一、項(xiàng)目介紹

花樣流水燈是一種常見(jiàn)的LED燈效果，被廣泛應(yīng)用于舞臺(tái)表演、節(jié)日慶典、晚會(huì)演出等場(chǎng)合。在現(xiàn)代智能家居、電子產(chǎn)品中，花樣流水燈也被廣泛使用，通過(guò)調(diào)整亮滅順序和時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)各種炫酷的燈光效果，增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。而51單片機(jī)作為一種常見(jiàn)的嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)，具有體積小、功耗低、可編程性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，非常適合用于開(kāi)發(fā)花樣流水燈及其他嵌入式應(yīng)用。

以下場(chǎng)景中流水燈得到了廣泛的應(yīng)用：

• 舞臺(tái)表演：花樣流水燈可用于舞臺(tái)背景、音樂(lè)MV等場(chǎng)合，配合音樂(lè)和舞蹈，營(yíng)造出炫酷、動(dòng)感的視覺(jué)效果。
• 節(jié)日慶典：在傳統(tǒng)節(jié)日如春節(jié)、中秋節(jié)等場(chǎng)合，花樣流水燈可以用于燈籠、彩燈等裝飾，為節(jié)日增添喜慶氛圍。
• 晚會(huì)演出：在各種晚會(huì)、派對(duì)、聚會(huì)等場(chǎng)合，花樣流水燈可以用于舞臺(tái)效果、音樂(lè)燈光秀等，增強(qiáng)整個(gè)活動(dòng)的氛圍和趣味性。
• 智能家居：花樣流水燈可以使用在居家燈光控制中，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、定時(shí)開(kāi)關(guān)、自動(dòng)調(diào)節(jié)等功能，提升居住環(huán)境的科技感和人性化。

二、設(shè)計(jì)原理

2.1 基本原理

花樣流水燈是一種常見(jiàn)的LED燈效果，通常由多個(gè)LED燈組成，通過(guò)控制每個(gè)LED燈的亮滅順序和時(shí)間，實(shí)現(xiàn)花樣流水燈的效果。在51單片機(jī)中，可以使用定時(shí)器和端口控制來(lái)實(shí)現(xiàn)這一效果。

2.2 硬件搭建

為了實(shí)現(xiàn)花樣流水燈，需要將多個(gè)LED燈按照一定的順序連接到51單片機(jī)的IO引腳上。電路設(shè)計(jì)上，為每個(gè)LED燈配備一個(gè)電阻，并將它們連接到5V電源引腳和地線上。

具體硬件搭建方法如下：

（1）將多個(gè)LED燈依次連接起來(lái)組成一個(gè)電路鏈，將第一個(gè)LED的正極接到P1.0口，第二個(gè)LED的正極接到P1.1口，第三個(gè)LED的正極接到P1.2口，以此類推，一共連接7個(gè)LED燈。

（2）為每個(gè)LED燈配備一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娮瑁脕?lái)限制電流，防止損壞LED。

（3）將每個(gè)LED的負(fù)極連接到5V電源引腳附近的地線上，形成一個(gè)完整的電路。

2.3 軟件實(shí)現(xiàn)

在軟件實(shí)現(xiàn)上，使用51單片機(jī)的定時(shí)器和端口控制來(lái)控制LED燈的亮滅順序和時(shí)間。

具體方法如下：

（1）設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器變量count，用來(lái)保存當(dāng)前亮起的LED燈的編號(hào)（從0開(kāi)始）。

（2）在定時(shí)器中斷處理函數(shù)中，每次計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，將當(dāng)前亮起的LED燈熄滅，并將count加1；當(dāng)count等于LED燈總數(shù)時(shí)，將count重置為0。

（3）然后，再將下一個(gè)LED燈亮起，以此類推。

（4）通過(guò)控制定時(shí)器的計(jì)數(shù)周期和每個(gè)燈亮起的時(shí)間，可以調(diào)整花樣流水燈的效果。

三、代碼實(shí)現(xiàn)

3.1 流水燈代碼實(shí)現(xiàn)1

#include < reg52.h >
 ?
 #define LED_NUM 8         // LED燈總數(shù)
 #define TIMER_TICK 500    // 定時(shí)器計(jì)數(shù)初值，控制亮滅時(shí)間
 #define HIGH 0            // 高電平
 #define LOW 1             // 低電平
 ?
 unsigned int count = 0;
 ?
 // 定時(shí)器中斷處理函數(shù)
 void TimerInterrupt() interrupt 1
 {
     static unsigned long tick = 0;
 ?
     tick++;
 ?
     if (tick >= TIMER_TICK)
     {
         P1 &= ~(1 < < count); // 熄滅當(dāng)前LED
         count++;             // 切換到下一個(gè)LED
 ?
         if (count >= LED_NUM)
         {
             count = 0;       // 重置計(jì)數(shù)器
         }
 ?
         P1 |= (1 < < count);  // 亮起下一個(gè)LED
         tick = 0;            // 重置計(jì)時(shí)器
     }
 }
 ?
 // 主函數(shù)
 void main()
 {
     unsigned int i;
 ?
     P1 = 0xFF;              // 所有IO口初始化為高電平
     TMOD |= 0x01;           // 定時(shí)器0，模式1，16位自動(dòng)重載
     TH0 = (65536 - TIMER_TICK) / 256;
     TL0 = (65536 - TIMER_TICK) % 256;
     ET0 = 1;                // 定時(shí)器中斷允許
     EA = 1;                 // 總中斷允許
     TR0 = 1;                // 定時(shí)器開(kāi)始計(jì)數(shù)
 ?
     while (1)
     {
         // 等待中斷事件
     }
 }

