流水灯控制系统的设计正文

黄河科技学院毕业设计说明书第1页

1 绪论

1.1 课题背景及目的

今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，数字逻辑电路的发展也日趋迅速，通常流水灯的设计会选择单片机编程，虽然单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，但是，选择单片机更大的增加了设计费用，并且对设计者的编程语言要求高，而在数字电路中，中规模集成电路以其功能强大、种类繁多，得到广泛应用。很多中规模集成电路都具有通用性，它的应用已不仅仅局限于其本身所具有的功能。如本文所设计的流水灯电路，就是利用中规模集成电路的功能扩展，将移位寄存器构成移存型计数器，将其输出端接到多个LED指示上。利用数字电路来控制灯的状态，并显示设计结果。其主要的电路原理：整个流水灯电路由时钟产生，流水程序控制驱动及功率控制元件电源供给电路等电路组成。

1.2 课题研究方法

常见的流水灯控制系统中，是使用微机控制，设备复杂，成本较高；另外应用单片机控制，虽然简单，但系统智能化及传输可靠性低，且对语言的编程能力要求较高，均不理想。为了提高系统可靠性、实用性，从而研究了一种基于模拟电子技术和数字电子技术的循环控制系统。这种设计不仅仅应用到流水灯的控制，也在工业生产中提高自动化循环控制得到利用。为了发光二极管形成流水效果，将电源加在555定时器中，定时发送脉冲，通过CD4017循环计数，由CD4066控制开关，使发光二极管逐个接受高电平，循环亮起，设计中，选用四种颜色的发光二极管，从而形成更好的流水效果。

1.3 基本要求设计方案

（1）设计一个彩灯控制电路，使其能够产生一个控制信号控制彩灯实现灯光变换的功能。

（2）该彩灯控制电路，在完成基本变化的基础上，可以实现彩灯的流向性，间歇性变化的要求，从而使彩灯更加丰富化。

黄河科技学院毕业设计说明书第2页（3）给彩灯流水控制电路一个控制信号，并能够使其通过利用组合电路实现自控、手控、流向控制等全方位功能。

（4）该多功能流水灯具有定时功能。有模拟开关控制灯光的亮暗，彩灯会根据預定的要求作流向、间歇性变化，彩灯与彩灯之间亮暗间隔一定时间，从第一个彩灯开始直至最后一个，然后作重复性状态。

（5）通过利用中规模集成电路中可逆计数器和译码器实現正、逆流水功能，与此同時，根据需要使彩灯作各种各样的变化。

1.4 设计框图

根据本次设计的要求，设计流水控制的原理框图如图1.1所示。

图1.1 原理框图

直流电源用于提供相关电路的工作电源。振荡器用于产生脉冲信号推动计数译码器工作。计数译码器在推动脉冲的作用下其Q0—Q2依次循环输出高电平，开关电路受计数译码器输出的高低电平控制。高电平输出，对应的开关闭合，低电平输出，对应的开关断开。循环定时器实际上是一个低频振荡器，它输出的高低电平，用于控制自动切换电路。定时器输出高电平，自动切换电路使K1,K2处于图示状态，灯光产生的流水感自左向右．定时器输出低电平,K1,K2同时改变状态，灯光产生的流水感变为自右向左。

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2 流水灯控制电路组成

2.1 555定时器

555定时器是一种应用特别广泛作用很大的集成电路，属于小规模集成电路，在很多电子产品中都有应用。其作用是用内部的定时器来构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲[1]。

2.1.1 电路组成

555集成定时器的内部结构如图2.1所示，由基本RS触发器、比较器、分压器、晶体管开关和输出缓冲器五个部分组成]2[。

图2.1 555内部结构

(1)基本RS触发器

由两个与非门组成，R是专门设置的可以外部进行置0的复位端，当R=0时，使Q=0、Q=1。所以可以把555 电路等效成一个放大电开关的R-S 触发器。这个特殊的触发器有两个输入端：阀值端（TH）可看成是置零端R，要求高电平；触发端（TR）

黄河科技学院毕业设计说明书第4页可看成是置位端S，低电平有效。它只有一个输出端OUT，OUT可等效成触发器的Q 端。放电端（DIS）可看成由内部放电开关控制的一个接点，放电开关由触发器的Q端控制：Q=1 时DIS端接地；Q=0 时DIS 端悬空。此外这个触发器还有复位端R，控制电压端CV，电源端VCC 和接地端GND。即图2.2所示。

图2.2 555等效的R-S触发器

这个特殊的R-S 触发器有两个特点：（1）两个输入端的触发电平要求一高一低：置零端R 即阀值端TH 要求高电平，而置位端S即触发端TR则要求低电平。（2）两个输入端的触发电平，也就是使它们翻转的阀值电压值也不同，当CV 端不接控制电压是，对TH（R）端来讲，> 2/3V cc是高电平1，< 2/3V cc是低电平0；而对TR（S）端来讲，> 1/3V cc是高电平1，< 1/3V cc是低电平0。其功能真值表如表2.1所示。如果在控制端CV 加上控制电压V C，这时上触发电平就变成V C值，而下触发电平则变成1/2V C。可见改变控制端的控制电压值可以改变上下触发电平值。

表2.1功能真值表

(2)比较器

C1、C2是两个电压比较器。比较器有两个输出端，分别标有+号和-号，如果用U+和U-表示相应输入端上所加的电压，则当U+>U-时，其输出为高电平，当U+

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(3)分压器

三个阻值均为5千欧姆的电阻串联起来构成分压器（555也因此而得名），为比较器

C 1和C 2提供参考电压，C 1之＋端U +=2Vcc/3，C 2之－端U -=Vcc/3。如果在电压控制端

CV 另加控制电压，则可改变C 1，C 2的参考电压。工作中不使用CV 端时，一般都通过

一个0.01μF 的电容接地，以旁路高频干扰。

(4) 晶体管开关和输出缓冲器

晶体管T D 构成开关，其状态受Q 端控制，当Q 为0时T D 截止、为1时T D 导通。

输出缓冲器就是接在输出端的反相器G 3，其作用是提高定时器的带负载能力和隔离负

载对定时器的影响。

综上所述可知，555定时器不仅提供了一个复位电平为2Vcc/3，且可通过R 端直接

从外部进行置0的基本RS 触发器，而且还给出了一个状态受该触发器Q 端控制的晶体

管开关，因此使用起来极为灵活。

2.1.2 555定时器基本功能

表2.1所示为555定时器的功能表，它全面的表示了555的基本功能。

表2.2 555基本功能表

R =00OL D R =1、TH U >2/3 V CC 、TR U >V CC /3时，C 1输出低电平、C 2输出高电平，基本RS 触

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发器保持原来状态不变，因此u 0、T D 也保持原来状态不变。

R =1、TH U <2/3 V CC 、TR U

u 0=u 0H 、T D 截止。

555定时器的电源电压范围较大，双极型电路V CC =4.5～16V ，输出高电平不低于电

源电压的90％，TTL 型的带拉电流和灌电流负载的能力可达200mA ；CMOS 电路

V DD =3～18V ,输出高电平不低于电源电压的95％，带拉电流负载的能力为1mA ，灌电流

负载的能力为3.2mA [2]。

2.1.3 脉冲产生的整形电路

在数字电路中，基本工作信号是二进制的数字信号或两状态的逻辑信号，二进制数

字信号只有0，1两种数字符号，逻辑信号0，1两种取值都具有二值特点。而获取矩形

脉冲波形的途径不外乎以下两种：一种是利用各种形式的多谐振荡器电路直接产生所需

要的矩形脉冲，另一种则是通过各种整形电路把已有的周期性变化波形变换为所要求的

矩形脉冲。当然，在采取整形的方案时，是以能够找到频率和幅度符合要求的一种已有

电压信号为前提的。在同步时序电路中，作为时钟信号的矩形脉冲控制并且协调着整个

系统的工作。因此，时钟脉冲的特性直接关系到系统能否正常地工作。

脉冲产生的整形电路种类很多,本设计中应用的电路属于产生矩形脉冲的多谐振荡

器,用于产生环形移位寄存器的CP 脉冲。经常应用的脉冲整形电路有:施密特触发器和单

稳态触发器。这几种电路的用途很广，利用它们不只是可以方便地获取矩形脉冲。例如，多谐振荡器就经常用作产生标准频率信号和时间信号的脉冲发生器；施密特触发器除用

作整形外，还可以用于电平比较和脉冲鉴幅等；从延迟和定时角度看，单稳态触发器本

身就是很好的脉冲延迟环节和定时单元。其输出端送出的脉冲，一路直接送入CD4017

的计数脉冲输入端{14}脚。用于产生CD4066模拟开关切换的控制信号[3]。

2.2 环形译码寄存器CD4017

环形移位寄存器由集成芯片CD4017实现，十进制计数／分频器CD4017]5[是一种

用途非常广泛的电路。内部结构如图2.3所示，由计数器及译码器两部分组成，由译码

黄河科技学院毕业设计说明书第7页输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是00、01、02、…、09依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。

