基于51單片機智能流水燈的設計與制作

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

目錄

1產(chǎn)品功能分析......................................................1

2設計方案遴選......................................................1

3產(chǎn)品硬件設計......................................................1

3.1系統(tǒng)原理圖及工作原理.......................................1

3.2STC89C51單片機.............................................2

3.3時鐘振蕩電路...............................................3

3.4復位電路...................................................4

3.5LED流水燈顯示電路..........................................4

4產(chǎn)品軟件設計......................................................5

5產(chǎn)品使用說明......................................................5

5.1焊接需知的常識...............................................5

5.2元器件的安裝.................................................6

5.3如何操作產(chǎn)品、實現(xiàn)功能.......................................6

6仿真調(diào)試..........................................................6

6.1軟件仿真.....................................................6

6.2遇到問題....................................................7

參考資料............................................................8

附錄：..............................................................9

附錄1：元器件清單...............................................9

附錄2：電路原理圖..............................................10

附錄3：PCB設計圖...............................................11

I

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

附錄4：實物圖..................................................12

附錄5：軟件程序代碼............................................13

II

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基于51單片機智能流水燈的設計與制作

1產(chǎn)品功能分析

本設計是基于MCS51系列單片機所設計的，用STC89C51芯片控制跑馬燈（流

水燈），整個系統(tǒng)有32個LED，單片機控制各個LED的亮滅，達到流水燈的效果，

有多種花樣，并可以擴展，增加樣式。

2設計方案遴選

方案1：設計流水燈為字體流水燈，以文字的形式呈現(xiàn)流水燈的效果，以達到

本設計的成果。

方案2：設計流水燈為文字加邊框流線型流水燈，以邊框環(huán)繞文字的形式呈現(xiàn)

流水燈的效果，以達到本設計的成果。

方案3：設計流水燈為形狀為心形流水燈，以流水燈圍繞呈現(xiàn)形狀來體現(xiàn)出流

水燈的樣式效果，以達到本設計的成果。

最終確定方案3。

本設計由STC89C51單片機、復位電路、時鐘振蕩電路、LED流水燈顯示電路

組成。系統(tǒng)設計框圖由圖1所示：

復位電路

流水燈顯

STC89C51單片LED

機示電路

時鐘振蕩電路

圖1系統(tǒng)設計框圖

3產(chǎn)品硬件設計

3.1系統(tǒng)原理圖及工作原理

1、電路原理圖如下圖2所示

2、電路工作原理

接通電源之后，閉合開關，STC89C51單片機進行工作，32個二極管亮起，并

遵循STC89C51單片機的控制進行輪流閃爍。

1

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圖2電路原理圖

3.2STC89C51單片機

單片機總體功能:4k字節(jié)Flash閃速存儲器，256字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器

(00H-7FH為片內(nèi)RAM，80H-FFH為特殊功能寄存器SFR)，32個I/O口線，兩

個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)

振蕩器及時鐘電路。

單片機引腳圖如下圖所示：

圖3引腳圖

2

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引腳功能：P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八

位。P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出

4TTL門電流。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。

P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INT0（外部中斷0）

P3.3/INT1（外部中斷1）P3.4T0（計時器0外部輸入）

P3.5T1（計時器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）

P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）GND：接地XTAL1：反向振蕩放大器的輸入

及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。

XTAL2：來自反向振蕩器的輸出/EA/VPP：為儲存器ALE/PROG：地址鎖存

/PSEN：外部程序存儲器的選通信號

引腳實物圖如下圖所示：

圖4引腳實物圖

3.3時鐘振蕩電路

時鐘振蕩器是利用了晶體的壓電效應制造的，當在晶片的兩面上加交變電

壓時，晶片會反復的機械變形而產(chǎn)生振動，而這種機械振動又會反過來產(chǎn)生交變

電壓。如圖所示：

圖5時鐘振蕩

3

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3.4復位電路

復位電路的目的就是在上電的瞬間提供一個與正常工作狀態(tài)下的相反的電

平。如圖4所示：

圖6復位電路

3.5LED流水燈顯示電路

當接通電源，按下開關之后，32個二極管在51單片機的控制下自由閃爍，

如圖所示：

圖7LED流水燈顯示電路

4

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4產(chǎn)品軟件設計

本設計是接通電源之后，按下開關，程序進入初始化，按照軟件的編程設計，

在51單片機的控制下，二極管按照一組接一組的模式進行閃爍，當所有模式進行

完畢之后，又會重新從第一個模式開始，如此往復地進行一輪接一輪的閃爍。如

果中間按下開關，停止閃爍，那么當下一次按下開關，開始閃爍的時候，同樣的

回從第一個模式開始進行閃爍。如圖所示：

圖8程序圖

5產(chǎn)品使用說明書

5.1焊接需知的常識

5

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首先是選擇電烙鐵。對于小型的電子制作項目，20W的烙鐵就能滿足要求。

