流水彩灯的设计与制作

Liaoning Normal University单片机实验项目题目：流水彩灯学院：物理与电子技术学院专业：电子信息工程班级序号：03学号：2009112102005920091121020019学生名称：程磊尹元元指导老师：姜春华2011年12月流水灯的设计与制作一、实验要求：基于单片机做开始时P1口全亮，然后做顺时针一灯亮，顺时针两灯同时亮，顺时针三灯同时亮，顺时针四灯同时亮，顺时针五灯同时亮，顺时针六灯同时亮，顺时针七灯同时亮，顺时针八灯同时亮，顺时针亮，一个一个亮，偶地址依次亮，奇地址一次亮，两口灯同时亮，两口灯顺时针点亮，四口灯同时点亮，顺时针四灯同时亮，依次灭灯，并结束程序。

L1-L8分别接在单片机的p1.0-p1.7接口上，输出“1”时，发光二极管亮；输出“0”时，发光二极管灭；用74LS273作为驱动。

二、设计构思1、硬件电路由单片机的最小系统（包括时钟电路、复位电路）和使用P1口作为输出。

2、软件部分采用查表法实现设计的要求。

将程序输出至P1口，这样就可以实现“流水”效果。

三、实验器材：PC机（一台）PCB板（一块）330Ω电阻（八只）10K电阻（一只）LED发光二极管（16只）12MHZ晶振一块25V 10μF电容（一只）30PF瓷片电容（两只）单片机IC座（一块）AT89C51单片机芯片（一块）74LS273（一片）四脚开关（一个）四、实验过程1、设计硬件电路的原理图及PCB图本实验中发光二极管采用共阴接法，另一端通过驱动电路74LS273接到单片机的P1口，按下复位键时所有的发光二极管同时熄灭。

十六个发光二极管被摆放成一个花的形状，每个驱动电路的接口接2只发光二极管。

2、软件设计——编程根据硬件电路图及预期实验效果，使用汇编语言，C语言编写程序。

程序编好后，使用韦福进行编译，检查是否有语法错误。

如没有错误，则将程序转入AT89C51单片机中。

程序对应的实验现象：上电开始时P1口全亮，然后做顺时针一灯亮，顺时针两灯同时亮，顺时针三灯同时亮，顺时针四灯同时亮，顺时针五灯同时亮，顺时针六灯同时亮，顺时针七灯同时亮，顺时针八灯同时亮，顺时针亮，一个一个亮，偶地址依次亮，奇地址一次亮，两口灯同时亮，两口灯顺时针点亮，四口灯同时点亮，顺时针四灯同时亮，依次灭灯，并结束程序。

流水彩灯课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解流水彩灯的基本原理，掌握电路连接方式，了解彩灯色彩变化与电路设计的关系。

2. 学生能运用所学的物理知识与美术技巧，设计并制作出独特的流水彩灯作品。

技能目标：1. 学生能够运用绘图工具和手工制作技巧，完成流水彩灯的设计与制作。

2. 学生能够通过小组合作，学会沟通、协调、分工与协作，提高团队协作能力。

情感态度价值观目标：1. 学生在创作过程中，培养对美的感知和审美情趣，激发创新思维和创造力。

2. 学生通过流水彩灯的制作，体验传统文化与现代科技的结合，增强民族自豪感。

3. 学生在小组合作中，学会尊重他人，培养团队精神和责任感。

课程性质：本课程为综合实践活动课程，结合物理、美术、传统文化等多学科知识，注重培养学生的动手能力、创新意识和团队协作精神。

学生特点：五年级学生对新鲜事物充满好奇，具备一定的手工制作能力和创新思维，但合作意识与沟通能力有待提高。

教学要求：教师应注重引导学生将理论知识与实践操作相结合，鼓励学生创新设计，关注学生在合作过程中的沟通与协作，提高学生的综合素养。

通过课程目标的分解，使学生在完成具体学习成果的过程中，达到课程目标的预期效果。

二、教学内容1. 彩灯原理与电路设计：- 彩灯的基本原理与电路连接方式（教材第四章第三节）- 电路设计中的串联与并联知识（教材第四章第四节）- 彩灯颜色变化与电阻的关系（教材第四章第五节）2. 彩灯制作与美术技巧：- 彩灯设计草图绘制（教材第三章第二节）- 彩灯材料选择与加工（教材第三章第三节）- 彩灯装饰技巧与色彩搭配（教材第三章第四节）3. 小组合作与团队协作：- 小组分工与协作方法（教材第五章第二节）- 沟通技巧与团队协调（教材第五章第三节）- 团队成果展示与评价（教材第五章第四节）4. 实践活动与综合应用：- 彩灯制作实践操作（结合教材第四章、第三章内容）- 创新设计与应用（教材第六章第一节）- 传统文化与现代科技相结合（教材第六章第二节）教学内容安排与进度：第一课时：学习彩灯原理与电路设计，进行电路实验，理解彩灯的基本原理。