图2.3 CD4017内部结构功能框图

CD4017提供了16引线多层陶瓷双列直插（D）、熔封陶瓷双列直插（J）、塑料双列直插（P）和陶瓷片状载体（C）4种封装方式。其引脚图如图2.4所示。同时CD4017的工作条件为：电源电压控制在3V～15V范围内，输入电压范围控制在0V～VDD内，工作温度范围：N类：55℃～125℃、E类：40℃～85℃。

图2.4 CD4017引脚图

CD4017是5位Johnson计数器，具有10个译码输出端，CP、C r、EN、输入端。时钟输入端口的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。EN为低电平时，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。C r为高电平时，计数器清零。Johnson计数器，提供了快速操作、2输入译码选通和无毛刺译码输出。防锁选通，保证了正确的计数顺序。译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持

黄河科技学院毕业设计说明书第8页高电平。在每10个时钟输入周期CO信号完成一次进位，并用作多计数链的下级脉动时钟。

CD4017引脚功能:芯片有10个译码输出Q0～Q9;MR为清零端,CP0和CP1是2个时钟输入端,三个输出端的控制：0Y1Y2Y。每个译码输出一般处于低电平,且在时钟脉冲由低到高的上升沿输出高电平;每个高电平输出维持1个时钟周期; 每输入10个时钟脉冲,输出一个进位脉冲,因而进位输出信号可作为下一级计数器的时钟信号。在清零输入端(R)加高电平或正脉冲时,只有输出端Q0为高电平,其余各输出端都为低电平"0"。CD4017有3个控制端（MR、CP0、CP1），MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲时，其输出00未高电平，其余输出端（01-09）均为低电平，CP0和CP1是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号有CP0端输入；若要用下降沿来计数，则信号有CP1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。其真值表如表2.3所示。

表2.3 CD4017真值表

2.3 模拟开关CD4066

黄河科技学院毕业设计说明书第9页近年来，便携式产品越来越多地采用多源设计，因此开关功能是视频、音频传输及处理过程中的一个重要组成部分。早期采用的机械开关具有可靠性低、体积大、功耗大等缺点，所以模拟开关已经引起了越来越多人的重视，并已被广泛应用于各种电子产品中。

尽管模拟开关具有机械开关不可取代的优势，然而它的应用较机械开关稍微复杂些，初次使用模拟开关的工程人员往往会由于模拟开关使用不当，引起整个系统的故障，本文重点将模拟开关结合实际设计应用到流水灯的控制系统的设计中[4]。

许多工程师第一次使用模拟开关，往往会把模拟开关完全等同于机械开关。其实模拟开关虽然具备开关性，但和机械开关有所不同，它本身还具有半导体特性：（1）导通电阻(R on)随输入信号(V IN)变化而变化

图2.5中（a）图是模拟开关的简单示意图，由图中可以看出模拟开关的常开常闭通道实际上是由两个对偶的N沟道MOSFET与P沟道MOSFET构成，可使信号双向传输，如果将不同V IN值所对应的P沟道MOSFET与N沟道MOSFET的导通电阻并联，可得到图2.5（b）并联结构下R on随输入电压(V IN)的变化关系，如果不考虑温度、电源电压的影响，R on随V in呈线性关系，将导致插入损耗的变化，使模拟开关将产生总谐波失真(THD)。此外，R on也受电源电压的影响，通常随着电源电压的上升而减小。

（a）(b)

图2.5（a）模拟开关原理图（b）模拟开关导通电阻与输入电压关系（2）模拟开关输入有严格的输入信号范围

由于模拟开关是半导体器件，当输入信号过低(低于零电势)或者过高(高于电源电压)时，MOSFET处于反向偏置，当电压达到某一值时(超出限值0.3V)，此时开关无法

黄河科技学院毕业设计说明书第10页正常工作，严重者甚至损坏。因此模拟开关在应用中，一定要注意输入信号不要超出规定电压的范围。

（3）注入电荷

应用机械开关,我们当然希望R on越低越好，因为低阻值可以降低信号的损耗。然而对于模拟开关而言，低R on并非适用于所有的应用，较低的R on需要占据较大的芯片面积，从而产生较大的输入电容，在每个开关周期其充电和放电过程会消耗更多的电流。时间常数t=RC，充电时间取决于负载电阻(R)和电容(C)，一般持续几十纳秒。这说明低R on具有更长的导通和关断时间。为此，选择模拟开关应该综合权衡R on和注入电荷。

（4）开关断开时仍会有感应信号漏出

这一特性指的是当模拟开关传输交流信号时，在断开情况下，仍然会有一部分信号通过感应由输入端传到输出端，或者由一个通道传到另一个通道。通常信号的频率越高，信号泄漏的程度越严重[5]。

（5）传输电流比较小

模拟开关不同于机械开关，它通常只能传输小电流，目前CMOS工艺的模拟开关允许连续传输的电流大多数小于500mA。

（6）逻辑控制端驱动电流极小

机械开关逻辑控制端的驱动电流往往都是毫安级，有时单纯靠数字I/O很难驱动。而模拟开关的逻辑控制端驱动电流极小，一般低于纳安级。因此，它完全可以由数字I/O直接驱动，从而达到降低功耗、简化电路的目的。

此次流水灯控制系统的设计用到的是CD4066，其框图如图2.6所示：

图2.6 CD4066内部结构图

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R 为复位端，当R 端输入高电平时、计数器置零态。CD4017具有自动启动功能，

即在电路进入无效状态时，在计数脉冲作用下，最多经过两个时钟周期就能回到正常循

环圈中，因此本控制器的CD4017未设置加电复位电路。0C 为进位输出端，当计数满

10个时钟脉冲时输出一个正脉冲。CD4017有CL 和EN 两个计数输入端，CL 端为脉冲

上升沿触发端，若计数脉冲从CL 端输入，则EN 端应接低电平；EN 端为脉冲下降沿触

发端，若计数脉冲从EN 端输入，则CL 端应接高电平，否则禁止输入计数脉冲。取自

CD4069的计数脉冲从其CL 端{14}脚输入，故EN 端{13}脚接地。0Y ～9Y 为计数器的十

个输出端，输出端送出的脉冲方波加到模拟开关CD4066[5]。

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3 流水灯控制电路的整体分析

3 .1 原理图电源部分

（1）电源电路如图3.1。

图3.1 电源部分

（2）电路中接到220V的市电网中经变压器变压后为18V电压再经整流电路，滤波电路和稳压电路后得到设计电路所需的相应直流电源。

（3）电路中C1的作用是防止电网污染，滤除电路中的高频成份。由于在整个电路传输过程中会产生高频成份会经变压器电路反馈到市电网中去，而这些高频成份会对市电网中其它用户的电器造成干扰而产生不可估计的损失，而电网中的高频成份也会对电源电路产生不良的影响。由容抗Xc＝1∕WC得知，由于C是个容值很小的固定值但角频率 很大，即高频成份经过C1时，C1相当于短路由此就滤除高频成份，当没有高频成份时C1对于50HZ的市电来说相当于开路，因而C1能有效的防止电网污染[7]。

（4）由四个二极管组成桥式整流电路见图3-1。在变压器副边电压U2的正半周内二极管VD1，VD2导通，VD3，VD4截止。在U2的负半周内二极管VD1，VD2截止，而VD3，VD4导通。因而在正负半周内都有电流流过后面的电路。桥式整流电路的波形图见图3.2.

