定的顺序和规则，按照人们的意愿有序地亮灭，通过人的视觉误差从而形成流水状的状态。基于单片机的流水灯系统设计，以图1为基本的硬件电路，根据人们的意愿来编写程序代码，通过单片机定时向P1端口发送控制信号数据，从而对流水灯显示电路的二极管亮灭的控制，实现流水灯的效果。
由于本文中采取的是流水灯显示电路采用的是共阳极的接法，所以在针对一个二极管亮灭的控制情况下，主要是是向该端口发送低电压数据即可使该二极管发亮，依次类推，即可实现流水灯的现象。但是值得注意的是，由于人类研究对于视觉具有暂留的特性，如果紧邻的两个二极管的亮灭交替时间间隔太少，在人眼观察下就会是持续亮的状态，达不到流水灯的效果，所以设计的时间间隔要满足一定的要求。对于流水灯的实现上有很多方法，其中循环移位法是相对比较简单的控制方法，即对8位二极管的亮灭信号控制字进行循环移位来实现流水灯的方法。
以紧邻两个二极管亮灭时间间隔为0.5s为例，对基于单片机的流水灯系统的控制流程进行伪代码设计如下：
a，对单片机的定时器/计数器进行初始化，包括定时器/计数器的选择，工作方式选择等初始化工作。
b，设定二极管亮灭控制变量V_number，并赋值为0xFE（该值是对高7位的二极管的阴极设定为高电压，对最后一位的二极管的阴极设定为低电压，从而实现最后一个二极管亮，其他二极管灭的初始状态）。
c，将V_number赋值到P1端口。
d，对定时器/计数器进行初始值设定（定时0.5s）并开始计时知道结束。
e，对V_number进行循环移位操作并将结果重新赋值给V_number。
f，跳到步骤c
根据上述流程，即可实现对P1端口输出控制数据的循环变化，实现共阳极的二极管显示电路的流水灯现象。
4 总结
基于单片机的流水灯系统的设计，主要是以51单片机为控制核心，配备8位共阳极接法的二极管显示电路，通过定时器/计数器的定时以及对连接8位二级管显示电路的P1端口进行循环移位赋值，从而实现对二极管显示电路的亮灭自动控制，实现流水灯现象。
参考文献：
[1]张灿.单片机花样流水灯设计[J].信息通信，2013（01）
[2]易礼智.基于51单片机实现流水灯的若干种编程方法[J].铜仁学院学报，2012（06）
[3]朱艳梅.基于单片机的流水灯的设计与实现[J].电子制作，2014（04）
[4]李灵锋.单片机控制流水灯方法研究[J].煤炭技术，2010（11）
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