项目二 流水灯的制作与调试
流水灯实验报告综合二
实验名称：流水灯的实验设计与制作班级100713 学号07 姓名张凯瑜指导教师庞涛一、实验目的：1.增进对单片机的感性认识，加深对单片机理论方面的理解。
2.掌握单片机的内部功能模块的应用，如定时器/计数器、中断、片内外存贮器、I/O口、串行口通讯等。
3.了解和掌握单片机应用系统的软/硬件设计过程、方法及实现，为以后设计和实现单片机应用系统打下良好基础。
二、实验原理：原理图说明：该设计选用一块STC89C52型单片机，使用其P1口和P3口的部分。
P1口作为发光二极管的控制信号输出端，P3.2作为按钮K1外部中断0的信号输入口，P3.3为按钮K2外部中断1的信息输入口，P3.4作为K3信息输入口。
单片机晶振频率为11.0592MHz，方便在线下载程序调试。
电源使用5v 直流电，其中R11、C6为K1键硬件消抖（但效果不太理想，所以在软件中也做了软件消抖）。
三、实验设备：电烙铁、万用电表、斜口钳、剥线钳、镊子、电池座、导线若干，所需元件清单：四、实验方法与步骤：（1）认识各种元件，了解各元件的功能和使用方法。
（2）根据实验原理设计实验电路图和焊接图，并多次进行修正。
（3）按照实验焊接图在洞洞板上进行焊接。
焊接时在覆铜一面进行焊接，没有覆铜的一面用来放置元件。
焊接时先对MCU座定好位，焊好对角两个角，然后焊接电源电路，按键电路，再复位和晶振电路，最后焊接LED 部分。
（4）插上编写好程序的单片机，实现“流水灯”效果。
五、实验测量与记录：功能说明：本设计一共可以显示5种花样k1键：切换显示花样k2键：暂停显示k3键：继续显示流水灯——正面无单片机时流水灯——正面有单片机时流水灯——反面焊接流水灯——供电接口详图流水灯——其中一种功能的演示六、实验结果预测及分析：（1）绿色指示灯不亮：可能在连接电路中存在问题，没有及时发现，导致电路不通。
（2）绿色指示灯亮了，但红色灯没有执行命令：在焊接中存在问题，可能有虚焊或是短路现象，因此要做好检查调试工作。
流水灯的实验原理及步骤
流水灯的实验原理及步骤流水灯（也称为跑马灯）是一种由多个LED灯组成的电子显示器件，常常被用于电子实验、电子产品展示等场合中。
流水灯可以通过变化发光的方式来传递信息或者装饰环境，具有简单、实用、灵活的特点。
下面将详细介绍流水灯的实验原理及步骤。
实验原理：流水灯的实现原理是通过控制每个LED灯的点亮与熄灭来形成一种连续而有序的动画效果，使得LED灯看起来像是在“流水”一样运动。
一般来说，流水灯采用的是LED的时分多路复用技术，即通过定时器控制每个LED点亮和熄灭的时刻，使得它们按照一定的顺序依次发光。
实验步骤：1. 准备材料：LED灯（数量根据需要决定）、电阻（限流电阻，选择合适的阻值）、电路板、导线、面包板或焊接工具等。
2. 连接电路：根据所需的LED数量，设计电路图，按照图上的连线方式将LED 连接到电路板上，注意保持连线的正确性。
3. 添加电阻：根据LED的工作电压和电流需求，计算每个LED对应的限流电阻的阻值，将电阻依次与LED进行串联连接。
4. 供电测试：将电路板连接到电源上，确认电源电压是否符合LED的工作电压要求。
注意检查整个电路的连线是否正确，电阻是否接在了正确位置。
5. 编写程序：使用单片机或其他控制芯片来控制LED的点亮和熄灭。
根据所采用的开发平台和编程语言，编写相应的代码，控制每个LED的状态和时间间隔。
6. 调试程序：将编写好的程序下载到控制芯片中，并连接到电路板上。
通过电脑或其他输入设备控制程序运行，观察LED的点亮和熄灭效果。
根据需要调整程序中每个LED的点亮时间和顺序，使得LED灯看起来像是在流水一样运动。
7. 完善电路：根据实际需求，可以设计并添加其他功能模块，如按键控制、调节亮度等。
总结：流水灯实验是一种常见的电子实验，通过控制LED灯的点亮和熄灭来形成一种连续的流动效果。
实验的原理是利用LED的时分多路复用技术和控制芯片的编程来实现。
实验步骤包括准备材料、连接电路、添加限流电阻、供电测试、编写程序、调试程序和完善电路等。
流水灯的实验原理及步骤