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U2

id1,id U0 id3,id Wt Wt Wt Wt л 2л

3л 4л 0

л

2л

3л л

2л 3л 4л 0 л 2л 3л 4л 4л 0

图3.2 桥式整流电路的波形图

○

1输出直流电压0U （A V ）是输出电压瞬时值U0在一个周期内的平均值 02sin U t ω= 3.1

0U （A V ）＝12π200()U d t π

ω?=201sin ()U td t π

ωωπ? 3.2

由（3.1.2）式说明在桥式整流电路中，负载上得到的直流电压约为变压器副边电

压有效值的

90%。如果要考虑到整流电路中的二极管正向电阻和变压器等效内阻

上的压降则输出直流电压的实际数值还要低一些。

脉动系数S 是输出电压基波的最大值c U 与其平均值

()0U AV 之比，即

S ＝()010m Av U U 3.3

在本课题中S ＝()2U π＝0.67在此不作详细介绍。

（5）在整流电路中输出的电压含有较大的脉动成份不能直接使用，因而我

们要采取滤波的措施，使输出电压接近于理想的直流电压。在此我们利用电容在

二极管导电时储存一部分能量然后在二极管截止时再释放出来，从而得到比较平

滑的波形。波形图如图3.3所示。

在2U 的正半周，当二极管1D V ，2D V 导电时除了有一个电流0I 流向负载外同

时还有一个电流c I 向电容充电，电容电压c U 的极性为上正下负。当2U 达到最大

值以后开始下降，此时电容上的电压c U 将由于放电而逐渐下降。当2C U U <时，

二极管1D V ，2D V 被反向偏置因而不导电，于是c U 以一定的时间常数按指数规律

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下降直到下一个半周。 当2C U U >时二极管3D V ，4D V 导通。波形如图实线所示。为了能得到比较好

的滤波效果，在实际工作中经常根据（3.1.4）式来选择滤波电容的容量。

()352

L T R C ≥ 3.4 其中T 为电网交流电压的周期。当滤波电容的空容值满足（3.1.4）式 可以认为输出直流电压近似为()0U Av ≈1.2U2,()352

L T R C ≥。本课题的 ()0U Av ≈1.2﹡18≈21.6V

图3.3 电容滤波波形图

（6）在整流滤波电路中输出的直流电压和理想的电压还有相当的距离。主要存在

两方面的问题：第一当负载电流变化时，输出直流电压将随之发生变化。第二当电网电

压发生波动时，由（3.1.2）式可知，整流电路的输出电压直接与变压器副边电压U2有

关。因此也要相应的变化。

为了能够提供更加稳定的直流电源，需要在整流滤波电路的后面再加上稳压电路。

本课题采用的三端集成稳压器为W7800系列的。W7800系列稳压器是一种固定的正电

压输出的集成芯片。在芯片的内部设有过热，过流及调整管安全工作区保护电路，因而

电路使用安全可靠。

由于本电路555内部的比较器灵敏度高，它的振荡频率受电源电压和温度变化的影

响。在现场，由于控制中心到各个检测点距离不同所以电流在传输过程中所损失的压降

也不同。为了保证每个555定时器的振荡频率不受其影响，确保在各个LED 点上的电

压都是相同的12V 电源，所以在电路中要采用二级稳压。电流在传输过程会产生高频成

分，因而在稳压器的输入端要接电容以滤除高频成分，在稳压器输出端所接的电容是为

了滤除稳压器所产生的高频成分以及防止其自激振荡。

（7）最后所接的发光二极管是用来指示电源电路工作正常与否。限流电阻是保护

黄河科技学院毕业设计说明书第15页发光二极管以免因电流过大而烧毁。

3.2 整体电路的分析

图3.4 流水灯控制电路图

设计的多功能流水灯原理电路图如图3.4所示。原理电路图由振荡电路、译码电路、模拟开关和光源电路组成[8]。

Y呈高电平，加到CD4066{13}当第一个计数脉冲到来时，CD4017内电路翻转，{3}脚

脚。由于CD4066是双向模拟开关高电平接通，低电平断开，其引脚功能内部含有A、B、C、D四个独立的模拟开关，本电路使用了三片CD4066开关共有12组独立的双向模拟开关，只用到其中的10组。每个开关有一个输入端和一个输出端，这两端可以互换使用。此时A开关13脚是高电平，所以A开关接通。与此同时，CD4017其余各个输出端Y1～Y9均为低电平，于是CD4066开关B，C，D的选通端为低电平，开关为关断状态。当送来第二个计数脉冲时，CD4017计数输出端Y1呈高电平，而Y1端接到是B开关的12脚，其它输出端均为低电平，所以此时CD4066模拟开关只有B开关是接通的，其它组是都断开；当其它计数脉冲分别送来时，分别让其对应的模拟开关接通而送相应的信号到后面的LED电路中去。这样就实现了在一个脉冲到来时刻只有一个信号送到后面的发光电路中，也就是每一时刻只能亮起一种颜色的灯，由模拟开关的控制，不同颜色的灯逐一亮起，形成流水的效果。

当计数器CD4017计数满10个脉冲时，其进位端{12}脚输出一个正脉冲，直接反馈到其复位端{15}脚，使计数器复位，然后开始下一轮的计数过程，这样就周而复始地循环工作。

黄河科技学院毕业设计说明书第16页在设计电路时，本文选用的脉冲发生器是有NE555与R2、R3及C3组成。主要是为灯光流动控制器提供流动控制的脉冲，调整C4和R2、R3可以改变闪烁的频率，加大C4容量和R2、R3的阻值，流动速度变慢，反之则加快，所以有较大的速度调节范围[9]。灯光流动控制器由一个十进制计数脉冲分配器CD4017和若干电阻组成。CD4017的CP端受脉冲发生器输出脉冲的控制，其输出端（Q0-Q9）将输入脉冲按输入顺序依次分配，输出控制的脉冲，其输出控制脉冲的速度由脉冲发生器输出的脉冲频率决定。当Q0-Q9依次输出控制脉冲时三种发光二极管按照接通回路的顺序依次发光，形成流动发光状态，即实现正向流水和逆向流水的功能。电源电路采用电容降压，二极管整流和稳压管稳压的供电方式，直流工作电压由稳压管的稳压值决定。本文设计电路所采用的电源为9V。

因为刚接通市电时CD4017的哪一个输出端为高电平无法确定，但在CP端脉冲的作用下，Q0－Q2很快进入依次输出高电平的循环工作方式。假定NE555的3脚输出高电平，则模拟开关CD4066的2脚和13脚分别为“1”，使之处于接通状态。模拟开关CD4066因5脚和12脚分别为低电平而被关闭。当Q0为“1”，则其输出高电平，第一组彩灯发光。当Q1为高电平，该高电平直接加到模拟开关的12脚,使其导通，第二组彩灯发光（第一组熄灭）。当Q2为高电平，4脚输出高电平，第三组彩灯发光（第二组熄灭）。当Q3为“1”，则IC2立即复位使Q0又输出高电平，电路将重复上述工作。此时看见的流水感自左向右。当Q3继续接受脉冲信号高电平，7脚输出高电平，模拟开关5脚导通，第三组彩灯亮；Q4为高电平，10、12脚导通，第二组彩灯亮；Q5为高电平，2、13脚导通，第一组彩灯亮，此时灯光产生的流水感自右向左，当连接复位端的Q6为高电平时，计数器会重新计数[10]。

