流水灯电路的设计与制作

耿子庆吉林财经学校



流水灯电路的设计与制作

耿子庆
吉林财经学校

摘要：由若干个发光二极管按照事先安排好的顺序依次点亮或者熄灭，这就是流水灯，它常应用于电子玩具的发光效果和建筑物的装饰等特殊的场所中，可以美化环境，渲染气氛，变化闪烁的效果等。此流水灯电路主要采用双面圆形印制电路板，通过16个环形排列的发光二极管进行流水显示，发光二极管的显示由微处理器89C51编程控制。电路主要由三大部分组成：电源稳压电路、微处理器控制电路和LED显示电路。

关键词：流水灯；圆形印制板；单片机89C51

一、电路的工作原理

本文所制作的产品电路主要由电源模块、控制模块和显示模块构成。电路主要采用单片机（AT89C51RC2BN/01）作为此流水灯电路的核心部分，通过编译程序来实现单片机I/O口对16个发光二极管来进行控制，使流水灯显示各种闪烁及流动的方式，并由按键来控制流水灯不同亮法。电源部分主要提供5V的恒定电压给控制模块，驱动其工作；控制模块主要由单片机89C51、晶振电路和复位电路组成，控制显示电路中的16个发光二极管的轮流点亮以及熄灭等。

二、印制电路板的设计

1.设计前准备创建PCB项目文件，按照设计的要求完成相关封装的设计。

2.原理图设计按要求完成电路的设计，并且进行电气规则检查。执行设计项目网络表产生的命令，查看网络表文件中元件信息和网络是否正确，并进行修改。

3.印制板设计该电路是一个圆形PCB，主要是配合面板外观的形状，采用双面布线，空间比较充裕。布线规则设置完毕后，可以利用软件提供的自动布线功能进行自动布线，然后对有些地方出现较机械的布线方式，进行手工布线调整，完成印制板的布线。然后查看印制板设计的情况，进行大批量生产加工。

三、元器件的识别与检测

1.电路元器件的识别在电路的制作过程中，元器件的识别与检测是一个很重要的环节，必须严格按照元件清单列表进行识别。

2.电路元器件的检测（1）.发光二极管：会识别其正负极性，会用万用表测量其正反向电阻，以及发光性能是否良好；（2）.色环电阻：先依据色环法，对每个电阻的阻值进行判断，然后使用万用表再进行测试，准确的判断其阻值以及性能是否良好；（3）.电解电容：能够正确按照实物表面的标识判别其正负极性，然后用万用表判别该电解电容的性能是否良好，检测是否存在漏电现象；（4）.接插件：用万用表的断路检测档位，分别将每组拨到“off”与“on”侧，根据仪表的声音提示，判别接插件的质量好坏；（5）.三极管：识别其类型与引脚的排列，并用万用表检测其质量的好坏；（6）.三端稳压块：三端稳压块有三个接线端，分别为输入端、公共端和接地端。

四、电路的装配与焊接

1.电路元器件的装配为保证产品质量，减小出错率。首先检查所使用的元器件是否是良好的，是否能够在使用期限内正常工作，是否清洁，是否已经具备了进行焊接的条件。其次，要知道插装与焊接时的注意事项和操作人员要遵循的规则。在元件的插装之前，一定要对印制电路板的性能是否良好进行检查，正常情况下要求板面整洁干净、没有氧化变黑以及污垢等情况。

2.电子元器件的焊接电子元器件的焊接为了保证产品质量，减小出错率。上一步骤中电子元器件的检测是非常重要的，是否能够在使用期限内正常工作，是否整洁，是否已经具备了进行焊接的条件。其次，要注意贴片元件的安装于焊接时的注意事项和操作人员要遵守的原则。最后，在电子元器件装配、焊接后，还需要检测其是否能完成预定的功能。

五、电路的测试与分析

1.电路的调试方法流水灯电路主要由三部分组成：电源模块、控制模块和显示模块。如果要让接在P1.0/AD0引脚的发光二级管点亮，需要把此引脚的电平变为“1”，反之，若想使其熄灭，则需要使其变为“0”。同理，另外15只发光二极管的点亮和熄灭的方法相同。在调试阶段首先测试电源模块：用万用表测试三端集成稳压块MC7805ACT的输出端是否稳定输出5V电压；然后测试控制模块：P1.0—P2.7引脚，当18、19脚工作时，按下复位按钮，是否正常工作；最后测试显示模块：如果电源模块和控制模块均正常工作，显示模块的检测主要检测电阻排的性能和发光二极管DS1—DS16的正负极性或者是否有损坏现象。

2.电路的故障分析在分析电路应该注意，由于人的眼睛具有视觉暂留效应，而且单片机89C51执行每条指令的时间都很短暂，所以在控制16个发光二极管的点亮与熄灭时，应该延时一定的时间，否则就不能正常的看到这种“流水”的效果了。电源模块：如果没有正常输出5V电压，可能VD1接反或者三端集成稳压块MC7805ACT出现故障；控制模块：重点对P89C51RC2BN/01芯片进行检查，然后对外围元件晶振电路和复位电路进行检测；显示模块：电阻排工作是否良好，发光二极管的极性是否正常。

参考文献：

[1]郭勇.Protel DXP 2004 SP2印制电路板设计教程.机械工业出版社2009.4

[2]闫霞.电路设计与制版——Protel DXP 2004.机械工业出版社，2011.11

[3]王国明.常用电子元器件检测与应用.机械工业出版社，2013.01

[4]陈雅萍.电子技能与实训.高等教育出版社，2014.12

[5]杨坤.电子技术实训项目教程.机械工业出版社，2011.02

Design and production of light water circuit

GENG Ziqing
Jilin financial and economic school

Abstract:water lamps are often used in the decoration of elec-tronic toys and places,it can beautify the environment,rendering the atmosphere.Circuits are mainly composed of three parts: power sup-ply circuit,microprocessor control circuit and LED display circuit.

Keywords：circular；printed board；single chip microcomputer 89C51