摘要流水彩灯控制器在我门日常生活中有重要的运用，如广告牌的设计和节日彩灯的设计都能运用到它的原理。

本次设计的流水彩灯控制器是其中较简单的，但这是进行复杂设计的基础。

本次课程设计要设计一个流水彩灯控制器〔用8只发光二极管显示，至少三种工作方式〕。

首先要分析设计要求，从要实现至少三种工作方式入手推导出要使用的芯片。

可通过八位右移寄存器74LS164实现八个彩灯的向右移动，从它的右移输入端控制来实现它的流水彩灯的变化。

要控制流水彩灯的变化，可通过一个八位拨码开关，八选一数据选择器74LS151，模十六加法计数器74LS161来实现。

时钟信号由一个555产生，产生周期可由一个滑动变阻器控制。

而彩灯的变化可由拨码开关自行选择。

经实验验证，所设计的流水彩灯控制器能完成题目要求。

关键词 : 时钟脉冲；分频；移位寄存器；数据选择器；拨码开关；目录摘要 (1)1设计课题与要求 (3)1.1设计方案选择 (3)2 系统模块组成 (4)2.1系统组成框图 (4)2.2各模块的组成与功能分析 (4)3 单元电路设计与计算 (5)3.1时钟脉冲产生电路 (5)3.2单种码产生电路 (7)3.3拨码开关控制电路 (8)3.4输出电路设计 (10)4 整机电路设计 (12)整机电路工作原理 (10)5 组装调试 (13)5.1仿真过程 (15)6 总结 (15)结论 (16)参考文献 (16)附录1 流水彩灯控制器原理总图 (17)附录2 PCB总图 (17)附录 2 元器清单 (18)1 设计课题及要求〔一〕题目：流水彩灯控制器〔二〕基本要求：1、用8只发光二极管显示。

2、至少三种工作方式。

1.1 方案选择利用数字芯片实现。

用555做时钟信号，用模十六加法计数器74LS161的输出端的最高位Q3，模十六加法计数器74LS161的输出端的Q1Q2Q3接到八选一的数据选择器74LS151的选择控制端。

74LS151的八个输入端都接到八位拨码开关，由拨码开关和控制端控制输出端，输出端接到移位寄存器74LS164的输入端。

流水灯的绘制流程及注意事项及注意事项嘿，今天咱们就来唠唠流水灯的绘制流程及注意事项呀！这流水灯可有趣了呢！**一、流水灯的绘制流程**1. 首先呢，准备工作是必不可少的哇！咱们得有绘制流水灯的工具呀，像是电路板、LED灯、电阻、电容这些元件，哎呀呀，可不能少呢！还得有个合适的电源供应设备，这就像流水灯的能量源泉一样重要呀！2. 然后呢，设计电路原理图呀。

这一步可关键了呢！要确定好LED灯的连接方式，一般来说是串联或者并联的方式。

哇，要是搞错了连接方式，那可就麻烦大了呀！在原理图里呢，要准确地标出每个元件的位置和连接关系，这样才能确保后续的制作顺利进行呀。

3. 接下来就是绘制PCB板图啦。

哎呀，这一步需要一点耐心哦。

根据电路原理图，把各个元件在PCB板上合理地布局。

要考虑到布线的合理性，不能让线路交叉得乱七八糟的呀！而且要注意留出足够的空间给元件焊接呢。

在布线的时候，要尽量让线路短而直，这样可以减少信号的干扰呢。

4. 再然后就是制作实际的电路板啦。

可以选择自己腐蚀电路板，或者找专门的厂家制作呢。

如果自己制作的话，要小心化学药品的使用哦！把元件按照PCB板图焊接到电路板上，这时候就要考验焊接技术啦。

焊接要牢固，不能有虚焊的情况呀，否则流水灯可能就不能正常工作了呢！5. 最后呢，就是编写程序啦。

这是让流水灯动起来的关键一步呀！根据流水灯的工作模式，比如从左到右依次点亮，或者是交替闪烁之类的，编写相应的程序代码。

如果对编程不太熟悉的话，可能要多花点时间学习和调试呢！**二、流水灯的注意事项**1. 元件选择方面要特别注意呀！LED灯的额定电压和电流一定要匹配电路中的电源呢。