由于IC1,3脚输出高低电平依照整定时间循环出现，所以灯光流水方向亦在定时改变。CD4017的15脚是复位端，所以15脚与那个脚相连，灯光的循环就截止到哪一个灯。图中所连接的二极管具有单向导通的特性，所以它的作用是防止电流回流。图中，调整C4和R2、R3可以改变闪烁的频率，加大C4容量和R2、R3的阻值，流动速度变慢，反之则加快。CD4017的15脚为复位脚，意思是Q0-Q9这十个输出端要几路输出，就把15脚接到第几位，这样就可以到哪一位从头循环下去，不用的输出端要悬空。当然，为了方便，上述电路图中只用到具有代表性的三种颜色的灯，并将其排列整齐，导

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通电路时就会看到漂亮的流水灯。

当计数器CD4017计数满10个脉冲时，其进位端{12}脚输出一个正脉冲，直接反馈到其复位端{15}脚，使计数器复位，然后开始下一轮的计数过程，这样就周而复始地循环工作。从而实现了高电平循环送入后面的判断电路，即实现了循环移位。使不同颜色的灯亮起时达到流水的效果。

图3-4电路中流水灯的流向为：3，2，4脚的高电平使3个发光二极管依次向右发光。随后又7，10，1脚的高电平使3个发光二极管由右向左发光。此电路仅仅考虑了流水灯的多向流动功能，且发光二极管的个数也只有三个，从而使得整个电路比较单调，并没有考虑到多个二极管的同时发光，所以在实际电路中，将同种颜色的发光二级管并联在一起就可以实现多个同种颜色的灯循环亮起。另外灯可以根据需要进行摆放，例如做成圆形的，不同颜色的灯光就可以实现由中心向外发散亮起，或者由边缘向中心逐一亮起。本文的此种设计还有一定缺陷，因为CD4017的引脚只有Q0-Q9十个，当选用多种颜色的灯光时，只用一个CD4017是无法实现的，所以，我们可以在NE555的7脚再引出一个CD4016的芯片，采用2个CD4017芯片和多个二极管实现多个发光二极管的同步多向流水功能。当然，这些电路只是在现有设备中所能完成设计电路功能的，当电路设备的逐步庞大，本文还可以设计更加复杂、更加美观的流水电路。

3.3 电路的调试

完成电路设计，安装元器件及连好导线后，进行试验结果测试。试验前首先完成以下步骤：

1.检查电路原理图及导线的连接。在电脑上仿真，能够得出正确的实验现象，所以电

路原理图正确。检查导线的连接是否与电路原理图一致。

2.检查导线的连接。对照电路原理图，用数字万用表打到合适的档位，测试各对应的

接点是否连接好并导通。

3.检查实验仪器和器材是否完好。电源9V直流电压输出正常，CD4017芯片测试其功

能均正常，用万用表检查开关，按下时导通均正常。

完成上述步骤后，接通9伏的直流电源，实验现象为：

按下开关，发光二极管出现循环亮暗变化，其中包括正方循环以及间歇亮暗，通过

黄河科技学院毕业设计说明书第18页改变相关电容的大小，进一步确定发光二极管各自发光停留的时间，从而形成多彩的流水灯效果。至此，多功能流水灯电路设计，调试与实验成功。

黄河科技学院毕业设计说明书第19页

结论

本次设计的多功能流水灯是CD4017芯片和NE555芯片的集成电路，是CD4017芯片和NE555芯片的综合运用。该流水灯的功能是能根据需要产生多种多样的变化方式，从而产生丰富多彩的彩灯图案，达到装饰作用，给人以美感。方案中采用了CD4017芯片和NE555芯片来实现变化的需要，采用CD4017芯片实现对脉冲信号的分配，使得输出时序就是与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期，NE555产生连续脉冲输入，CD4017有连续脉冲输入时時，其对应的输出端依次变为高电平状态，直接用作順序脉冲发生器，配合二极管，进而形成相应的多功能流水彩灯电路。

本次毕业设计给了我一个对实际电路设计的全方位的思考角度，让我真正地掌握设计实际系统的流程。有很强的理论基础，因为本设计用环形计数器设计流水灯，运用模拟电子技术和数字电子技术的设计改变了以往常用的单片机设计，尤其重要的一点是运用了模拟开关，它不仅能应用在流水灯方面，还可以应用在气体、压力、流量等方面。因此有很强的实用价值和理论价值。而且，此次的设计所用到的环形计数器不仅可以用在流水灯的设计中，还可以将此构想用在流水线的生产中，实现生产中的自动化。

万事开头难，我相信只有不断地查找漏洞，不断地弥补不足之处才能有所提高。在设计中，由于对数电、模电知识的不精通，出现了很多遗漏的地方，我相信，通过这次的学习和设计，对数电、模电的知识的加深，对以后在这方面的研究会有很大的帮助，我相信只要我朝着前方继续努力，一定会有所收获。

黄河科技学院毕业设计说明书第20页

致谢

毕业设计即将完成，在设计期间有许多心得与体会，首先，在专业知识方面，专业课知识学习都是孤立的，没有系统的联系起来，不知道该如何有机地利用。通过做毕业设计，学会了如何将所学的各科知识串联起来，这样就达到了各学科相融合的目的，提高了自身的综合知识学习、分析和运用知识的能力。思维得到了开拓，知识得到了延伸。特别是模拟开关部分，课堂上并没有接触，只有靠自己摸索。摸索中学会了很多原来不懂的知识。

在实际运用方面，平常学的都是理论知识，而毕业设计侧重于理论与实践相结合。只学会理论还不够，要学会一种整体思维方法。例如：仅仅一个小小的电阻可能会影响整个电路的正常运行。不能想当然就可以了，要切合实际，从本设计的实际功能和要求出发。

在毕业设计中碰到了很多的问题，我通过查阅相关书籍，资料，通过自己钻研和同学的帮助，特别是得到了教授的谆谆教导，教授给予了我很大的帮助，在教授的耐心辅导中，不仅给了我思路上的开阔，还认真听取对设计中不足之处的建议与批评，让我认识到了自己对以前所学知识的不足方面。这样一步一步的提高自己的综合能力，为今后的就业之路铺上了坚实的基础。在此特别感谢教授，您辛苦了。

花样流水灯设计

单片机课程设计 2014年 6月 15日 课 程 单片机课程设计 题 目 花样流水灯 院 系 电气工程及其自动化系 专业班级 1112班 学生姓名 温亿锋 学生学号 7 指导教师 张瑛

一丶任务 设计一款以AT89C51单片机作为主控核心，按键控制电路、流水灯显示电路以及单片机最小系统等模块组成的核心主控制电路。 二丶设计要求 通过发光二极管显示不同的花样（至少有六种花样），并且可以通过按键来控制流水灯的速度。 三丶设计方案 本方案主要是通过对基于单片机的多控制、多闪烁方式的LED流水灯循环系统的设计，来达到本设计的要求。其硬件构成框图如下图所示，以单片机为核心控制，由单片机最小系统（时钟电路、复位电路、电源）、按键控制电路、LED 发光二极管和5V直流电源组成。 单片机流水灯循环控制系统硬件框图 此设计方案中单片机的P1口接5路按键控制电路，实现流水灯花型的切换功能；单片机的P3.7引脚接上一个按钮开关以实现对流水灯闪烁频率的控制，即实现了快慢两种节拍实现花型的变换；单片机上的P2口接八路LED发光二极管组成流水灯电路，显示流水灯循环情况。 四丶系统硬件设计 4.1 直流稳压电源电路

对于一个完整的电子设计来讲，首要问题就是为整个系统提供电源供电模块，电源电路的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。电子设备除用电池供电外，还采用市电（交流电网）供电。通过变压、整流、滤波和稳压后，得到稳定的直流电。直流稳压电源是电子设备的重要组成部分。本项目直流稳压电源为+5V。 直流稳压电源的制作一般有3种制作形式，分别是分立元件构成的稳压电源、线性集成稳压电源和开关稳压电源。下图为稳压电源采用的是三端集成稳压器7805构成的正5V直流电源。 三端固定式集成稳压电源电路图 AT89C51单片机的工作电压范围：4.0V---5.5V，所以通常给单片机外接5V 直流电源。此处用3节1.5V的干电池供电。 4.2 单片机最小系统 要使单片机工作起来，最基本的电路的构成由单片机、时钟电路、复位电路等组成，单片机最小系统如图所示。 时钟电路：本系统采用单片机内部方式产生时钟信号，用于外接一个12MHz 石英晶体振荡器和2个30pF微调电容，构成稳定的的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部的时钟电路。 复位电路：确定单片机工作的起始状态，完成单片机的启动过程。单片机系统的复位方式有上电自动复位和手动按键复位。本设计采用手动按键复位，该复位方式同样具有上电自动复位功能。

