湖南商務職業技術學院畢業設計

目錄

1設計思路......................................................1

2系統方案及處理器的選擇........................................1

3硬件設計......................................................1

4軟件設計......................................................2

5系統組裝與調試.................................................3

5.1電路的組裝.................................................3

5.2系統調試...................................................4

5.2.1系統軟件的調試.........................................4

5.2.2系統硬件的調試........................................5

設計小結.........................................................6

參考文獻.........................................................6

附錄1源程序........................................................................................................6

附錄2實物圖......................................................................................................11

附錄3元器件清單..............................................................................................13

附錄4運行效果圖..............................................................................................14

附錄5原理圖......................................................................................................15

附錄6PCB圖......................................................................................................15

附錄7安裝圖......................................................................................................16

附錄8仿真圖......................................................................................................16

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基于51單片機花樣流水燈設計與制作

1設計思路

建立基于單片機的花樣流水燈控制器,用它來控制8個發光二極管發光,實

現亮點的循環移動。通過軟件編程實現各種各樣的亮點平面循環移動。該彩燈

控制器能夠實現閃爍模式。通過按鍵可選擇閃爍模式并由數碼管顯示出是第幾

種模式。本設計要求實現單片機控制流水燈顯示其流水效果,軟件實現思路為當

有外部中斷0時，才開始掃描K1~K4四個按鍵的狀態，一旦進入某個按鍵的亮

燈模式，執行死循環。直到下一個外部中斷到來。

本系統設計采用發光二極管實現點亮功能，按鍵實現各種不同的點亮模式；

有四種不同的流水燈點亮模式：程序的設計用C語言；用仿真軟件Proteus進

行仿真調試。

對于此設計，是比較基礎的一個產品。它可以使我們充分體會單片機的輸

入輸出管腳的使用方法，加深對它的認識起到了決定性的作用。同時通過本產

品進一步對于單片機編程有一個更深入的認識，懂得什么是硬件控制，什么是

軟件控制，為就業打下堅實的基礎。

2系統方案及處理器的選擇

本系統主要由處理器模塊、顯示模塊、電源模塊及復位電路組成，下面分

別論證這幾個模塊的選擇。

方案一：采取89C51單片機作為處理器，I/O口配置較為方便，芯片價格便

宜，但是運行速度慢，內部資源少，功耗高，性能達到此項目要求。

方案二：采取FPGA作為處理器，運行速度快，組合邏輯能力較強，時序實

現能力強，但是控制和運算能力較弱，價格高，控制和運算能力比較弱。

方案三：采取使用Atmega16單片機作為處理器，內帶模擬比較器,I/O口可

作A/D轉換用,內部資源豐富，運行速度較快，對于Atmega16的使用較熟悉，

基本功能實現比較容易。對于此項目性價太高。

綜合以上三種方案，選擇方案一。

3硬件設計

本電路是利用單片機的中斷定時來實現LED燈的閃爍。控制器STC89C52與

1

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我們所學的ATML的單片機AT89C52的內部結構和資源是一樣的，內部有8位的

CPU處理器包含（運算部件和控制部件），片內有256B的數據存儲器和8KB的程

序存儲器，3個定時器/計數器；六個中斷源（兩個外部中斷源INTO和INT1，

兩個定時/計數器T0和T1，一個串行口中斷）。四個輸出口P0口、P1口、P2口、

P3口，LED的八個燈的控制口由P1口來控制，加按鍵為P20，減按鍵為P21，

而采用P3口第二功能且可以在線下載程序，硬件復位端9腳在高電平是單片機

復位。由于本次設計未用到其他內部資源所以就不過多的去分析。

此流水燈的硬件電路由三部分組成：單片機模塊：單片機AT89C51；輸出模

塊：8個發光二極管組成的負載電路；輸入模塊：按鈕組成的電路。共用到的元

器件見附錄3，原理圖如下圖1：

圖1原理圖

4軟件設計

此設計主要是采用單片機的延時來完成的，應為設計要求8LED燈循環點

亮，默認的速度是300mS，可通過按鍵來控制跑動的速度。P20為加按鍵，P21

為減按鍵，可以調節速度為0到1000mS。具體軟件流程圖如圖2，程序清單見

附錄1。

2

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開始

系統初始化

P1左循環1位

延時時間

是否循Y

環8次

是否有按鍵按下

改變時間

結束

圖2程序流程圖

5系統組裝與調試

5.1電路的組裝

手工焊接是組裝電子產品的時候所必須具備的基本技能，雖然現在大量工

廠焊接基本都采用自動焊接、自動插裝元器件的生產工藝，但是普通的產品制

作、測試和修理電子設備不適用于自動焊接，而適用于手工焊接。而且如果焊

接不仔細，那么你的元器件和芯片將無法進行正常使用，而且如果出現元器件

焊接錯誤，嚴重的話會導致你的電路板燒壞。所以手工焊接非常適合這個產品

設計。手工焊接的步驟分為四步：

第一步焊接的準備和開始：

首先把焊接環境打掃干凈并保持干燥，主要就是鐵屑、灰塵、水滴等一切

會影響電路板和器件的東西,并且需要將烙鐵頭部清洗干凈讓它可以吃錫，然后

就是安裝元器件（注意先把容易安裝焊接的先焊，焊接一個安裝一個，不推薦

3

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一次安裝多個元器件。），這樣會影響焊接速度和外觀，比如你先焊接高度比較