要是电压过高，LED灯可能就会被烧坏啦，哎呀，那多可惜呀！电阻的阻值也要选择合适的，它可是用来控制电流大小的重要元件呢。

2. 在焊接的时候呀，要注意温度的控制呢。

电烙铁温度过高的话，可能会损坏元件或者PCB板呢！而且要保持焊接的焊点光滑、饱满，像个小珠子一样圆润就最好啦！千万不能有短路的情况，就是相邻的焊点不能连在一起哦，不然整个电路可能就会出故障呢！3. 编写程序的时候，要仔细检查语法错误呀。

彩灯流水电路(流水灯)的设计对于彩灯流水电路的设计，我们一般采用LED流水灯的形式。

LED流水灯的原理是通过输入一个时钟信号，来控制LED灯的亮灭顺序，从而实现LED灯的流水效果。

下面就以一个8位LED流水灯电路为例，来分步骤介绍如何进行彩灯流水电路的设计。

1. 材料与元器件的准备该8位LED流水灯电路所需要的材料与元器件如下：（1）芯片：AT89C51（2）时钟：11.0592MHz（3）LED数码管：8款（4）电阻：九个330欧姆电阻（5）电容：两个22pF陶瓷电容（6）稳压管：7805（7）热熔胶枪（8）面包板2. 电路原理图设计接下来，我们需要根据电路的设计要求，来进行电路原理图的设计。

如下图所示，该电路原理图包含了AT89C51芯片、时钟、稳压管、电容以及LED数码管等元器件。

其中，AT89C51芯片作为电路的主控制芯片，时钟则用来控制电路的工作频率。

LED数码管则是用来实现LED灯的罗列效果。

3. 电路焊接装配电路原理图完成后，进入电路焊接与装配环节。

首先，我们需要将元器件逐一地焊接在面包板上。

这里，我们需要注意焊接的顺序和脚位。

接着，将电路连线固定在面包板上，然后接上电源线，即可启动LED数码管。

4. 代码编写最后，我们需要编写AT89C51芯片的代码。

该代码用来控制LED数码管的流水效果。

该代码的编写需要考虑以下几个方面：（1）如何将LED数码管控制程序放入芯片中？（3）如何实现不同的流水显示模式？（4）如何使用时钟来控制LED数码管的刷新速度？经过以上步骤的设计后，我们便可成功地制作出一款功能完善的彩灯流水电路产品。

如需实现更高级别的彩灯效果，还需不断探究和创新。

第1章概述近几年来，彩灯对于美化、亮化城市有着不可轻视的重要工作。

因此作为城市装饰的彩灯需求量越来越大，对与彩灯的技术和花样也越来越高。

但传统的彩灯控制电路一般是由数字电路组成，这种彩灯控制器电路结构复杂、成本较高、功率损耗大，此外从功能效果上看，彩灯模式少而且样式单调，缺乏用户可操作性，影响亮灯效果。

因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。

然而单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。

LED彩灯具有成本低、发光纯度高、发光热量小、耗电量低、超长寿命的特点。

所以利用单片机作LED彩灯控制，不仅是使控制花样、路数大大增加,成本也很低，而且对环境能源没有污染，有着很大的发展前景。

本方案是一种基于AT-89C51单片机的彩灯控制方案，实现对LED彩灯的控制。

主要以AT-89C51单片机作为主控核心与发光二极管、晶振、复位、电源等组成电路，利用软件编辑实现彩灯流水灯的效果。

第2章方案设计2.1设计任务（1）共有红、绿、蓝3色彩灯各8个，要求按一定顺序和时间关系运行：红色发光二极管由弱到强—>绿色发光二极管由弱到强—>蓝色发光二极管由弱到强。

（2）利用三基色原理，控制每次点亮红色发光二极管，绿色发光二极管，蓝色发光二极管的数目，实现黄色，紫色，青色。

（3）控制不同颜色发光二极管的数目，实现花样彩灯。

（4）编写程序代码。

（5）程序分析与调试。

2.2工程方案按照设计任务要求，红，绿，蓝光由弱到强，每个颜色用8个发光二极管，在程序控制下，先亮一个，再亮两个，再亮三个，慢慢的直到最后全亮，就能看到由弱到强的现象。