流水灯的实验原理及步骤流水灯是一种用于电子电路实验的简单电路。
它由一组LED灯组成，灯珠逐个点亮，呈现出流水的效果。
以下是流水灯的实验原理及步骤：实验原理：流水灯的实验原理是借助555计时器和数个逻辑门实现的。
555计时器产生的方波信号通过逻辑门的组合，控制LED灯的亮灭顺序，从而实现流水的效果。
实验步骤：1.准备材料和工具：一块实验面板、555计时器、几个逻辑门（如74LS04等）、一组LED灯、几个电阻、导线等。
2.将555计时器、逻辑门、LED灯等器件按照连线图连接在实验面板上。
具体连接方式如下：- 将VCC引脚连接到正电源。
- 将GND引脚连接到地线。
- 连接一个电阻和电容来设置555计时器的频率。
电阻连接到引脚7（DISCHARGE）和引脚8（VCC）之间，电容连接到引脚6（THRESHOLD）和引脚2（TRIGGER）之间。
同时将电容的另一端连接到地线。
- 将555计时器的引脚3（OUTPUT）连接到逻辑门1的一个输入端，再将逻辑门1的输出端连接到一个电阻，电阻的另一端连接到LED灯1的正极。
LED 灯1的负极连接到地线。
- 将LED灯1的负极连接到逻辑门2的一个输入端，再将逻辑门2的输出端连接到一个电阻，电阻的另一端连接到LED灯2的正极。
LED灯2的负极连接到地线。
- 依此类推，将其他LED灯也连接起来，形成流水灯的效果。
3.检查连接是否正确，确保没有短路或接触不良的地方。
4.将正电源接入电路，调整电阻和电容的值，以控制流水灯的速度和亮度。
5.观察LED灯的亮灭顺序，若亮灯顺序与预期不符，可能需要调整逻辑门的输入连接方式。
6.实验完成后，断开电源，注意安全。
以上是流水灯的实验原理及步骤，希望对你有帮助。
项目二：8位流水灯的单片机控制讲解
内部总线 1 写锁存器
DQ
1
CK /Q
0
1
读引脚 =1
截 引脚P1.X 止
P1口控制流水灯（8个发光二极管）电路
发光二极管的连接方法：若 将它们的阴极连接在一起，阳 极信号受控制，即构成共阴极 接法，如图a所示；若将它们的 阳极连接在一起，阴极信号受 控制，则构成共阳极接法，如 图b所示。由于P1口引脚输出 高电位时电压大约是5V，为保 证发光二极管的可靠工作，必 须在发光二极管和单片机输出 引脚间连接一只限流电阻。
三 、程序PROTUES仿真与调试
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
DJNZ R7,D0
RET
；子程序返回指令
END
；程序结束标记
知识点链接
在本项目中，利用P1口实现8个发光二极管的流水灯控制，主要利 用了送数指令，将要显示的现象对应的数据通过P1口送出。在编写控制 程序时，应首先将每个对应现象分析清楚，比如：要让L3亮，其余发光 二极管灭，则P1口的数据应为11110111B；要让L7亮，则P1口的数据 应为01111111B。然后找到能实现此操作的指令即可。下面使用我们在 本项目中学习的移位指令编写程序如下：
R7，D0
；L6亮
指令意义（注释）
； L7亮 ；将立即数FEH送累加器A，L0亮 ；重复执行本条指令（程序结束） ； 延时程序从0F00H开始 ；将立即数10送通用寄存器R7 ；将立即数100送通用寄存器R6 ；将立即数200送通用寄存器R5 ；根据R5减1后的内容判断程序执行方向 ；根据R6减1后的内容判断程序执行方向
项目二 简单流水灯的设计重点难点
项目二简单流水灯的设计重点难点
（一）重点难点
重点：单片机的引脚及引脚功能、单片机的存储器结构
难点：利用单片机实验板实现简单流水灯程序及制作与调试过程。
（二）教学组织方法
成果展示：展示简单流水灯的设计效果。
分析讨论：（1）发光二极管的特点？
（2）如何驱动发光二极管？
知识展开：（1）单片机的结构介绍
（2）单片机的引脚
（3）发光二极管驱动电路
实训展开：采用“教、学、做”一体化教学法、任务驱动法、等。
向学员演示如何用protuse仿真、keil编程与调试并指导学员练习。
