流水灯说明书

【摘要】：若干个灯泡有规律依次点亮或者依次熄灭叫流水灯，它用在夜间建筑物装饰方面。例如在建筑物的棱角上装上流水灯，可起到变换闪烁美不胜收的效果。一般情况下单片机的流水灯由若干个LED发光二极管组成，在单片机系统运行时，可以在不同的状态下让流水灯显示不同的组合，作为单片机运行正常的指示，当单片机系统出现故障时，可以利用流水灯显示当前的故障码，对故障做出诊断。

本设计采用一块单片机（AT89C52.BUS）作为流水灯系统的控制核心，通过编程来实现单片机I/O口对LED的控制，使流水灯显示上下流动、停止流动、闪灯等功能，并由按键控制流水灯的不同亮法，LED的工作方式通过键盘的扫描实现。其中的LED采取共阴极接法，通过依次向连接的LED的I/O口送出低电平来实现LED的点亮。

【关键词】：流水灯按键控制单片机数码管显示

1、引言

1.1初始条件：

1. 单片机型号为AT89C52，晶振频率为12MHz，控制16个红色发光二极管；

2. 16个红色发光二极管共有6种亮灯模式，每个灯亮200ms；

3. 通过若干按键选择，用查询方式实现红色发光二级管的不同亮灯模式；

4. 要求灯与灯之间的亮、灭交替速度可调；

5. 用LED数码管显示每种亮灯模式；

6. 系统处于不同亮灯模式时，伴有不同的声音，至少有3种不同的声音。

1.2要求完成的主要任务:

1. 查阅参考文献，自学相关元器件的内部结构、工作方式或初始化编程过程；

2. 按初始条件完成相关电路的设计，绘制单片机控制系统硬件接线原理图；

3. 自行创新设计，完成程序结构与控制功能设计，进行系统调试，实现控制要求；

4. 撰写设计说明书，说明书字数不少于5000字，参考文献不少于8篇；

2 、系统总体方案设计

2.1 系统的方案设计：

根据题目的要求，控制模块需要选择单片机作为核心控件，选择的单片机AT89C52还有各自的总线型号的，而对于按键，可以选择BUTTON，当然用SWITCH 来代替也是可以实现的；显示模块的LED发光二极管选择红色。

考虑到题目的要求与电路图布线的问题，经过仔细的分析和论证，最终的方案如下：单片机：AT89C52按键：BUTTON 发光二极管：LED-RED和蜂鸣器等。

系统的基本框图2.2.1所示，单片机主要用于对流水灯模块（发光二极管）的控制，实现流水灯6种不同闪烁的功能、6种不同的声音以及LED 数码管显示等功能，而按键模块控制单片机I/O 口的输出电平，间接地控制流水灯模块。

2.2.1系统的基本框图

2.2 系统硬件配置及组成： 2.2.1 AT89C52芯片介绍

按照单片机系统扩展与系统配置状况，单片机应用系统可分为最小系统、最小功耗系统及典型系统等AT89C52单片机是美国ATMEL 公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，具有丰富的内部资源：

1、兼容MCS51指令系统

2、8kB 可反复擦写(大于1000次）Flash ROM ；

3、32个双向I/O 口；

4、256x8bit 内部RAM ；

5、3个16位可编程定时/计数器中断；

6、时钟频率0-24MHz ；

7、

2个串行中断，可编程UART

串行通道；

8、2个外部中断源，共8个中断源；

9、2个读写中断口线，3级加密位；

10、低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能；

11、有PDIP 、PQFP 、TQFP 及PLCC 等几种封装形式，以适应不同产品的需求。

2.2.2 AT89C52工作的工作原理

发声模块

LED ——数码管 显示模块 流水灯模块 （发光二极管） 单片机 AT89C52 按 键 模 块

封装的AT89C52引脚

AT89C52为8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC （40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0~P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（32~39 脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为IR 输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。

2.2.3 AT89C52工作的中断

AT89C52 共有6 个中断向量：两个外中断（INT0 和INT1），3 个定时器中断（定时器0、1、2）和串行口中断。这些中断源可通过分别设置专用寄存器IE 的置位或清0 来控制每一个中断的允许或禁止。IE 也有一个总禁止位EA，它能控制所有中断的允许或禁止。注意IE.6 为保留位，在AT89C51 中IE.5 也是保留位。程序员不应将“1”写入这些位，它们是将来AT89 系列产品作为扩展用的。

定时器2 的中断是由T2CON 中的TF2 和EXF2逻辑或产生的，当转向中断服务程序时，这些标志位不能被硬件清除，事实上，服务程序需确定是TF2 或EXF2 产生中断，而由软件清除中断标志位。

定时器0 和定时器1 的标志位TF0 和TF1 在定时器溢出那个机器周期的

S5P2 状态置位，而会在下一个机器周期才查询到该中断标志。然而，定时器2 的标志位TF2 在定时器溢出的那个机器周期的S2P2 状态置位，并在同一个机器周期内查询到该标志。

2.2.4 C语言变量定义

uchar temp0,temp1;

uchar yi;

uchar yi0,yi1;

uint i,j,k,a,b;

uint j=3,k=3,a=3,b=3;

uchar keshe,key;

uint f = 0;

2.2.5 I/O端口地址分配表

89C52共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总）

I/O端口地址分配表

P0口P1口P2口P3口

LED数码管显示屏8个红色二极管8个红色二极管7个开关、一个

speaker

2.3 系统接线图设计

2.2.2硬件电路图

从图2.2.2中可以看出，如果要让接在P1.0口的灯亮起来，那么只要把P1.0 口的电平变为高电平就可以了；相反，如果要接在P1.0口的LED1熄灭，就要把P1.0口的电平变为低电平；同理，接在P1.1～P1.7口和P2.0~P2.7口的其他15个灯的点亮和熄灭的方法相同。因此，要实现流水灯功能，我们只要将16只发光二极管按照不同规律点亮、熄灭，16只灯便会一亮一暗的做流水灯了。在此我们还应注意一点，由于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的时间很短，我们在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间，否则我们就看不到“流水”效果了。

工作过程：系统开始工作后，按下按键k1，流水灯模块上循环的显示左、右半个闪两下后全闪三下，LED数码管显示数字“1”，同时speaker发出一种声音。按下rst后停止所有动作；按下按键k2，流水灯模块循环的显示上下两个暗灯沿顺时针流水三圈后静置，LED数码管显示数字“2”，同时speaker发出一种声音。按下rst后停止所有动作；按下按键k3，流水灯模块循环的显示全部二极管闪烁，LED数码管显示数字“3”，同时speaker发出一种声音。按下rst后停止所有动作；按下按键k4，流水灯模块循环的显示右半边一灯不亮、左半边一暗灯逆时针流水，LED数码管显示数字“4”，同时speaker发出一种声音。按下rst后停止所有动作；按下按键k5，流水灯模块循环的显示先全亮后两半圈分别闪一下后做顺时针和逆时针流水，LED数码管显示数字“5”，同时speaker发出一种声音。按下rst后停止所有动作；按下按键k6，流水灯模

块循环的显示先做顺时针和逆时针流水后做花样闪烁，LED数码管显示数字“6”，

同时speaker发出一种声音。按下rst后停止所有动作；按下按键k7对流水灯进行调速。