基于51单片机智能流水灯的设计与制作

湖南商务职业技术学院毕业设计

目录

1产品功能分析......................................................1

2设计方案遴选......................................................1

3产品硬件设计......................................................1

3.1系统原理图及工作原理.......................................1

3.2STC89C51单片机.............................................2

3.3时钟振荡电路...............................................3

3.4复位电路...................................................4

3.5LED流水灯显示电路..........................................4

4产品软件设计......................................................5

5产品使用说明......................................................5

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

5.2元器件的安装.................................................6

5.3如何操作产品、实现功能.......................................6

6仿真调试..........................................................6

6.1软件仿真.....................................................6

6.2遇到问题....................................................7

参考资料............................................................8

附录：..............................................................9

附录1：元器件清单...............................................9

附录2：电路原理图..............................................10

附录3：PCB设计图...............................................11

I

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附录4：实物图..................................................12

附录5：软件程序代码............................................13

II

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基于51单片机智能流水灯的设计与制作

1产品功能分析

本设计是基于MCS51系列单片机所设计的，用STC89C51芯片控制跑马灯（流

水灯），整个系统有32个LED，单片机控制各个LED的亮灭，达到流水灯的效果，

有多种花样，并可以扩展，增加样式。

2设计方案遴选

方案1：设计流水灯为字体流水灯，以文字的形式呈现流水灯的效果，以达到

本设计的成果。

方案2：设计流水灯为文字加边框流线型流水灯，以边框环绕文字的形式呈现

流水灯的效果，以达到本设计的成果。

方案3：设计流水灯为形状为心形流水灯，以流水灯围绕呈现形状来体现出流

水灯的样式效果，以达到本设计的成果。

最终确定方案3。

本设计由STC89C51单片机、复位电路、时钟振荡电路、LED流水灯显示电路

组成。系统设计框图由图1所示：

复位电路

流水灯显

STC89C51单片LED

机示电路

时钟振荡电路

图1系统设计框图

3产品硬件设计

3.1系统原理图及工作原理

1、电路原理图如下图2所示

2、电路工作原理

接通电源之后，闭合开关，STC89C51单片机进行工作，32个二极管亮起，并

遵循STC89C51单片机的控制进行轮流闪烁。

1

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图2电路原理图

3.2STC89C51单片机

单片机总体功能:4k字节Flash闪速存储器，256字节片内数据存储器

(00H-7FH为片内RAM，80H-FFH为特殊功能寄存器SFR)，32个I/O口线，两

个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内

振荡器及时钟电路。

单片机引脚图如下图所示：

图3引脚图

2

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引脚功能：P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八

位。P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出

4TTL门电流。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）

P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（计时器0外部输入）

P3.5T1（计时器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）

P3.7/RD（外部数据存储器读选通）GND：接地XTAL1：反向振荡放大器的输入

及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：来自反向振荡器的输出/EA/VPP：为储存器ALE/PROG：地址锁存

/PSEN：外部程序存储器的选通信号

引脚实物图如下图所示：

图4引脚实物图

3.3时钟振荡电路

时钟振荡器是利用了晶体的压电效应制造的，当在晶片的两面上加交变电

压时，晶片会反复的机械变形而产生振动，而这种机械振动又会反过来产生交变

电压。如图所示：

图5时钟振荡

3

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3.4复位电路

复位电路的目的就是在上电的瞬间提供一个与正常工作状态下的相反的电

平。如图4所示：

图6复位电路

3.5LED流水灯显示电路

当接通电源，按下开关之后，32个二极管在51单片机的控制下自由闪烁，

如图所示：

图7LED流水灯显示电路

4

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4产品软件设计

本设计是接通电源之后，按下开关，程序进入初始化，按照软件的编程设计，

在51单片机的控制下，二极管按照一组接一组的模式进行闪烁，当所有模式进行

完毕之后，又会重新从第一个模式开始，如此往复地进行一轮接一轮的闪烁。如

果中间按下开关，停止闪烁，那么当下一次按下开关，开始闪烁的时候，同样的

回从第一个模式开始进行闪烁。如图所示：

图8程序图

5产品使用说明书

5.1焊接需知的常识

5

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首先是选择电烙铁。对于小型的电子制作项目，20W的烙铁就能满足要求。