如果初學焊接時使用大功率烙鐵，很容易燙壞元件。

再次，注意焊錫與助焊劑的選用。千萬不要使用酸性助焊劑，否則對烙鐵頭

和電路板都有腐蝕作用。最好使用含松香芯的焊錫絲，用松香或松香酒精溶液作

助焊劑。

砂紙打磨是重要的過程，否則更難上錫甚至上不上錫。正確的方法是用細砂

紙輕磨幾下，再用烙鐵頭磨蹭引腳。如果引腳只有少數(shù)部位能上錫，這種元器件

就得用砂紙多磨幾下引腳，否則會成為虛焊的隱患。

搪錫后，將引腳插入通孔，用鑷子夾住引腳根部，再用烙鐵接觸引腳和通孔。

一旦焊錫流滿通孔，應立即移開烙鐵。此時應注意：第一，烙鐵應與引腳接觸；

第二，焊接的時間要短，一般不宜超過三秒；第三，撤離烙鐵后千萬不可晃動引

腳，必須要焊錫凝固后再松開鑷子。焊接質(zhì)量可從焊錫是否填滿通孔、焊點是否

圓滑光亮來判斷。對于焊點周圍的松香焊渣，可用乙醇擦去，千萬不要使用含有

氯化物的溶劑、汽油或肥皂水。

5.2元器件的安裝

在安裝元件時，我們應該對元件進行檢測使它能達到電路所需的要求，應盡

量避免裝錯元件，不然調(diào)試時會出現(xiàn)很多麻煩，然后仔細對照原理圖進行安裝。

再進行元器件的安裝焊接，在安裝焊接時應注意避免虛焊、假焊現(xiàn)象，并且要注

意掌握焊接時間。如果焊接時間過長就有可能將元器件損壞。

5.3如何操作產(chǎn)品、實現(xiàn)功能

在焊接、安裝好所有的元器件之后，插入數(shù)據(jù)線在電腦軟件上進行燒入代碼，

下載到開發(fā)板上之后，接通電源，按下開關即可實現(xiàn)產(chǎn)品功能。

6仿真調(diào)試

6.1軟件仿真

仿真采用proteus7.8仿真通過，仿真截圖如下：

6

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圖9仿真截圖

6.2遇到問題

1.做畢業(yè)設計過程當中，部分材料不齊，到實驗室借用。

2.LED虛亮，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)時電源部分跳線斷了，補好后正常工作。

3.所亮的燈不是所預想的，經(jīng)過仔細檢查發(fā)現(xiàn)程序賦值問題并解決。

7

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參考資料

【1】模擬電子技術基礎(第4版)（作者：華成英，童詩白）出版社:高等教育出版社

【2】數(shù)字電子技術基礎（第5版）（作者：閻石）出版社:高等教育出版社

【3】單片機原理與接口技術（修訂版）（作者：趙嘉蔚，張家棟，霍凱）出版社：清華大學出版社

【4】譚浩強.C程序設計.出版社:清華大學出版社（第三版），2005年7月

【5】余孟嘗.數(shù)字電子技術基礎簡明教程（第三版）.出版社:高等教育出版社，2006年7月

【6】潘明蓮.為計算機原理（第二版）.出版社:電子工業(yè)出版社，2003年9月

【7】譚博學.集成電路原理及應用（第三版）.出版社:電子工業(yè)出版社，2001年6月

【8】單片機原理及應用.出版社:西安電子科技大學出版社

8

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附錄：

附錄1：

20移動互聯(lián)1朱彪基于51單片機智能流水燈的設計與制作

序號名稱規(guī)格符號數(shù)量

1萬用板9*15\1

2單片機STC89C51U11

3IC管座40引腳\1

4電阻10kR331

5電阻2.2kR1-R3232

6發(fā)光二極管5mmD1-D3232

7晶振12MY11

8電解電容10ufC11

9電容30pfC2-C32

10自鎖開關\P11

11DC電源接口\\1

12導線\\若干

13焊錫\\若干

14USB電源線\\1

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附錄2：電路原理圖

10

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附錄3：PCB設計圖

11

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附錄4：實物圖

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附錄5：軟件程序代碼

#include<reg52.h>

#include<intrins.h>

#defineuintunsignedint

#defineucharunsignedchar

//延時

voiddelay(uintk)

{

uinti,j;

for(i=k;i--;i>0)

for(j=100;j--;j>0);

}

voidmain()

{

uchartemp0,temp1;

ucharyi;

ucharyi0,yi1;

uinti,j,k,a,b;

j=k=a=b=3;

//全部亮

P0=P1=P2=P3=0x00;

delay(700);

P0=P1=P2=P3=0xff;

13

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//每個io口獨自亮

for(i=2;i--;i>0)

{

P1=P0=0x00;

delay(500);

P1=P0=0xff;

P3=P2=0x00;

delay(500);

P3=P2=0xff;

}

//全部亮，閃三次

for(i=2;i--;i>0)

{

P0=P1=P2=P3=0x00;

delay(100);

P0=P1=P2=P3=0xff;

delay(100);

}

//P1、P2亮，P3、P0暗

for(i=3;i--;i>0)

{

P1=0x00,P2=0x00;P3=0xff,P0=0xff;

delay(500);

P1=0xff,P2=0xff,P3=0x00,P0=0x00;

14

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delay(500);