河南理工大学微机原理与单片机实验报告、课程设计 流水灯

实验一流水灯实验一、实验目的 ⑴简单I/O引脚的输出 ⑵掌握软件延时编程方法 ⑶简单按键输入捕获判断 二、实验实现的功能 ⑴开机是点亮12发光二极管，闪烁三下 ⑵按照顺时针循环依次点亮发光二极管 ⑶通过任意按键将发光二极管的显示改为顺逆时针方式 三、系统硬件设计 四、系统软件设计 #include sbit L1=P0^5; sbit L2=P0^6; sbit L3=P0^7; void Delay(void) {

unsigned char i,j,k; for(i=10;i>0;i--) for(j=132;j>0;j--) for(k=150;k>0;k--); } Scan_Key() { unsigned char FLAG=0; unsigned char n; n=(L1==0)||(L2==0)||(L3==0); if(n) { FLAG=1;} return FLAG; } main() { unsigned char y,n,s=0,b=1,m=0; unsigned char c=1; unsigned char a[]={0xff,0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f}; unsigned char h[]={0xff,0x38,0x34,0x2f,0x1f}; n=Scan_Key(); for(y=0;y<3;y++) //闪烁三次 { P2=0; P3=0; Delay(); Delay(); Delay(); P2=0xff; P3=0xff; Delay(); Delay(); Delay(); } while(1) { while(1) {

根据DSP的流水灯系统设计

课程设计说明书题目: 基于DSP的流水灯系统设计 学院： 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 2017年1月13日

安徽理工大学课程设计（论文）任务书电气与信息工程学院

安徽理工大学课程设计成绩评定表

摘要 (1) 第一章TMS320VC5416芯片 (1) 1.1 TMS320VC5416芯片特点 (2) 1.中央处理单元 (2) 2.存储器 (3) 3.数据寻址 (3) 4.程序存储器寻址 (3) 5.中断 (3) 6.流水线 (3) 7.运算速度 (3) 8.低功耗方式 (3) 9.片上的外设 (4) 10.JTAG扫描逻辑电路 (4) 1.2 TMS320VC5416的指令集 (4) 1.算术指令 (4) 2.逻辑指令 (4) 3.程序控制指令 (5) 4.读取和存储指令 (5) 第二章硬件设计 (5) 2.1 整体框图 (5) 2.2 电源电路 (6) 2.3 存储电路 (6) 2.4 时钟电路 (7) 2.5 复位电路 (7) 2.6 JTAG电路 (8) 2.7 键盘电路 (8) 2.8 显示模块 (9) 第三章软件设计 (9) 1.1设计流程 (10) 1.2软件设计步骤 (10) 3.2.1 进入CCS (10) 3.2.2 新建一个项目 (10) 3.2.3 新建一个源文件 (10) 3.2.4 在项目中添加源文件 (11) 3.2.5 程序代码 (11) 1.初始化程序 (11) 2.主函数程序： (12) 3.向量文件 (13) 4.MEMORY程序 (15) 3.2.6对项目进行编译和链接 (15) 3.2.7装载可执行文件 (15) 3.2.8运行程序并查看结果： (16) 设计心得及体会 (16)

三极管流水灯电路设计

三极管流水灯电路设计 王雅 20111041105；韦梦娜 20111041107 摘要：3组12只LED流水灯是特别针对电子装配与调试技能设计出来的，值得学习和电路分析。本文分析了该流水灯电路的特点及其电路工作原理的说明。 关键字：3组12只LED流水灯；电路设计；循环。 1 引言 随着科学技术的发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。各种小套件层出不穷，功能多样。本文所设计的电子制作可以说是电子初学者学习电子的最佳入门制作！其制作方式容易，趣味横生，更能提高初学者的动手能力！让初学者在制作学习中感受电子技术带来的乐趣！ 2 系统的功能描述 这款3组12只LED流水灯具有制作容易、有趣易学的特点，电路焊接成功后，装入电池，即可正常工作，3组12只发光二极管便会被轮流点亮，不断的循环发光，达到流动的效果。 3 设计原理 3.1 电路工作原理说明： 本电路是由3只三极管组成的循环驱动电路。每当电源接通时，3只三极管会争先导通，但由于元器件存在差异，只会有1只三极管最先导通。这里假设V1最先导通，则V1集电极电压下降，使得电容C2的左端下降，接近0V。由于电容两端的电压不能突变，因此此时V2的基极也被拉到近似0V，V2截止，V2的集电极为高电压，故接在它上面的发光二极管LED5-LED8被点亮。此时V2的高电压通过电容C3使V3基极电压升高，V3也将迅速导通，因此在这段时间里，V1、V3的集电极均为低电压，因此只有LED5-LED8被点亮，LED1－LED4、LED9-LED12熄灭。但随着电源通过电阻R3对C2的充电，V2的基极电压逐渐升高，当超过0.7V时，V2由截止状态变为导通状态，集电极电压下降，LED5－LED8熄灭。与此同时，V2的集电极下降的电压通过电容C3使V3的基极电压也降低，V3由导通变为截止，V3的集电极电压升高，LED9-LED12被点亮。接下来，电路按照上面叙述的过程循环，3组12只发光二极管便会被轮流点亮，不断的循环发光，达到流动的效果。改变电容C1、C2、C3的容量可以改变循环速度，容量越小，循环速度越快。电源使用2节5号干电池即可。 3.2元件清单： 3.3 电路图

基于单片机的LED流水灯设计

基于单片机的LED流水灯设计 设计任务 1掌握MCS-51系列8051、8255的最小电路及外围扩展电路的设计方法 2了解单片机数据转换功能及工作过程 3设计LED流水灯系统，实现8个LED霓虹灯的左、右循环显示4完成主要功能模块的硬件电路设计 5用proteus软件完成原理电路图的绘制 一设计方法 本课题使用AT89C51单片机时无须外扩存储器。因此，本流水灯实际上就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。如果要让接在P1.0口的LED1亮起来，那么只要把P1.0口的电平变为低电平就可以了；相反，如果要接在P1.0口的LED1熄灭，就要把P1.0口的电平变为高电平；同理，接在P1.1～P1.7口的其他7个LED 的点亮和熄灭的方法同LED1。因此，要实现流水灯功能，我们只要将发光二极管LED1～LED8依次点亮、熄灭，8只LED灯便会一亮一暗的做流水灯了。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。 二方案论证与比较 2.1循环移位法 在上个程序中我们是逐个控制P1端口的每个位来实现的，因此程序显得有点复杂，下面我们利用循环移位指令，采用循环程序结构进行编程。我们在程序一开始就给P1口送一个数，这个数本身就让P1.0先低，其他位为高，然后延时一段时间，再让这个数据向高位移动，然后再输出至P1口，这样就实现“流水”效果啦。由于8051系列单片机的指令中只有对累加器ACC中数据左移或右移的指令，因此实际编程中我们应把需移动的数据先放到ACC中，让其移动，然后将ACC移动后的数据再转送到P1口，这样同样可以实现“流水”效果。具体编程如下所示，程序结构确实简单了很多。 2.2查表法 上面的两个程序都是比较简单的流水灯程序，“流水”花样只能实现单一的“从左到右”流方式。运用查表法所编写的流水灯程序，能够实现任意方式流水，而且流水花样无限，只要更改流水花样数据表的流水数据就可以随意添加或改变流水花样，真正实现随心所欲的流水灯效果。我们首先把要显示流水花样的数据建在一个以TAB为标号的数据表中，然后通过查表指令“MOVC A，@A+DPTR”把数据取到累加器A中，然后再送到P1口进行显示。具体源程序如下，TAB标号处的数据表可以根据实