如果同一颜色使用更多的发光二极管，显示效果会更柔和。

要实现黄色，紫色，青色光，只能根据三基色原理进行合成。

所谓三基色是指红，绿，蓝三色，人眼对红，绿，蓝最为敏感，大多数可以通过红，绿，蓝3种颜色按照不同的比例合成产生。

同时，绝大多数单色光也可以分解成红绿蓝三种光。

目录1.技术要求 (1)2.设计方案及其比较 (1)2.1方案设计要求 (1)2.2基本原理 (1)2.2.1原理概括 (1)2.2.2主要元器件简介 (1)2.3方案一 (5)2.3.1方案原理 (5)2.3.2软件仿真 (6)2.4方案二 (7)2.4.1 方案原理 (7)2.4.2 软件仿真 (8)2.5方案三 (8)2.5.1 方案原理 (8)2.5.2 软件仿真 (10)2.6方案比较 (11)2.6.1方案元件比较 (11)2.6.2方案功能比较 (11)2.6.3方案可实现性比较 (11)3.实现方案 (12)3.1方案元件 (12)3.2方案原理 (12)3.2.1谐振模块 (13)3.2.2计数模块 (14)3.2.3译码模块 (14)3.2.4发光电路 (15)3.3实现过程 (15)3.4小结 (16)4.调试过程及结论 (16)4.1调试过程 (16)4.2结论 (16)5.心得体会 (16)6.参考文献 (17)圈式流水灯电路的设计1.技术要求设计一种利用发光二极管作为流水灯指示,实现连接成圆圈式的发光二极管依次循环点亮形成移动的光点,要求可以实现流水灯的循环时间可以调节。

2.设计方案及其比较2.1方案设计要求（1）按照技术要求，提出自己的设计方案（多种）并进行比较；（2）掌握计数、译码、控制及显示电路的工作原理及其电路结构，以NE555时基集成电路、74LS161和74LS138为主，设计一种圈式流水灯电路（实现方案）；2.2基本原理2.2.1原理概括圈式流水灯电路主要包括两部分电路，第一部分电路产生矩形脉冲波，该部分电路可由555定时器构成多谐振荡器产生。

第二部分电路实现选通发光二级管的功能，通过计数器和译码器实现圈式排列的灯循环闪亮，该部分电路的实现可采取多种方案。

由于555定时器产生矩形脉冲的周期取决于外接电阻和电容，所以流水灯发光时间的调节可以通过改变第一部分多谐振荡电路外接电阻阻值或电容大小实现，也可以通过改变第二部分电路的频率即进制来实现。

流动灯光建模设计方案
一、设计目标
本文的目标是设计一种流动灯光效果，以创造出夜晚城市的独特氛围和视觉效果。

二、设计思路
1. 材料准备：选购透明灯泡、有色灯泡、不透明玻璃罩等材料。

2. 灯泡设计：选择不同尺寸和形状的透明灯泡，用以表现不同的光线效果。

可以使用LED灯泡，以便于节能和调控灯光颜色。

3. 罩设计：使用不透明玻璃罩，可以通过贴纸、喷涂或其他方式在玻璃罩上进行图案设计，以增加灯光的视觉效果。

彩色图案可以使用透明灯泡，而黑白图案则可以使用有色灯泡。

4. 灯泡设置：将透明灯泡悬挂在一定高度的绳子上，然后通过绳子固定在天花板或其他适当的位置。

可以根据实际需要调整灯泡的高度。

5. 排布布局：将多个灯泡按照一定间距排布布置在室内或室外空间中，形成流动的灯光效果。

可以按规律或随机的方式进行排布，以营造出不同的空间氛围。

6. 灯光控制：可以使用调光开关，通过调节灯光的亮度和颜色，实现流动灯光效果的变化。

也可以使用智能家居系统，通过手机或其他设备控制灯光效果。

7. 安全考虑：在安装灯泡和电线时，确保安全操作。

避免电线暴露在外面，以免发生触电等危险。

定期检查电线和灯泡的状况，确保使用安全。

三、预期效果
通过以上设计思路，可以创造出一个流动的灯光效果。

灯光的流动和变化将营造出独特的氛围，给人一种神秘、浪漫、活力或舒适的感觉。

可以适用于咖啡厅、酒吧、室内走廊、公园等多种场所。

同时，在夜晚的城市中，流动的灯光也可以作为景观设计的一部分，为城市增添一抹色彩。