}

//四個點的流水

while(j>0)

{

temp0=0xfe,temp1=0x7f;

P1=P3=temp0,P2=P0=temp1;

delay(100);

for(i=7;i--;i>0)

{

temp0=_crol_(temp0,1),temp1=_cror_(temp1,1);

P1=P3=temp0,P2=P0=temp1;

delay(100);

}

j--;

}

//全部亮，閃三次

for(i=3;i--;i>0)

{

P0=P1=P2=P3=0x00;

delay(300);

P0=P1=P2=P3=0xff;

delay(300);

}

15

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//四個IO口同樣跟蹤流水

while(k>0)

{

temp0=0xfe,temp1=0x7f;

P1=P3=temp0,P2=P0=temp1;

delay(60);

for(i=7;i--;i>0)

{

temp0=temp0<<1,temp1=temp1>>1;

P1=P3=temp0,P2=P0=temp1;

delay(60);

}

k--;

}

P0=P1=P3=P2=0xff;

while(k<3)

{

temp0=0x7f,temp1=0xfe;

P1=P3=temp0,P2=P0=temp1;

delay(60);

for(i=7;i--;i>0)

{

temp0=temp0>>1,temp1=temp1<<1;

16

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P1=P3=temp0,P2=P0=temp1;

delay(60);

}

k++;

}

P3=P2=0xff;

//兩邊單個從上向下流水

yi=0xfe;

P1=P0=yi;

delay(50);

for(i=7;i--;i>0)

{

yi=_crol_(yi,1);

P1=P0=yi;

delay(50);

}

P1=P0=0xff;

yi=0xfe;

P3=P2=yi;

delay(50);

for(i=7;i--;i>0)

{

yi=_crol_(yi,1);

P3=P2=yi;

17

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delay(50);

}

P3=P2=0Xff;

//兩邊單個返回流水

for(i=7;i--;i>0)

{

yi=_cror_(yi,1);

P3=P2=yi;

delay(50);

}

P3=P2=0xff;

for(i=7;i--;i>0)

{

yi=_cror_(yi,1);

P0=P1=yi;

delay(50);

}

//全部亮，閃三次

P0=P1=P3=P2=0xff;

for(i=3;i--;i>0)

{

P0=P1=P2=P3=0x00;

delay(100);

P0=P1=P2=P3=0xff;

18

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delay(100);

}

//流水燈

yi0=0xfe,yi1=0x7f;

P3=P2=yi1,P1=P0=yi0;

delay(100);

for(i=7;i--;i>0)

{

yi0=yi0<<1,yi1=yi1>>1;

P1=P0=yi0,P3=P2=yi1;

delay(100);

}

P1=P2=P3=P0=0xff;

delay(200);

yi0=0x7f,yi1=0xfe;

P1=P0=yi0,P3=P2=yi1;

for(i=7;i--;i>0)

{

yi0=yi0>>1,yi1=yi1<<1;

P1=P0=yi0,P3=P2=yi1;

delay(100);

}

//大循環(huán)跟蹤流水

19

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P1=P2=P3=P0=0xff;

for(i=8;i--;i>0)

{

P1=P1<<1;

delay(50);

}

for(i=8;i--;i>0)

{

P3=P3<<1;

delay(50);

}

for(i=8;i--;i>0)

{

P2=P2>>1;

delay(50);

}

for(i=8;i--;i>0)

{

P0=P0>>1;

delay(50);

}

//逆向大循環(huán)跟蹤流水

20

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P1=P2=P3=P0=0xff;

for(i=8;i--;i>0)

{

P0=P0<<1;

delay(50);

}

for(i=8;i--;i>0)

{

P2=P2<<1;

delay(50);

}

for(i=8;i--;i>0)

{

P3=P3>>1;

delay(50);

}

for(i=8;i--;i>0)

{

P1=P1>>1;

delay(50);

}

//全部亮，閃三次

21

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P0=P1=P3=P2=0xff;

for(i=4;i--;i>0)

{

P0=P1=P2=P3=0x00;

delay(100);

P0=P1=P2=P3=0xff;

delay(100);

}

//全部亮，只有一個暗的在流水

temp0=0x01,temp1=0x00;

P1=P0=temp0,P3=P2=temp1;

delay(100);

for(i=7;i--;i>0)

{

temp0=_crol_(temp0,1);

P1=P0=temp0;

delay(100);

}

P1=P0=0x00;

temp1=0x01;

P3=P2=temp1;

delay(100);

for(i=7;i--;i>0)

22

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

{

temp1=_crol_(temp1,1);

P3=P2=temp1;

delay(100);

}

//全部亮，逆向一個暗在流水

temp0=0x00,temp1=0x80;

P1=P0=temp0,P3=P2=temp1;

delay(100);

for(i=7;i--;i>0)

{

temp1=_cror_(temp1,1);

P3=P2=temp1;

delay(100);

}

P3=P2=0x00;

temp0=0x80;

P1=P0=temp0;

delay(100);

for(i=7;i--;i>0)

{

temp0=_cror_(temp0,1);

P1=P0=temp0;

delay(100);

23

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}

//花樣

tem