左右来回循环的流水灯实验报告

青 岛 科 技 大 学 微机原理与接口技术综合课程设计（报告） 题 目 __________________________________ 指导教师__________________________ 学生姓名__________________________ 学生学号__________________________ _______________________________ 院（部）____________________________ 专业________________班 ______年 ___月 ___日 直流电机控制综合实验 周艳平 宋雪英 01 信息科学技术学院 计算机科学与技术0961 2012 12 27

摘要 (2) 1、单片机概述 (2) 2、仿真软件介绍 (2) 3、需求分析 (3) 一、课程设计目的 (3) 二、课程设计要求 (4) 三、实验内容 (4) 1、设计任务与要求 (4) 2、系统分析 (4) 1）.硬件电路设计(画出原理图、接线图) (5) 2）软件框图 (7) 3、用keil建项目流程 (8) 4、程序清单 (9) 4、系统调试 (11) 四、设计总结(结论) (12)

摘要 近年来，随着电子技术和微型计算机的发展，单片机的档次不断提高，起应用领域也在不断的扩大，已在工业控制、尖端科学、智能仪器仪表、日用家电、汽车电子系统、办公自动化设备、个人信息终端及通信产品中得到广泛的应用、成为现代电子系统中最重要的智能化的核心部件。而AT89C51就是其中一种，它是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMO8位微处理器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。本课程设计介绍一种LED小灯控制系统的设计方法，以单片机作为主控核心，与按键、排阻、电阻、电容等较少的辅助硬件电路相结合，利用软件实现对LED灯进行控制。能够通过按键控制8个LED小灯从左到右依次点亮。 关键字：单片机、LED流水灯 1、单片机概述 单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微 型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。 通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处 理器、存储器和I/O 接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合， 便可成为一个单片机控制系统。 单片机经过1、2、3、3 代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它 们的CPU 功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。 2、仿真软件介绍 （1）.Keil uv3 运行Keil uv3

单片机课程设计报告--心形流水灯

井冈山大学 机电工程学院 单片机 课程设计报告 课程名称：单片机 设计题目：心形流水灯 姓名：玉红 专业：生物医学工程 班级：11级医工本一班 学号：110615017 指导教师:王佑湖 2013年11月27日

目录 1引言 (2) 1.1设计任务 (2) 1.2设计要求……………………………………………… ..2 2 课题综述 (2) 2.1课题的来源 (2) 2.2面对的问题 (2) 3 系统分析 (2) 3.1 STC89C52单片机引脚图及引脚功能介绍 (2) 4 系统设计 (4) 4.1硬件设计 (4) 4.1.1硬件框图 (4) 4.1.2硬件详细设计 (5) 4.2 软件设计 (5) 4.3 硬件原理图 (6) 4.4 元件清单 (6) 4.5 硬件焊接

图 (6) 4.6 代码编写 (7) 5心得体会 (7) 6致 (8) 参考文献 (8) 1 引言 单片机课程设计主要是为了让我们增进对STC89C51单片机电路 的感性认识，加深对理论方面的理解。了解软硬件的有关知识，并掌握软硬件设计过程、方法及实现，为以后设计和实现应用系统打下良好基础。另外，通过简单课题的设计练习，使我们了解必须提交的各项工程文件，达到巩固、充实和综合运用所学知识解决实际问题的目 的。 1.1设计任务 设计一个单片机控制的流水灯系统 1.2设计要求 (1)32个LED灯; (2)可实现多种的亮灯(如左循环，右循环，间隔闪,90度交叉闪等)。 2 课题综述

2.1 课题的来源 当今社会，这种由单片机芯片控制各种硬件工作的技术也日益成熟，并普及在交通、化工、机械等各个领域。而流水灯这项技术在生活中的应用更是广泛，较为贴近生活。而流水灯控制的设计所需要的知识也正好吻合了我们本学期对于单片机这门课程的学习，所以设计流水灯控制的这个课题让我们对知识的学习和巩固都有了进一步的加深。 2.2 面对的问题 这次课程设计是通过STC89C52位单片机实现。但面对的问题却是两方面的：一个是软件的设计，也就是实现流水灯控制功能的程序编辑；另一个是硬件的设计，需要我们自己连接、焊接电路板。而更为严峻的就是设计的最后还要将软硬件相结合。 3 系统分析 3.1 STC 89C52单片机引脚图及引脚功能介绍 本次设计的目的在于加深STC89C52单片机的理解，首先来简单认识一下，它的引脚如图3-1所示： 图3.1 STC89C52

CD4017流水灯电路设计

CD4017流水灯电路设计 摘要：随着LED技术的不断发展以及LED在低功耗、长寿命、环保等方面的优势，LED应用领域逐渐增多。同时，许多国家在看到LED巨大的市场潜力后，纷纷出台各项鼓励措施大力推动LED在各领域中的应用。目前，LED的应用已经从最初的指示灯应用转向更具发展潜力的显示屏，景观照明、背光源、汽车车灯、交通灯、照明等领域，LED应用正呈现出多样化发展趋势。 本次毕业设计就是用小功率LED作为发光体替代实验室中价格昂贵的钠光灯或白炽灯。并利用555定时器、可变电阻普通电阻、电解电容以及普通电容构成可调驱动电路，驱动CD4017计数器构成的译码电路，使LED依次循环发光，从而组成循环流水灯。 关键词： CD4017 555定时器 LED

目录 设计任务和要求 (3) 1.引言 (4) 2.总体设计方案选择与说明 (5) 2.1 方案选择 (5) 2.2 电路工作原理： (5) 3.单元硬件设计说明 (5) 3.1 555定时器 (6) 3.2 自激多谐振荡器 (10) 3.3 十进制计数／分频器CD4017 (11) 3.3.1 CD4017内容说明： (11) 3.3.2 CD4017十进制计数器内部电路图： (12) 3.3.3 CD4017时序波形图： (13) 3.3.4 CD4017引脚图如下： (14) 3.3.5 CD4017引脚功能： (14) 3.4 发光二极管（LED） (15) 3.4.1 LED 特点 (13) 3.4.2 LED光源的特点 (16) 3.5 元件明细表 (17) 4.软件说明 (18) 4.1 Protel99简介 (18) 4.2 Proteus简介 (19) 5.安装调试方法 (19) 5.1 安装方法 (19) 5.2 调试方法 (20) 6.总结 (20) 7.致谢 (21) 8.参考文献 (22) 附录一 (22) 附录二 (24) 附录三 (25) 附录四 (26)

LED流水灯设计

单片机课程设计报告 LED流水灯的设计 专业： 姓名：学号： 姓名：学号： 姓名：学号： 2015年月日

目录 LED流水灯的设计0 第一章绪论1 设计目的1 设计任务1 设计方法1 第二章设计内容与所用器件1 基本功能1 LED彩灯错误!未定义书签。 循环移位法2 第三章硬件系统设计2 单片机时钟电路2 第四章软件设计2 汇编语言和C语言的特点及编程 2 LED显示原理3 第五章系统调试与存在的问题4 程序下载4 硬件调试5 软件调试5 总结5 参考文献 6 LED流水灯的设计 [摘要]:当今社会，随着人们物质生活的不断提高，电子产品已经走进了家家户户，无论是生活或学习，还是娱乐和消遣几乎样样都离不开电子产品，大型复杂的计算能力是人脑所不能胜任的，而且比较容易出错。计算器作为一种快速通用的计算工具方便了用户的使用。计算器可谓是我们最亲密的电子伙伴之一。本设计着重在于分析计算器软件和开发过程中的环节和步骤，并从实践经验出发对计算器设计做了详细的分析和研究。 单片机由于其微小的体积和极低的成本，广泛的应用于家用电器、工业控制等领域中。在工业生产中。单片微型计算机是微型计算机称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。 本系统就是充分利用了8051芯片的I/O引脚。系统以采用MCS-51系列单片机Intel8051为中心器件来设计LED流水灯系统，实现8个LED霓虹灯的左、右循环显示，并实现循环的速度可调。 [关键字]:单片机技术；系统设计；LED流水灯