课后巩固：学员根据自学指导书的要求，通才参考课程网站、教师云空间等里面的教案、PPT、实训指导书、视频等资源对本章节知识进行进一步的学习和补充，完成课上布置的任务，实现本项目的教学目标。
课后实训：学员完成简单流水灯的设计与调试
自学辅导：QQ在线指导、云空间交互式学习等
实训分析与总结：及时对本实训项目进行分析总结，撰写实训报告。
项目2流水灯设计
流水灯的原理
流水灯是一种通过控制LED的亮 灭顺序和时间间隔来模拟流水效
果的灯具。
通过控制每个LED的点亮和熄灭 时间，以及每个LED之间的亮灭 时间间隔，可以模拟出流水效果。
流水灯通常由多个LED组成，每 个LED按照一定的顺序逐个点亮 或熄灭，形成连续的视觉效果。
延时函数的原理
延时函数是一种用于控制程序执行流程的函数，它可以使程序在执行某段 代码后暂停一段时间再继续执行下一段代码。
用于编写、上传程序 到Arduino板
支持多种编程语言， 如C/C
包含代码编辑器、编 译器和调试器
编程语言
01
C/CArduino IDE主要使用的编程 语言，简单易学，适合初学者
02
Python：可选的编程语言，适用 于更高级的应用
示例代码
• 以下是一个简单的流水灯程序示例
示例代码
01
```cpp
示例代码实现
delay(500);
//
延迟500毫秒
digitalWrite(LED_PIN1, LOW); // 熄灭第一个LED
digitalWrite(LED_PIN2, HIGH); // 点亮第二个LED
示例代码实现
delay(500); 毫秒
// 延迟500
digitalWrite(LED_PIN2, LOW); // 熄灭第 二个LED
按照特定的顺序（如从左到右 或从右到左），依次点亮每个 LED。
动态效果
通过调整延迟时间，实现LED的 动态效果，如闪烁、渐变等。
示例代码实现
01
```c
02
void setup() {
wiringPiSetup();
流水灯的设计与制作
TXD
P3.2
INT0
P3.3INT1P3.4T0P3.5T1
P3.6
WR
P3.7
RD
P3口还接收一些用于闪烁存储器编程和程序校验的控制信号。
RST：
复位输入。当震荡器工作时，RET引脚出现两个机器周期以上的高电平将使单片机复位。
ALE/ ：
当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ALE以时钟震荡频率的1/16输出固定的正脉冲信号，因此它可对输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲时，闪烁存储器编程时，这个引脚还用于输入编程脉冲。如果必要，可对特殊寄存器区中的8EH单元的D0位置禁止ALE操作。这个位置后只有一条MOVX和MOVC指令ALE才会被应用。此外，这个引脚会微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE无效。
PSEN：
程序储存允许输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C51由外部程序存储器读取指令时，每个机器周期两次PSEN 有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN 信号不出现。
EA/VPP：
外部访问允许。欲使中央处理器仅访问外部程序存储器，EA端必须保持低电平。需要注意的是：如果加密位LBI被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平，CPU则执行内部程序存储器中的指令。闪烁存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电压VPP，当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。
流水灯控制实验PLC综合实训报告
摘要PLC的功能强大，在生产生活中的应用广泛，其中西门子S7—200PLC在实际生产中最为常见。
本次专业综合实训主要是针对西门子S7—200PLC挂屏集成模块进行的。