3.2 流水燈實(shí)現(xiàn)效果2

【1】逐個(gè)點(diǎn)亮

#include < reg52.h >
 ?
 void Delay(unsigned int t) // 延時(shí)函數(shù)
 {
     unsigned int i, j;
     for (i = 0; i < t; i++)
         for (j = 0; j < 125; j++);
 }
 ?
 void main()
 {
     while (1)
     {
         unsigned char i; // 定義計(jì)數(shù)器i
         for (i = 0; i < 8; i++) // 循環(huán)8次，依次點(diǎn)亮LED燈
         {
             P0 = ~(1 < < i); // 通過(guò)位運(yùn)算生成控制信號(hào)，輸出到P0口，控制LED燈點(diǎn)亮
             Delay(500); // 延時(shí)500ms
         }
     }
 }

【2】逐個(gè)熄滅

#include < reg52.h >
 ?
 void Delay(unsigned int t) // 延時(shí)函數(shù)
 {
     unsigned int i, j;
     for (i = 0; i < t; i++)
         for (j = 0; j < 125; j++);
 }
 ?
 void main()
 {
     while (1)
     {
         unsigned char i; // 定義計(jì)數(shù)器i
         for (i = 7; i < 8; i--) // 循環(huán)8次，依次熄滅LED燈
         {
             P0 = ~(1 < < i); // 通過(guò)位運(yùn)算生成控制信號(hào)，輸出到P0口，控制LED燈熄滅
             Delay(500); // 延時(shí)500ms
         }
     }
 }

【3】來(lái)回流動(dòng)

#include < reg52.h >
 ?
 void Delay(unsigned int t) // 延時(shí)函數(shù)
 {
     unsigned int i, j;
     for (i = 0; i < t; i++)
         for (j = 0; j < 125; j++);
 }
 ?
 void main()
 {
     while (1)
     {
         unsigned char i; // 定義計(jì)數(shù)器i
         for (i = 0; i < 8; i++) // 循環(huán)8次，依次點(diǎn)亮LED燈
         {
             P0 = ~(1 < < i); // 通過(guò)位運(yùn)算生成控制信號(hào)，輸出到P0口，控制LED燈點(diǎn)亮
             Delay(500); // 延時(shí)500ms
         }
         for (i = 6; i > 0; i--) // 循環(huán)6次，依次熄滅LED燈
         {
             P0 = ~(1 < < i); // 通過(guò)位運(yùn)算生成控制信號(hào)，輸出到P0口，控制LED燈熄滅
             Delay(500); // 延時(shí)500ms
         }
     }
 }

3.3 閃光燈的實(shí)現(xiàn)

下面是三個(gè)不同的閃光燈效果的代碼，分別為常亮、快閃和慢閃。

【1】常亮閃光燈

#include < reg52.h >
 ?
 sbit LED = P1 ^ 0;
 ?
 void main() {
     while (1) {
         LED = 0; // LED常亮
     }
 }

【2】快閃閃光燈

#include < reg52.h >
 ?
 sbit LED = P1 ^ 0;
 ?
 void delay(unsigned int i) {
     while (i--);
 }
 ?
 void main() {
     while (1) {
         LED = 0; // LED亮
         delay(50000); // 延時(shí)一段時(shí)間
         LED = 1; // LED滅
         delay(50000); // 延時(shí)一段時(shí)間
     }
 }

【2】慢閃閃光燈

#include < reg52.h >
 ?
 sbit LED = P1 ^ 0;
 ?
 void delay(unsigned int i) {
     while (i--);
 }
 ?
 void main() {
     while (1) {
         LED = 0; // LED亮
         delay(100000); // 延時(shí)一段時(shí)間
         LED = 1; // LED滅
         delay(100000); // 延時(shí)一段時(shí)間
     }
 }

以上三個(gè)代碼中，都使用了P1口的第0位來(lái)控制LED燈的亮滅。其中，第一個(gè)代碼是常亮閃光燈，只需要將LED置為0。第二個(gè)代碼是快閃閃光燈，使用了一個(gè)delay函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)延時(shí)，每次延時(shí)50000個(gè)時(shí)鐘周期，即約為500ms。第三個(gè)代碼是慢閃閃光燈，與第二個(gè)代碼類似，只是將延時(shí)時(shí)間改為了100000個(gè)時(shí)鐘周期，即約為1s。