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【Proteus仿真】点亮小灯系列仿真——小灯闪烁/流水灯/交通灯

news 2025/9/1 6:59:02

目录

0案例视频效果展示

0.1 例子1：单个LED闪烁

0.2 例子2：流水灯共阳极接法

0.3 例子3：流水灯共阴极极接法

0.4 例子4：花样流水灯

0.5 例子5：交通灯

1基础知识补充

1.1PWM信号

1.1.1基础知识

1.1.2物理本质

1.1.3应用

1.1.4实现方式

2例子1：单个LED灯闪烁仿真

2.1电路原理图

2.1.1电路组成及接线

2.2控制程序

2.2.1示波器效果

2.2.2控制程序步骤

2.2.3源代码

3例子2：流水灯共阳极接法

3.1电路原理图

3.1.1电路组成及接线

3.2控制程序

3.2.1控制程序步骤

3.2.2源代码

4例子3：流水灯共阴极接法

4.1电路原理图

4.1.1电路组成及接线

4.2控制程序

4.2.1控制程序步骤

4.2.2源代码

5例子4：花样流水灯

5.1电路原理图

5.1.1电路组成及接线

5.2控制程序

5.2.1控制程序步骤

5.2.2源代码

6例子5：交通灯

6.1电路原理图

6.1.1电路组成及接线

6.2控制程序

6.2.1控制程序步骤

6.2.2源代码

7 硬件工程师笔试面试相关文章链接

摘要：本文介绍了基于AT89C51单片机的LED控制案例，共包含5个实例：1）单个LED闪烁；2）共阳极流水灯；3）共阴极流水灯；4）花样流水灯；5）交通灯模拟。每个案例详细说明了电路原理图、接线方式和控制程序实现，其中重点讲解了PWM调光原理及其在LED控制中的应用。案例由简至繁，从基础I/O控制到复杂花样显示，最后实现交通灯逻辑控制，展示了单片机在LED控制中的典型应用方法。文中提供了完整的源代码，便于读者理解和实践。

0案例视频效果展示

0.1 例子1：单个LED闪烁

例子1：单个LED灯闪烁

0.2 例子2：流水灯共阳极接法

例子2：流水灯共阳极接法

0.3 例子3：流水灯共阴极极接法

例子3：流水灯共阴极接法

0.4 例子4：花样流水灯

例子4：花样流水灯

0.5 例子5：交通灯

例子5：交通灯

1基础知识补充

1.1PWM信号

1.1.1基础知识

PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）是一种周期性方波，其频率 f 固定，而高电平持续时间（脉宽）可调。

频率 f：1 s 内 PWM 波形重复多少次。

占空比 Duty：高电平时间 / 周期，0~100 %。

分辨率：占空比最小可调步长（8 bit ⇒ 255 级，16 bit ⇒ 65535 级）。

1.1.2物理本质

用“面积等效”思想把数字信号变成“模拟”效果的万能工具

数字 I/O 只能输出 0/1，但通过高速开关把能量切成小片，在负载上取时间平均，就得到 0~Vcc 之间的任意电平：
V̅ = D × Vhigh

1.1.3应用

LED 调光、RGB 呼吸灯
直流电机调速、舵机角度控制
开关电源（Buck/Boost）、音频 D 类功放
逆变器、太阳能 MPPT 充电
通信：红外 NEC、舵机 1~2 ms 脉宽协议

1.1.4实现方式

软件：
定时器中断 + I/O 翻转（51、AVR 无硬件 PWM 时）
硬件：
专用定时器 PWM 通道（STM32 TIMx, AVR Timer1/3, ESP32 MCPWM）
片上 sigma-delta 调制（ESP8266）
专用 IC（TL494、SG3525、DRV8871）

2例子1：单个LED灯闪烁仿真

实现功能：LED灯固定时间循环亮灭(闪烁)