第一章绪论 设计目的 通过本次课题设计，应用《单片机原理及应用》等所学相关知识及查阅资料，完成简易LED流水灯系统设计，以达到理论与实践更好的结合、进一步提高综合运用所学知识和设计的能力的目的。 通过本次设计的训练，可以使我在基本思路和基本方法上对基于MCS-51单片机的嵌入式系统设计有一个比较感性的认识，并具备一定程度的设计能力。 设计任务 在本次课程设计中，主要完成如下方面的设计任务： 1、掌握MCS-51系列8051的最小电路及外围扩展电路的设计方法； 2、了解单片机数据转换功能及工作过程； 3、设计LED流水灯系统，实现8个LED霓虹灯的左、右循环显示； 4、完成主要功能模块的硬件电路设计。 设计方法 本课题使用STC89C52RC单片机时无须外扩存储器。因此，本流水灯实际上就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。 如果要让接在口的LED1亮起来，那么只要把口的电平变为低电平就可以了；相反，如果要接在口的LED1熄灭，就要把口的电平变为高电平；同理，接在～口的其他7个LED的点亮和熄灭的方法同LED1。因此，要实现流水灯功能，我们只要将发光二极管LED1～LED8依次点亮、熄灭，8只LED灯便会一亮一暗的做流水灯了。 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。 第二章设计内容与所用器件 基本功能 利用STC89C52RC作为主控器组成一个LED流水灯系统，实现8个LED霓虹灯的左、右循环显示。 可选器件 51系列单片机、电容C104、、18?和1K的电阻、LED灯、按键、晶振等。 总体框架图

微机原理课程设计流水灯控制系统.doc

微机原理课程设计 流水灯控制系统 姓名 :XX 学院：物理电气信息学院 班级： 2010 电子 姓名 :12010245

流水灯控制系统 一、设计内容： 本课程设计选用8086 对 8255A的 A口控制来实现模拟流水灯功能的 实现。编写相关程序，通过proteus仿真软件来实现我名字“安亮” 两个字的闪烁，“安”字接 8255 的 A 口的 P0，“亮”字接 A 口的 P1。先让“安”字和“亮”字同时点亮，再让两个字同时暗，接着让“安”字点亮，再让“亮”字点亮，然后让“安”字和“亮”字同时亮暗闪 烁八次，再跳到开始，以此循环。 二、设计目的： 1、了解流水灯的基本工作原理 2、熟悉 8255A 并行接口的各种工作方式和应用 3、利用 8255A 接口，LED 发光二极管，设计一个流水灯模拟系统，让我的名字“安亮”两个字按一定规律点亮。 三、实验原理 在 8086 系统中，采用 16 位数据总线，进行数据传输时，CPU

总是将低 8 位数据线上的数据送往偶地址端口，而过高8位数据线上 的数据送往奇地址端口反过来，从偶地址端口取得的数据总是通过低 8 位数据线传送到CPU，从奇地址端口取得的数据总是通过高8 位数据线送到 CPU。在 8086 系统中，将 8255A的 A1端和地址总线的 A29255A 在对 CPU并且，相连， A1 端和地址总线的 A0 的 8255A 而将相连， 的端口进行访问时，将地址总线的 A0 位总是设置为 0。本课程设计通 过对 8255A 的 A 口控制来实现模拟流水灯功能的实现。“安”接 A 口 的 P0，“亮”接 A口的 P1，实现两个字按一定规律的一个闪烁。 8255 的内部结构 255A 内部结构由以下四部分组成：数据端口A、B、C；A组控制和 B 组控制；读 / 写控制逻辑电路；数据总线缓冲器。 端口 A：包括一个 8 位的数据输出锁存 / 缓冲器和一个 8 位的数据 输入锁存器，可作为数据输入或输出端口，并工作于三种方式中的任何一种。

流水灯控制系统设计

微机原理课程设计 目录 第1章方案的论述以及与最终方案的确定·····································- 1 - 1.1第一种方案的论述 (1) 1.2第二种方案的论证 (1) 1.3第三种方案的论述 (1) 1.4最终方案的确定 (1) 第2章硬件设计 .................................................................................- 2 -2.1总体方案设计分析 .. (2) 2.2系统逻辑框图 (2) 2.3主要元器件简介 (2) 2.3.1 8086CPU ················································································································ - 2 - 2.3.2 地址锁存器74LS373的内部电路与工作原理····················································· - 4 - 2.3.3 可编程外围接口芯片8255A的简介···································································· - 5 -第3章软件设计 ·················································································- 9 - 3.1程序流程设计 (9) 3.1.1 主程序流程··········································································································· - 9 - 3.1.2 程序流程图········································································································· - 10 - 3.1.3 系统硬件连接图 ································································································· - 11 - 3.1.4 源程序设计(附录) ............................................................................................... - 11 -3.2设计最终理想结果及原理 (11) 3.2.1 左向移动流水灯 ································································································· - 11 - 3.2.2 右向移动流水灯 ································································································· - 11 -设计心得 ·····························································································- 12 -参考文献 ·····························································································- 13 -附录······································································································- 14 - - 1 -

单片机花样流水灯设计实验报告

**大学 物理学院 单片机花样流水灯设计实验 课题：花样流水灯设计 班级: 物理 *** 姓名: *** 学号: ……………

当今时代的智能控制电子技术，给人们的生活带来了方便和舒适，而每到晚上五颜六色的霓虹灯则把我们的城市点缀得格外迷人，为人们生活增添了不少色彩。 制作流水灯的方法有很多种，有传统的分立元件，由数字逻辑电路构成的控制系统和单片机智能控制系统等。本设计介绍一种简单实用的单片机花样流水灯设计与制作，采用基于MS-51的单片机AT89C51和发光二极管、晶振、复位、电源等电路以及必要的软件组成的以AT89C51为核心，辅以简单的数码管等设备和必要的电路，设计了一款简易的流水灯电路板，并编写简单的程序，使其能够自动工作。 本设计用AT89C51单片机为核心自制一款简易的花样流水灯，并介绍了其软件编程仿真及电路焊接实现，在实践中体验单片机的自动控制功能。该设计具有实际意义，可以在广告业、媒体宣传、装饰业等领域得到广泛应用。 关键字：AT89C51 单片机流水灯数码管

1. 单片机及其发展概况 单片机又称为单片微计算机，其特点是将微型计算机的基本功能部件（如中央处理器（CPU）、存储器、输入接口、输出接口、定时/计数器及终端系统等）全部集成在一个半导体芯片上。单片机作为一种高集成度微型计算机，已经广泛应用于工业自动化控制、智能仪器仪表、通信设备、汽车电子与航空航天电子系统、智能家居电器等各个领域。 2. Protues仿真软件简介 Protues以其数量众多的元件数据库、标准化的仿真仪器、直观的捕获界面、简洁明了的操作、强大的分析测试、可信的测试结果, 为电子工程设计节约研发时间，节省了工程设计费用。利用Protues软件设计一款通过数码管显示计数时间的流水灯电路及Keil C软件编程后，再将两者关联则可以简单快速的进行仿真。 【实验设计目标】 设计要求以发光二极管作为发光器件，用单片机自动控制，对8个LED 灯设计至少3种流水灯显示方式，每隔20秒变换一次显示花样，计时通过一个二位七段数码管显示。

微机原理与接口技术课程设计报告音乐流水灯

微机原理与接口技术课程设计论文题目：音乐流水灯 姓名：鞠强 学号：201330020228 班级：1330202 专业：自动化 2015年6月

一、实验任务及要求 任务： 1、掌握综合使用基本输入输出设备、通用接口芯片、专用接 口芯片的方法； 2、掌握实时处理程序的编制和调试方法。 要求：用8255、8253、8259配合8086使蜂鸣器发出唱歌声同时还能够使用数码管进行边跳舞边唱歌实验。 二、硬件连线 键盘的控制、LED显示模块：采用74系列模块控制 键盘的行信号Q_0、Q_1、Q_2、Q_3分别与开放的输入信号Q0、Q1、Q2、Q3相连，键盘的列信号P_0、P_1、P_2和开放的输出信号P0、P1、P2相连。74芯片的片选信号CS1接地址译码信号340H， CS2接地址译码信号360H。 蜂鸣器发声控制：由8255模块控制； PC0直接与蜂鸣器相连，CS_4连接到实验仪中部的地址输出端CS_4 中断处理模块：由8259控制 8259的片选CS-1连地址输出300H，INT1连总线输入INTR，8259模块的INT-A连总线的INTA，8259的SP/1连+5V, 8259的IRQ0连接到8253的OUT0。

