流水燈課程設計報告
歡迎閱讀流水燈課程設計報告，本文主要介紹了基於微控制器的流水燈系統，首先介紹了以AT89C51為控制核心，8位共陽極接法的二極體顯示電路的流水燈系統，並透過對流水燈的基本控制原理進行了流程控制設計，從而實現流水燈現象。
1 概述
隨著科學技術水平的不斷向前提高以及社會經濟的不斷向前發展，人們越來越意識到廣告宣傳的重要性，越來越多的豐富多彩、新穎奪目的LED廣告宣傳牌充斥在城市的公共場所中，為燈紅酒綠的城市增加了炫目多姿的色彩。這些LED廣告宣傳牌動態顯示的背後，則是以流水燈的原理為基礎，以微控制器為控制核心，按照廣告商的宣傳需求，透過炫目的多彩和新穎的方式來吸引人們的眼球來完成廣告宣傳。基於微控制器的流水燈的設計，主要是以微控制器為控制核心，透過自身的資料輸入輸出埠完成與流水燈顯示電路的資料聯通，透過內部的程式執行來實現對流水燈顯示電路的動態控制，進而實現顯示電流的迴圈亮滅的操作。所以對於基於微控制器的流水燈系統的深入研究與學習對於學習微控制器控制系統以及LED廣告宣傳系統的工作機制進來說具有非常重要的現實意義。
2 基於微控制器的流水燈的系統電路
流水燈的顯示電路就是多個二極體透過一端公共連線而構成的顯示電路，並將另一端分別與微控制器的多個數據輸入輸出埠進行連線，當微控制器向這些埠傳送相應的資料時，根據二極體的工作特性，從而實現對其的亮滅控制。當然，微控制器工作還需要復位電路和晶振電路配合微控制器晶片構成微控制器工作的最小系統，從而滿足微控制器正常工作的基本條件。如圖1所示，為基於微控制器的流水燈控制系統硬體電路圖，該硬體電路以AT89C51為基本的控制核心，實現對8為二極體流水燈顯示電路的亮滅控制。
該控制系統是以AT89C51為系統的控制微控制器，它是美國ATMEL公司生產的高效能的CMOS 8位處理器，同時配備了豐富的硬體資源，有128位元組的RAM供使用者使用，並提供2個16為定時器/計數器完成定時和計數的工作以及32根資料輸入輸出埠來微控制器與外部電路的資料連通的工作。
8位二極體構成的流水燈顯示電路是用共陽極的連線方法來構成的顯示電路的。常見的LED顯示燈電路中的二極體連線方法有兩種，一種是共陽極連線，一種是共陰極連線，它們是根據顯示電路中二極體公共連線的方式來決定的。共陽極接法就是將構成LED顯示電路的二極體的陽極接在一起構成公共端，共陰極接法就是將LED顯示電路中的二極體的陰極接在一起構成公共端。對於共陽極接法的顯示電路來說，如果在該端實施低電壓（零電壓），對於共陰極接法的顯示電路來說，如果在該端實施高電壓，那麼無論在另外一段如何控制電壓都不能使該顯示電路亮滅，從而實現了透過對該公共端的電壓的改變對整個LED顯示電路的進行控制。當公共端施加了使能電壓後，透過對該顯示電路中的某個二極體進行控制從而實現了對顯示電路的二極體亮滅控制。圖1中所示的流水燈顯示電路為共陽極接法的LED顯示電路，透過施加Vcc電壓，可以是LED顯示電路中的所有二級管一直處在使能狀態，從而配合的微控制器控制完成流水燈的設計。
3 基於微控制器的流水燈的流程控制
流水燈就是按照一定的順序和規則，按照人們的意願有序地亮滅，透過人的視覺誤差從而形成流水狀的狀態。基於微控制器的流水燈系統設計，以圖1為基本的硬體電路，根據人們的意願來編寫程式程式碼，透過微控制器定時向P1埠傳送控制訊號資料，從而對流水燈顯示電路的二極體亮滅的控制，實現流水燈的效果。
由於本文中採取的是流水燈顯示電路採用的是共陽極的接法，所以在針對一個二極體亮滅的控制情況下，主要是是向該埠傳送低電壓資料即可使該二極體發亮，依次類推，即可實現流水燈的現象。但是值得注意的是，由於人類研究對於視覺具有暫留的.特性，如果緊鄰的兩個二極體的亮滅交替時間間隔太少，在人眼觀察下就會是持續亮的狀態，達不到流水燈的效果，所以設計的時間間隔要滿足一定的要求。對於流水燈的實現上有很多方法，其中迴圈移位法是相對比較簡單的控制方法，即對8位二極體的亮滅訊號控制字進行迴圈移位來實現流水燈的方法。
以緊鄰兩個二極體亮滅時間間隔為0.5s為例，對基於微控制器的流水燈系統的控制流程進行虛擬碼設計如下：
a，對微控制器的定時器/計數器進行初始化，包括定時器/計數器的選擇，工作方式選擇等初始化工作。
b，設定二極體亮滅控制變數V_number，並賦值為0xFE（該值是對高7位的二極體的陰極設定為高電壓，對最後一位的二極體的陰極設定為低電壓，從而實現最後一個二極體亮，其他二極體滅的初始狀態）。
c，將V_number賦值到P1埠。
d，對定時器/計數器進行初始值設定（定時0.5s）並開始計時知道結束。
e，對V_number進行迴圈移位操作並將結果重新賦值給V_number。
f，跳到步驟c
根據上述流程，即可實現對P1埠輸出控制資料的迴圈變化，實現共陽極的二極體顯示電路的流水燈現象。
4 總結
基於微控制器的流水燈系統的設計，主要是以51微控制器為控制核心，配備8位共陽極接法的二極體顯示電路，透過定時器/計數器的定時以及對連線8位二級管顯示電路的P1埠進行迴圈移位賦值，從而實現對二極體顯示電路的亮滅自動控制，實現流水燈現象。
參考文獻：
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