本次专业综合实训主要内容有：PLC挂屏集成模块的插线，电气原理图的绘制，流水灯、交通信号灯、运动小车的多段速控制、A/D数模转换的程序编写与调试、相应的触摸屏程序的编写以及变频器参数的设置等。
实训一流水灯控制实验一、实训目的：设计流水灯控制系统。
二、实训要求：要求实现流水灯的依此循环亮，时间间隔为1s。
能够实现随时启动随时停止。
三、实训内容：利用外部按钮和编辑触摸屏界面，分别实现流水灯的启动和停止。
四、实现方法：根据实训课题要求，编程思路如下：1、首先用触点M1.3和M1.4分别控制中间继电器M0.2的得电和失电，按动M1.3，M0.2和Q0.6得电，触点M0.2和Q0.6动作，第一个灯亮，并将输出Q0.6自锁，同时启动定时器T33；2、1S后触点T33闭合，点亮第二个灯并启动定时器T34，触点Q0.7动作，将输出Q0.7自锁并使Q0.6失电，第一个灯灭，触点Q0.6和T33断开；3、1S后触点T34闭合，点亮第三个灯并启动定时器T35，触点Q1.0动作，将输出Q1.0自锁并使Q0.7失电，第二个灯灭，触点Q0.7和T34断开；4、1S后触点T35闭合，重新点亮第一个灯并启动定时器T33，触点Q0.6动作，将输出Q0.6自锁并使Q1.0失电，第三个灯灭，触点Q1.0和T35断开，如此循环下去；5、当按动M1.4，输出M0.2失电，M0.2断开，输出全部失电，灯熄灭，定时器清零。
I/O表如下：五、实训结果：1）流水灯控制界面：按动启动按钮，三个灯依次循环点亮；按动停止按钮，流水灯熄灭。
2）流水灯控制程序：实训二交通灯控制实验一、实训目的：设计交通灯控制系统。
二、实训要求：1.能够实现总停止和总启动；2.红灯亮灯时间为25s，绿的为20s，黄灯闪烁5s；3.在触摸屏上显示各个灯的倒计时间。
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流水灯的制作与调试
随着电子技术的快速发展尤其是数字技术的突飞猛进，多功能流水灯凭着简易，高效，稳定等特点得到普遍的应用。
在各种娱乐场所、店铺门面装饰、家居装潢、城市墙壁更是随处可见，与此同时，还有一些城市采用不同的流水灯打造属于自己的城市文明，塑造自己的城市魅力。
目前，多功能流水灯的种类已有数十种，如家居装饰灯、店铺招牌灯等等。
所以，多功能流水灯的设计具有相当的代表性。
任务1 认识电路 1.电路工作原理
图1所示为555+ 4017构成的自动脉冲分配器电路原理图。
图1 叮咚门铃电路原理图
十进制计数／分频器CD4017，其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O0、O1、O2、…、O9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。
CD4017有10个输出端（Y0～Y9）和1个进位输出端CO 。
每输入10个计数脉冲，CO 就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。
CD4017有3个控制（MR 、CP0和~CP1），MR 为清零端，当在MR 端上加高电平或正脉冲时其输出O0为高电平，其余输出端（O1～O9）均为低电平。
CP0和～CPl 是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下降沿来计数，则信号由～CPl 端输入。
设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。
由此可见，当CD4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接
项目二
轻触按钮
用作顺序脉冲发生器。
CLK或CP端:轻触开关作为信号触发,上升沿.
CR端: 清零端,高电平清零.
INH端: 接低电平时,CLK端上升沿计数,输出高电平. 接高电平时,保持.
CO端:进位输出端,没有进位时输出高电平(Q0~Q4),有进位时输出低电平(Q5~Q9).