如果初学焊接时使用大功率烙铁，很容易烫坏元件。

再次，注意焊锡与助焊剂的选用。千万不要使用酸性助焊剂，否则对烙铁头

和电路板都有腐蚀作用。最好使用含松香芯的焊锡丝，用松香或松香酒精溶液作

助焊剂。

砂纸打磨是重要的过程，否则更难上锡甚至上不上锡。正确的方法是用细砂

纸轻磨几下，再用烙铁头磨蹭引脚。如果引脚只有少数部位能上锡，这种元器件

就得用砂纸多磨几下引脚，否则会成为虚焊的隐患。

搪锡后，将引脚插入通孔，用镊子夹住引脚根部，再用烙铁接触引脚和通孔。

一旦焊锡流满通孔，应立即移开烙铁。此时应注意：第一，烙铁应与引脚接触；

第二，焊接的时间要短，一般不宜超过三秒；第三，撤离烙铁后千万不可晃动引

脚，必须要焊锡凝固后再松开镊子。焊接质量可从焊锡是否填满通孔、焊点是否

圆滑光亮来判断。对于焊点周围的松香焊渣，可用乙醇擦去，千万不要使用含有

氯化物的溶剂、汽油或肥皂水。

5.2元器件的安装

在安装元件时，我们应该对元件进行检测使它能达到电路所需的要求，应尽

量避免装错元件，不然调试时会出现很多麻烦，然后仔细对照原理图进行安装。

再进行元器件的安装焊接，在安装焊接时应注意避免虚焊、假焊现象，并且要注

意掌握焊接时间。如果焊接时间过长就有可能将元器件损坏。

5.3如何操作产品、实现功能

在焊接、安装好所有的元器件之后，插入数据线在电脑软件上进行烧入代码，

下载到开发板上之后，接通电源，按下开关即可实现产品功能。

6仿真调试

6.1软件仿真

仿真采用proteus7.8仿真通过，仿真截图如下：

6

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图9仿真截图

6.2遇到问题

1.做毕业设计过程当中，部分材料不齐，到实验室借用。

2.LED虚亮，经检查发现时电源部分跳线断了，补好后正常工作。

3.所亮的灯不是所预想的，经过仔细检查发现程序赋值问题并解决。

7

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参考资料

【1】模拟电子技术基础(第4版)（作者：华成英，童诗白）出版社:高等教育出版社

【2】数字电子技术基础（第5版）（作者：阎石）出版社:高等教育出版社

【3】单片机原理与接口技术（修订版）（作者：赵嘉蔚，张家栋，霍凯）出版社：清华大学出版社

【4】谭浩强.C程序设计.出版社:清华大学出版社（第三版），2005年7月

【5】余孟尝.数字电子技术基础简明教程（第三版）.出版社:高等教育出版社，2006年7月

【6】潘明莲.为计算机原理（第二版）.出版社:电子工业出版社，2003年9月

【7】谭博学.集成电路原理及应用（第三版）.出版社:电子工业出版社，2001年6月

【8】单片机原理及应用.出版社:西安电子科技大学出版社

8

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附录：

附录1：

20移动互联1朱彪基于51单片机智能流水灯的设计与制作

序号名称规格符号数量

1万用板9*15\1

2单片机STC89C51U11

3IC管座40引脚\1

4电阻10kR331

5电阻2.2kR1-R3232

6发光二极管5mmD1-D3232

7晶振12MY11

8电解电容10ufC11

9电容30pfC2-C32

10自锁开关\P11

11DC电源接口\\1

12导线\\若干

13焊锡\\若干

14USB电源线\\1

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附录2：电路原理图

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附录3：PCB设计图

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附录4：实物图

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附录5：软件程序代码

#include<reg52.h>

#include<intrins.h>

#defineuintunsignedint

#defineucharunsignedchar

//延时

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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//每个io口独自亮

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，闪三次

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);

}

//四个点的流水

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，闪三次

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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//四个IO口同样跟踪流水

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;

//两边单个从上向下流水

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;

//两边单个返回流水

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，闪三次

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);

}

//流水灯

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);

}

//大循环跟踪流水

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);

}

//逆向大循环跟踪流水

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，闪三次

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，只有一个暗的在流水

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

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{

temp1=_crol_(temp1,1);

P3=P2=temp1;

delay(100);

}

//全部亮，逆向一个暗在流水

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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}

//花样

tem