高的元器件，那么高度低的就比較難焊，隨后將元器件的兩個角然后以一個直

角斷開。然后將焊錫螺栓固定在待加載元件的底部，并將導線放直。請記住，

鐵頭不得接觸設備的引腳，這樣會容易導致與其它器件管腳相連）。

第二步給焊接升溫：

第一步完成后，對焊錫絲進行加熱，首先對電烙鐵加熱到合適的溫度（最

好400℃），然后將加熱好的烙鐵放在元器件的管教旁，然后緩慢的將焊錫絲融

化，當焊點圓潤后移開烙鐵，方向角度大致為45度，這個過程最好控制在2秒，

避免將電路板上的面包板損壞脫落。不同的元器件作具體的區別，當元器件出

現焊錯、或者其他問題要對其進行拆卸時，焊接點也必須先填充焊接線加熱，

使焊接點變圓，然后用焊接螺栓加熱焊接點（這里推薦叫上朋友或者指導老師

一起進行操作），然后在焊錫絲在融化的時候將元器件拆卸下來，這里也要注意

加熱時間，避免損壞焊盤。

第三部清理焊接面：

在第二步中，有時會觀察到錯誤或假釬桿，此時應當及時的更正焊接點。

有兩個重要的情況，第一個是焊料不夠，點不夠圓，然后需要重新填充（確保

焊料不再脫落，防止與其他元件連接）。第二是焊料過剩。此時，可將焊接螺栓

輕輕移動到焊接處，以取出多余的焊料，如果還是不能成功的話，就需要采用

專門的設備來將里面多余的焊接材料吸附出來。

第四部檢查焊點：

以上三步都完成后，然后對焊好的電路板進行觀察，看焊點是否圓潤、牢

固。

5.2系統調試

整個系統調試時，先檢查系統的焊接功能是否存在著隱藏的問題，如明顯

斷線、電源正負接等，然后用萬用表測試印刷電路板是否短路。最后，確保焊

接是可以正常進行的。

把調試平臺搭建成功后，首先對軟件程序進行調試，如果調試沒有問題，

則對功能進行驗證，假如功能有問題，則繼續調試程序，直到所有功能都能展

示為止。

5.2.1系統軟件的調試

軟件調試步驟如下：

4

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首先，用keil4軟件制作項目。單擊菜單欄中的“工程”，輸入新的工程名