实物图
图2所示为流水灯电路实物图。
图2 流水灯电路实物图
任务2 元器件的识别与检测
1.电路元器件的识别
在电路的制作过程中，元器件的识别与检测是不可缺少的一个环节，读者在制作前可先对照表1逐一进行识别。
表1 叮咚门铃电路元器件识别与检测
代号名称实物图规格检测结果
R1
色环电阻器33KΩ实测值：
R275KΩ
实测值：R31KΩ实测值：
C1
电解电容器1000 uF 标称容量的识读：
质量：
C210uF 标称容量的识读：质量：
C3470uF 标称容量的识读：质量：
CD4017 十进制计数/分
配器
SB 按钮轻触开关
质量：LED*12 发光二极管
IC 集成电路NE555 引脚排序：引脚识别：
集成电路插座
8脚双列直插
V cc直流电源6V
2.电路元器件的检测
读者可对应表2逐一进行检测，同时把检测结果填入表2。
（1）色环电阻器、磁片电容器、电解电容器、二极管、按钮开关、扬声器的检测可参考前面相关章节内容。
色环电阻器：主要识读其标其阻值，并用万用表检测其实际阻值。
电解电容器：识别判断其正负极性，并用万用表检测其质量的好坏。
磁片电容器：识别其容量并用万用表检测其质量。
二极管：识别判断其正负极性，并用万用表测其正反向电阻和质量。
按钮开关：识别动合与动断端并检测其质量。
扬声器：识别正负极性并检测质量好坏。
（2）NE555集成电路引脚的识别。
NE555集成电路表面缺口朝左，逆时针方向依次为1～8脚，如图3所示。
图3 NE555集成电路引脚排列图
任务3 电路制作与调试 1.电路制作步骤
（1）按电路原理图的结构在图4单孔电路图中，绘制电路元器件排列的面局图。
图4 单孔电路板图
（2）按工艺要求对元器件的引脚进行成形加工。
表面缺口朝左
1脚
4脚
8脚
（3）按布局图在实验电路板上依次进行元器件的排列、插装。
（4）按焊接工艺要求对元器件进行焊接，直到所有元器件连接并焊完为止。
（5）烛接电源输入线或输入端子。
具体可参考图5所示为叮咚门铃电路元器件装接图。
其中，电阻器、二极管采用卧式安装，电阻器的色环方向一致，电解电容器、磁片电容器采用立式安装。
按钮开关紧贴电路板安装，NE555集成电路采用集成电路插座安装。
图5流水灯电路装接图
安装与焊接按电子工艺要求进行，但在插装与焊接过程中，应注意电解电容器、二极管及扬声器的正负极性，同时要会正确识别NE555集成电路的8个引脚的排列。
2.电路调试
1．通电、检查电路的工作情况，功能是否正常。
2．如果发现电路有故障，尝试排除。
3．完成相关的测试与调试任务。
（1）用万用表判断各管脚电位，画出波形。
（2）将R2改为7。
5K电阻，R1改为3..3K电阻，观察灯的流动速率。
任务4 电路测试与分析
项目评价
叮咚门铃电路项目实训评价表如表3所示。
表3 叮咚门铃电路项目评价表
电路调试1.按要求对电路进行调试
2.按下和松开轻触按钮，扬声
器发出悦耳的“叮咚”声
20
1.调试不当，扣1~5分
2.按下和松开按钮，扬声器不发
声，扣10~15分
电路测试正确使用万用表测集成电路
555各引脚电压值
20
不会使用万用表测集成电路555各
引脚电压值扣10~20分
安全文明
操作1.工作台上工具排放整齐
2.严格遵守安全操作规程
10
违反安全操作规程，酌情扣3~10分
合计100
教师签名：
CD4017的引脚图和逻辑功能描述
十进制计数／分频器CD4017，其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O0、O1、O2、…、O9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。
CD4017有10个输出端（Y0～Y9）和1个进位输出端CO。
每输入10个计数脉冲，CO就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。
CD4017有3个控制（MR、CP0和~CP1），MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲时其输出O0为高电平，其余输出端（O1～O9）均为低电平。
CP0和～CPl是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下降沿来计数，则信号由～CPl 端输入。
设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。
由此可见，当CD4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。
CLK或CP端:轻触开关作为信号触发,上升沿.
CR端: 清零端,高电平清零.
INH端: 接低电平时,CLK端上升沿计数,输出高电平. 接高电平时,保持.
CO端:进位输出端,没有进位时输出高电平(Q0~Q4),有进位时输出低电平(Q5~Q9).
知识链接一CD4017逻辑方框和引脚排列
附录2 4017构成的手动脉冲分配器
复习与思考题
1.4017集成电路16个引脚是如何排列的？每个引脚的名称和功能是什么？
2.流水灯电路中555各引脚输出信号的振荡频率跟哪些参数有关？。