三、程序流程图 主程序 初始化各阶段寄存器及相关变量 初始化8253、8255芯片 设置中断向量、开放8253中断屏蔽 开放处理器中断

中断服务程序 保护现场 判断时间是否不小于59分55秒 报时 扫描键盘 G 键？ 调用启停子程序S COUNT COUNT=40? ADDONE 子程序 COUNT 清0 显示时间，调用显示时间子程序 结束中断（发EOI 命令） 恢复现场 中断返回 Y Y N Y

基于51单片机的流水灯设计说明

基于51单片机的流水灯设计 一．基本功能 利用AT89c51作为主控器组成一个LED流水灯系统，实现8个LED 灯的左、右循环显示。 二．硬件设计 图1.总设计图

1.单片机最小系统 1.1选用AT89C51的引脚功能 图2. AT89C51 XTAL1:单芯片系统时钟的反向放大器输入端。 XTAL2：系统时钟的反向放大器输出端，一般在设计上只要在XTAL1和XTAL2上接上一只石英震荡晶体系统就可以工作了，此外可以在两引脚与地之间加入20PF的小电容，可以使系统更稳定，避免噪音干扰而死机。 RESET：重置引脚，高电平动作，当要对晶体重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个及其周期以上的时间便能完成系统重置的各项动作，使得部特殊功能寄存器容均被设成已知状态。 P3：端口3是具有部提升电路的双向I/O端口，通过控制各个端口的高低电平了实现LED流水灯的控制。

1.2复位电路 如图所示，当按下按键时，就能完成整个系统的复位，使得程序从新运行。 图3.复位电路 1.3时钟电路 时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，单片机本身就是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。 在AT89C51芯片部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚X1，输出端为引脚X2，在芯片的外部跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，就构成了一个稳定的自激振荡器。此电路采用12MHz的石英晶体。

图4.时钟电路 2.流水灯部分 图5.流水灯电路 三．软件设计 3.1编程语言及编程软件的选择 本设计选择C语言作为编程语言。C语言虽然执行效率没有汇编语言

流水灯电路的制作

流水灯电路的制作 一、概述： 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。 多功能流水灯，就是要具有一定的变化各种图案的功能，主要考察了数字电路中一些编码译码、计数器原理，555定时器构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲，制作过程中需要了解相关芯片（NE555、CD4017）的具体功能，引脚图，真值表，认真布局，在连接过程中更要细致耐心。 二、电路原理图 三、电路工作原理 多功能流水灯原理电路图如上图所示。原理电路图由振荡电路、译码电路和光源电路三部分组成。本文选用的脉冲发生器是由NE555与R2、R3及C1组成的多谐振荡器组成。主要是为灯光流动控制器提供流动控制的脉冲，灯光的流动速度可以通过电位器R3进行调节。由于R3的阻值较大，所以有较大的速度调节范围。灯光流动控制器由一个十进制计数脉冲分配器CD4017和若干电阻组成。 CD4017的CP端受脉冲发生器输出脉冲的控制，其输出端(Q0~Q9)将输入脉冲按输入顺序依次分配。输出控制的脉冲，其输出控制脉冲的速度由脉冲发生器输出的脉冲频率决定。10

个电阻与CD4017的10个输出端Q0~Q9相连，当Q0~Q9依次输出控制脉冲时10个发光二极管按照接通回路的顺序依次发光，形成流动发光状态，即实现正向流水和逆向流水的功能。电源电路所采用的电源为。 四、板的设计 五、元器件清单 六、电路的组装与调试 1、电路的组装方法和步骤 （1）筛选元器件。对所有购置的元器件进行检测，注意它们的型号、规格、极性，应该保质量。 （2）按草图在PCB板上组装并焊接。 要求：①元器件布局整齐、美观，同类型元器件高度一致；

流水灯设计

新能源与动力工程学院课程设计报告 单片机系统课程设计 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 2014年7 月

新能源与动力工程学院课程设计任务书课程名称：单片机系统课程设计指导教师（签名）： 班级：姓名：学号：

指导教师评语及成绩评定表 指导教师签字： 年月日

目录 绪论 ....................................................................................................................... - 1 -1 引言 ....................................................................................................................... - 1 - 1.1设计任务 .................................................................................................... - 2 - 1.2设计意义 .................................................................................................... - 2 - 1.3设计思路 .................................................................................................... - 2 - 1.4设计目的 .................................................................................................... - 2 - 2 总体设计 ............................................................................................................... - 3 - 2.1系统框图 .................................................................................................... - 3 -3设计步骤 ................................................................................................................ - 3 - 3.1 STC89C52简介 ......................................................................................... - 3 - 3.2硬件设计 .................................................................................................... - 5 - 3.3单片机时钟电路 ........................................................................................ - 5 - 3.4复位电路 .................................................................................................... - 5 - 3.5工作电路 .................................................................................................... - 6 - 4 软件设计 ............................................................................................................... - 6 - 4.1设计要求 .................................................................................................... - 6 - 4.2软件的流程图 ............................................................................................ - 7 - 4.3程序代码 .................................................................................................... - 7 - 5 软件调试 ............................................................................................................... - 9 - 6 总结 ....................................................................................................................... - 9 - 7 心得体会 ............................................................................................................... - 9 -参考文献 ................................................................................................................. - 10 -附录1 元件清单 .................................................................................................... - 11 -

微机原理与接口技术设计实验

实验一：编写程序，比较两个字符串STRING1和STRING2所含的字符是否相同，若字符相同则显示“Match”,否则显示“NoMatch” 参考程序： DATASEGMENT STRING1DB'HAPPYASM' LENEQU$-STRING1 STRING2DB'HAPPYASM' MESSAGE1DB'MATCH',0DH,0AH,'$' MESSAGE2DB'NOMATCH',0DH,0AH,'$' DATAENDS CODESEGMENT ASSUMECS:CODE,DS:DATA,ES:DATA START: MOVAX,DATA MOVDS,AX MOVES,AX LEASI,STRING1 LEADI,STRING2MO VCX,LEN COMPARE: MOVAL,[SI] MOVBL,[DI] CMPAL,BL JNEDISMATCH INCSI INCDI LOOPCOMPARE MATCH:LEADX,MESSAGE1 JMPDISP DISMATCH:LEADX,MESSAGE2 DISP:MOVAH,09H INT21H MOVAH,4CH INT21H CODEENDS ENDSTART 实验二：编写程序，从键盘输入一串字符，以‘$’或回车结束，将其中的小写字母转变为大写字母，其余字符不做转换，原样输出，结果显示在屏幕上。 参考程序： DATASEGMENT BUFDB50 DB?

DB50DUP(?) INPUTSTRINGDB'PLEASEINPUTASTRING:','$' OUTPUTSTRINGDB'OUTPUTSTRINGIS:','$' ENTERSTRINGDB0DH,0AH,'$' DATAENDS CODESEGMENT ASSUMECS:CODE,DS:DATA START:MOVAX,DATA MOVDS,AX LEADX,INPUTSTRING MOVAH,09H INT21H LEADX,BUF MOVAH,0AH INT21H LEADX,ENTERSTRING MOVAH,09H INT21H LEABX,BUF ADDBX,2 NEXT1:MOVAL,[BX] INCBX COMPARE:CMPAL,24H JZDISPCMPAL ,61H JBNEXT1 CMPAL,7AH JANEXT1 SUBAL,20H MOV[BX-1],AL JMPNEXT1 DISP:LEADX,OUTPUTSTRING MOVAH,09H INT21H LEADX,BUF+2 MOVAH,09H INT21H MOVAH,4CH