一、項目介紹

花樣流水燈是一種常見的LED燈效果，被廣泛應用于舞臺表演、節日慶典、晚會演出等場合。在現代智能家居、電子產品中，花樣流水燈也被廣泛使用，通過調整亮滅順序和時間，可以實現各種炫酷的燈光效果，增強用戶體驗。而51單片機作為一種常見的嵌入式開發平臺，具有體積小、功耗低、可編程性強等優點，非常適合用于開發花樣流水燈及其他嵌入式應用。

以下場景中流水燈得到了廣泛的應用：

• 舞臺表演：花樣流水燈可用于舞臺背景、音樂MV等場合，配合音樂和舞蹈，營造出炫酷、動感的視覺效果。
• 節日慶典：在傳統節日如春節、中秋節等場合，花樣流水燈可以用于燈籠、彩燈等裝飾，為節日增添喜慶氛圍。
• 晚會演出：在各種晚會、派對、聚會等場合，花樣流水燈可以用于舞臺效果、音樂燈光秀等，增強整個活動的氛圍和趣味性。
• 智能家居：花樣流水燈可以使用在居家燈光控制中，實現遠程控制、定時開關、自動調節等功能，提升居住環境的科技感和人性化。

二、設計原理

2.1 基本原理

花樣流水燈是一種常見的LED燈效果，通常由多個LED燈組成，通過控制每個LED燈的亮滅順序和時間，實現花樣流水燈的效果。在51單片機中，可以使用定時器和端口控制來實現這一效果。

2.2 硬件搭建

為了實現花樣流水燈，需要將多個LED燈按照一定的順序連接到51單片機的IO引腳上。電路設計上，為每個LED燈配備一個電阻，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LED燈依次連接起來組成一個電路鏈，將第一個LED的正極接到P1.0口，第二個LED的正極接到P1.1口，第三個LED的正極接到P1.2口，以此類推，一共連接7個LED燈。

（2）為每個LED燈配備一個適當的電阻，用來限制電流，防止損壞LED。

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

2.3 軟件實現

在軟件實現上，使用51單片機的定時器和端口控制來控制LED燈的亮滅順序和時間。

具體方法如下：

（1）設置一個計數器變量count，用來保存當前亮起的LED燈的編號（從0開始）。

（2）在定時器中斷處理函數中，每次計數器溢出時，將當前亮起的LED燈熄滅，并將count加1；當count等于LED燈總數時，將count重置為0。

（3）然后，再將下一個LED燈亮起，以此類推。

（4）通過控制定時器的計數周期和每個燈亮起的時間，可以調整花樣流水燈的效果。

三、代碼實現

3.1 流水燈代碼實現1

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

3.2 流水燈實現效果2

【1】逐個點亮

#include < reg52.h >
 ?
 void Delay(unsigned int t) // 延時函數
 {
     unsigned int i, j;
     for (i = 0; i < t; i++)
         for (j = 0; j < 125; j++);
 }
 ?
 void main()
 {
     while (1)
     {
         unsigned char i; // 定義計數器i
         for (i = 0; i < 8; i++) // 循環8次，依次點亮LED燈
         {
             P0 = ~(1 < < i); // 通過位運算生成控制信號，輸出到P0口，控制LED燈點亮
             Delay(500); // 延時500ms
         }
     }
 }

【2】逐個熄滅

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

【3】來回流動

#include < reg52.h >
 ?
 void Delay(unsigned int t) // 延時函數
 {
     unsigned int i, j;
     for (i = 0; i < t; i++)
         for (j = 0; j < 125; j++);
 }
 ?
 void main()
 {
     while (1)
     {
         unsigned char i; // 定義計數器i
         for (i = 0; i < 8; i++) // 循環8次，依次點亮LED燈
         {
             P0 = ~(1 < < i); // 通過位運算生成控制信號，輸出到P0口，控制LED燈點亮
             Delay(500); // 延時500ms
         }
         for (i = 6; i > 0; i--) // 循環6次，依次熄滅LED燈
         {
             P0 = ~(1 < < i); // 通過位運算生成控制信號，輸出到P0口，控制LED燈熄滅
             Delay(500); // 延時500ms
         }
     }
 }

3.3 閃光燈的實現

下面是三個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); // 延時一段時間
         LED = 1; // LED滅
         delay(50000); // 延時一段時間
     }
 }

【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); // 延時一段時間
         LED = 1; // LED滅
         delay(100000); // 延時一段時間
     }
 }

以上三個代碼中，都使用了P1口的第0位來控制LED燈的亮滅。其中，第一個代碼是常亮閃光燈，只需要將LED置為0。第二個代碼是快閃閃光燈，使用了一個delay函數來實現延時，每次延時50000個時鐘周期，即約為500ms。第三個代碼是慢閃閃光燈，與第二個代碼類似，只是將延時時間改為了100000個時鐘周期，即約為1s。