本质：单片机的某个 I/O 口输出高/低电平，去驱动一个LED

2.1电路原理图

2.1.1电路组成及接线

名称

接线

AT89C51单片机

XTAL1/XTAL2—>连接晶振电路

RST—>连接复位电路

P1.0—>连接共阳极LED小灯/示波器

复位电路

晶振电路

示波器

共阳极LED小灯

2.2控制程序

2.2.1示波器效果

P1.0引脚的PWM信号能够实现闪烁参数的控制

PWM信号周期——>小灯闪烁频率

PWM信号占空比——>小灯闪烁亮度

2.2.2控制程序步骤

库文件与引脚定义

延时函数

主程序控制

2.2.3源代码

//功能：LED按设定的时间间隔闪烁#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit LED=P1^0;//延时void DelayMS(uint x){uchar i;while(x--){for(i=0;i<120;i++);}}//主程序void main(){while(1){LED=~LED;DelayMS(150);}}

3例子2：流水灯共阳极接法

实现功能：流水灯从左到右依次闪烁。
本质：单片机的I/O 口输出高/低电平，去驱动一个流水灯。

3.1电路原理图

3.1.1电路组成及接线

名称

接线

AT89C51单片机

XTAL1/XTAL2—>连接晶振电路

RST—>连接复位电路

P0.0-P0.7—>连接共阳极LED流水灯

复位电路

晶振电路

共阳极LED流水灯

3.2控制程序

3.2.1控制程序步骤

库文件

延时函数

主程序(循环左移)

_crol_ 是 Keil C51（以及 Keil C166、部分国产 51 编译器）提供的 “循环左移” 内联函数（intrinsic），原型位于头文件 <intrins.h> 中。

_cror_函数同上所述
功能：把一个无符号字符或整型变量 整体向左循环移动 n 位，移出的最高位会回到最低位。

3.2.2源代码

//功能：接在P0口的8个LED从左到右循环依次点亮，产生流水灯效果#include<reg51.h>#include<intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int//延时void DelayMS(uint x){uchar i;while(x--){for(i=0;i<120;i++);}}//主程序void main(){P0=0xfe;while(1){P0=_crol_(P0,1); //P0的值向左循环移动DelayMS(150);}}

4例子3：流水灯共阴极接法

实现功能：流水灯从左到右依次闪烁后从右到左依次闪烁一直循环。
本质：单片机的I/O 口输出高/低电平，去驱动一个流水灯。

4.1电路原理图

4.1.1电路组成及接线

名称

接线

AT89C51单片机

XTAL1/XTAL2—>连接晶振电路

RST—>连接复位电路

P2.0-P2.7—>连接共阴极LED流水灯

复位电路

晶振电路

共阴极LED流水灯

4.2控制程序

4.2.1控制程序步骤

库文件

延时函数

主程序(循环左移/循环右移)

4.2.2源代码

//功能：程序利用循环移位函数_crol_和_cror_形成来回滚动的效果#include<reg51.h>#include<intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int//延时void DelayMS(uint x){uchar i;while(x--){for(i=0;i<120;i++);}}//主程序void main(){uchar i;P2=0x01;while(1){for(i=0;i<7;i++){P2=_crol_(P2,1); //P2的值向左循环移动DelayMS(150);}for(i=0;i<7;i++){P2=_cror_(P2,1); //P2的值向右循环移动DelayMS(150);}}}

5例子4：花样流水灯

实现功能：两排流水灯按照程序设定进行花样闪烁。
本质：单片机的I/O 口输出高/低电平，去驱动一个流水灯。

5.1电路原理图

5.1.1电路组成及接线

名称

接线

AT89C51单片机

XTAL1/XTAL2—>连接晶振电路

RST—>连接复位电路

P0.0-P0.7—>连接共阳极LED流水灯

P2.0-P2.7—>连接共阳极LED流水灯

复位电路

晶振电路

两排LED流水灯

5.2控制程序

5.2.1控制程序步骤

库函数

预设的闪烁花样闪烁方案1

预设的闪烁花样闪烁方案1

延时函数

主程序(循环方案1/2)