稱并保存。選擇組件“”目錄下的“”。

新用戶源文件：將程序的源代碼寫入新的空文本中，編碼完成存儲文件和

文件擴展名的設計與制作基于51單片機的便攜式紅外分級報警器。創建新文件

已完成。

程序編譯設置：單擊compile，系統編譯文件。在輸出窗口中可以看到提示

信息。如果提示中有不正確的信息，在被說沒有錯誤之前，必須找錯誤進行訂

正，就像下面的圖3所顯示的那樣。

圖3提示信息無錯誤

如果程序編譯正確，使用PL2303串行端口fire程序檢查系統功能是否符合

要求。如果功能有問題，那么我們應該繼續一次又一次地調試程序，直到完成

所有功能。

5.2.2系統硬件的調試

最后一步是單片硬件測試。玻璃板的單片調試使用萬用表、直流電源或示

波器進行。特別是，檢查組件是否工作良好。該設備分為動態在線和靜態在線

兩部分。

（1）靜態運行模式，其中靜態運行模式分為以下四大類：

從視覺上講。第一步是檢查焊點是否滿，裝置的零件或筆是否裝好，以防

短路。

萬用表調試。首先檢查饋線是否短路，針腳是否連接良好，接線是否無故

障。

插電檢查。以上兩步均沒問題，就可以通電了，然后觀察每個器件是否正

常運行。然后在對功能進行檢測。

廣泛的檢查測試。此測試方法僅適用于用微控制器開發板開發的系統。

5

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（2）動態調試：

動態調試主要指的是在靜態調試之外，必須保證沒有問題。最后一步是檢

查各設備是否正常工作，是否符合系統開發的功能，防止機器內部損傷及對系

統性能的影響。

設計小結

在設計此電路時主要遇到的是程序的問題，先確定的是硬件通過查資料，

繪制了電路原理圖，然后就是軟件而在編程的時候很困難而且對單片機了解不

是很精，通過查書和請教老師，慢慢的摸索相互合作最終還是把程序編譯出來，

然后就是電路的焊接而焊接是最重要的，而且也相對困難因為是用通用板線路

都是用導線相互連接的布局就困難了，也加大了線路的焊接質量，如果那兒沒

有焊好就對后面的調試很有影響。最后就是調試了，因為電路有軟件和硬件使

得在調試時排除錯誤很麻煩不低于前期的設計和編程。總之需要理能加實踐才

能完成。

參考文獻

[1]全國大學生電子設計競賽組委會.全國大學生電子設計競賽獲獎作品選編[M].

北京理工大學出版社.2007.

[2]黃智偉.全國大學生電子設計競賽電路設計[M].北京：北京航天航空大學出

版社.2006.

[3]童詩白、華成英.模擬電子技術基礎[M].北京：高等教育出版設，

2004.10.

附錄1源程序

/****************************************************************

功能：流水燈，往左循環

****************************************************************

6

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**/

#include<reg52.h>

#include<intrins.h>

typedefunsignedcharuchar;//聲明定義unsignedchar的別名

typedefunsignedintuint;//聲明定義unsignedint的別名

sbitLED1=P1^0;//第一個燈

sbitLED2=P1^1;

sbitLED3=P1^2;

sbitLED4=P1^3;

sbitLED5=P1^4;

sbitLED6=P1^5;

sbitLED7=P1^5;

sbitLED8=P1^5;//第八個燈

sbitKEY2=P2^0;//加按鍵

sbitKEY1=P2^1;//減按鍵

inttime=300;//默認跑馬燈速度

voidKey_Click();//函數聲明

/*******************************************

函數名稱：delayMs

功能：延時約N個1ms的時間

參數：無

返回值：無

*******************************************/

voiddelayMs(intms)

{

while(ms--)

7

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{

uchari;

for(i=0;i<60;i++)

{

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

Key_Click();

}

}

}

/*******************************************

函數名稱：Delay5ms

功能：延時約5個1ms的時間

參數：無

返回值：無

*******************************************/

voiddelay5Ms(intms)

{

while(ms--)

{

uchari;

for(i=0;i<250;i++)

{

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

}

}

}

/*******************************************

8

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函數名稱：LED_Run

功能：led驅動程序

參數：無

返回值：無

*******************************************/

voidLED_Run()

{

inti;

P1=0xfe;

delayMs(time);

for(i=0;i<8;i++)

{

P1=P1<<1|1;

delayMs(time);

}

}

/*******************************************

函數名稱：Key_Click

功能：按鍵掃描程序

參數：無

返回值：無

*******************************************/

voidKey_Click()

{

if(KEY1==0)//檢測按鍵是否按下

{

delay5Ms(5);//延時5毫秒

if(KEY1==0)//再次檢測按鍵是否真的按下

{

while(!KEY1);//等待按鍵松開

if(time>500)

{

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time=time+100;//跑馬燈速度調節

}

elseif(time<100)

{

time=time+20;//跑馬燈速度調節

}

else

{

time=time+50;//跑馬燈速度調節

}

time=time+50;//跑馬燈速度調節

if(time>1000)

{

time=0;

}

}

}

if(KEY2==0)//檢測按鍵是否按下

{

delay5Ms(5);//延時5毫秒

if(KEY2==0)//再次檢測按鍵是否真的按下

{

while(!KEY2);//等待按鍵松開

if(time>500)

{

time=time-100;//跑馬燈速度調節

}

elseif(time<100)

{

time=time-20;//跑馬燈速度調節

}

else

{

10

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time=time-50;//跑馬燈速度調節

}

if(time<0)

{

time=1000;

}

}

}

}

/*******************************************

函數名稱：main

功能：主函數

參數：無

返回值：無

*******************************************/

voidmain()

{

while(1)

{

Key_Click();

LED_Run();

}

}

附錄2實物圖

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附錄3元器件清單

元件清單

序號名稱規格標號數量

1輕觸開關插件S1,S2,S330.12

212MHZ晶振插件Y110.25

310uf電容插件電解電容C110.03

427pf電容插件瓷片電容C2、C320.01

510k電阻1/4W插件電阻R1410.01

61k電阻1/4W插件電阻R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R880.1

75mmLED5mm插件ledLED1,LED2,LED3,LED4,LED5,80.5

LED6,LED7,LED8

8SCT89C52插件DIP40U112.8

9萬用板7*9萬用板10.8

10電源插座3.5-1.3MM電源座P110.1

11開關自鎖開關Sw110.1

1240P底座