5.2.2源代码

//按照预设的闪烁花样闪烁#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code Pattern_P0[]={0xfc,0xf9,0xf3,0xe7,0xcf,0x9f,0x3f,0x7f,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xe7,0xdb,0xbd,0x7e,0xbd,0xdb,0xe7,0xff,0xe7,0xc3,0x81,0x00,0x81,0xc3,0xe7,0xff,0xaa,0x55,0x18,0xff,0xf0,0x0f,0x00,0xff,0xf8,0xf1,0xe3,0xc7,0x8f,0x1f,0x3f,0x7f,0x7f,0x3f,0x1f,0x8f,0xc7,0xe3,0xf1,0xf8,0xff,0x00,0x00,0xff,0xff,0x0f,0xf0,0xff,0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe,0xfe,0xfc,0xf8,0xf0,0xe0,0xc0,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x80,0xc0,0xe0,0xf0,0xf8,0xfc,0xfe,0x00,0xff,0x00,0xff,0x00,0xff,0x00,0xff};uchar code Pattern_P2[]={0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfc,0xf9,0xf3,0xe7,0xcf,0x9f,0x3f,0xff,0xe7,0xdb,0xbd,0x7e,0xbd,0xdb,0xe7,0xff,0xe7,0xc3,0x81,0x00,0x81,0xc3,0xe7,0xff,0xaa,0x55,0x18,0xff,0xf0,0x0f,0x00,0xff,0xf8,0xf1,0xe3,0xc7,0x8f,0x1f,0x3f,0x7f,0x7f,0x3f,0x1f,0x8f,0xc7,0xe3,0xf1,0xf8,0xff,0x00,0x00,0xff,0xff,0x0f,0xf0,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f,0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfc,0xf8,0xf0,0xe0,0xc0,0x80,0x00,0x00,0x80,0xc0,0xe0,0xf0,0xf8,0xfc,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0x00,0xff,0x00,0xff,0x00,0xff,0x00,0xff};//延时void DelayMS(uint x){uchar i;while(x--){for(i=0;i<120;i++);}}//主程序void main(){uchar i;while(1){       //从数组中读取数据送至P0和P2口显示for(i=0;i<136;i++){P0=Pattern_P0[i];P2=Pattern_P2[i];DelayMS(100);}}}

6例子5：交通灯

实现功能（模仿交通灯亮）：东西向绿灯亮若干秒，黄灯闪烁5次后红灯亮， 红灯亮后，南北向由红灯变为绿灯，若干秒后南北向黄灯闪烁5此后变红灯，东西向变绿灯，一直重复。

本质：单片机的I/O 口输出高/低电平，去驱动一个流水灯。

6.1电路原理图

6.1.1电路组成及接线

名称

接线

AT89C51单片机

XTAL1/XTAL2—>连接晶振电路

RST—>连接复位电路

P0.0-P0.5—>连接共阳极交通灯

复位电路

晶振电路

交通灯

6.2控制程序

6.2.1控制程序步骤

库函数与引脚定义

延时函数

交通灯切换函数

主函数

6.2.2源代码

//东西向绿灯亮若干秒，黄灯闪烁5次后红灯亮， 红灯亮后，南北向由红灯变为绿灯，若干秒后南北向黄灯闪烁5此后变红灯，东西向变绿灯，一直重复。#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit RED_A=P0^0;      //东西向灯sbit YELLOW_A=P0^1;sbit GREEN_A=P0^2;sbit RED_B=P0^3;       //南北向灯sbit YELLOW_B=P0^4;sbit GREEN_B=P0^5;uchar Flash_Count=0,Operation_Type=1; //闪烁次数，操作类型变量//延时void DelayMS(uint x){uchar i;while(x--) for(i=0;i<120;i++);}//交通灯切换void Traffic_Light(){switch(Operation_Type){case 1:     //东西向绿灯与南北向红灯亮RED_A=1;YELLOW_A=1;GREEN_A=0;RED_B=0;YELLOW_B=1;GREEN_B=1;DelayMS(2000);Operation_Type=2;break;case 2:     //东西向黄灯闪烁，绿灯关闭DelayMS(300);YELLOW_A=~YELLOW_A;GREEN_A=1;if(++Flash_Count!=10) return; //闪烁5次Flash_Count=0;Operation_Type=3;break;case 3:     //东西向红灯，南北向绿灯亮RED_A=0;YELLOW_A=1;GREEN_A=1;RED_B=1;YELLOW_B=1;GREEN_B=0;DelayMS(2000);Operation_Type=4;break;case 4:     //南北向黄灯闪烁5次DelayMS(300);YELLOW_B=~YELLOW_B;GREEN_B=1;if(++Flash_Count!=10) return;Flash_Count=0;Operation_Type=1;}}//主程序void main(){while(1) Traffic_Light();}

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