初中物理学习电流的时候，学生对“电流的流向与正电荷的运动方向一致”很难理解。正电荷——这个微观世界的成员究竟是怎么样运动的？让人摸不着头脑。笔者设计的电流流向模拟演示器可以形象地展现电流流向和正电荷运动的关系，方便了老师的教与学生的学。
性 能 特 点
此电流流向演示器是用单片机设计的，与用其他电路设计的类似演示器相比，不但电路得到了简化，还增添了新的功能。它的外观如图1所示。两个接线柱不分极性接电源，假设右边的接线柱接的是电源的正极，发光二极管从右边依次点亮；如果是左边的接线柱接的是电源的正极，发光二极管便从左边依次点亮。8个发光二极管的中间是一个小灯泡，无论电流的流向如何都发光，用来说明电流流过灯泡能使灯泡发光的。流速的加减两个按键是用来改变发光二极管循环发光周期的。静音按键是用来选择在发光二极管点亮的时候要不要“嘀嘀”声的。
演示器的电源是借用外加演示用的电源，要求电源的电压为9V左右。
电路工作原理
电路图如图2所示。电路的核心元件是AT89C2051单片机。它是带2K字节的闪速可编程存储器的低电压、高性能CMOS八位微处理器，与工业标准的MCS-51系列单片机指令集和输出管脚相兼容。
A、B是电压输入端，二极管VD1～VD4组成无极性直流电源接口电路，无论从A、B输入的电流极性如何，在稳压IC LM7805输入端得到的都是电压的正极。稳压IC1（7805）为单片机提供稳定的+5V工作电源，C3是滤波电容。灯泡L1是用来指示有电流流过的。发光二极管VD5～VD12接到单片机的P1口上，R5～R12是它们的限流电阻。当I/O输出低电平时相应的发光二极管发光。R3、R13、三极管VT1和蜂鸣器组成“嘀嘀”发声电路，如果P3.7输出低电平信号三极管VT1就会导通，给蜂鸣器加上工作电压使其发出“嘀嘀”声。 按键S1～S3接到P3.3～P3.5组成键盘电路。按键S1是“流速加”键，按下S1时发光二极管的发光频率加大，按键S2是“流速减”键，按下S2时发光二极管的发光频率减小。S3是静音键，它是乒乓按键，按下一次状态改变一次。电阻R1、R2和IC2光电耦合器4N25组成电流流向检测电路。当A点是电压的正极的时候，光电耦合器内的发光二极管导通，三极管也随即导通，把P3.2 I/O口电平拉低，单片机检测到低电平，软件做相应的处理。当A点是电压负极的时候，光电耦合器的二极管、三极管都不导通，单片机检测到的是高电平，软件再作相应的处理。
C1、C2、CRY与AT89C2051的片内振荡电路组成时钟振荡器， C4和R4构成典型的上电复位电路。
本电路的PCB印板图见图3，该图的.ddb文件可到本刊网站www.radio.com.cn上下载，该文件也将放入下期配刊光盘中，供读者参考。
程 序 设 计
主程序除完成初始化外，主要完成电流流向检测、按键处理。程序比较简单。在定时器0完成按键扫描和发光二极管的动态刷新。定时器每2.5ms中断一次。中断一次扫描一个按键，3个按键扫描完需要2.5×3=7.5ms，扫描的频率为130Hz，这就有效去除了抖动，并且笔者还加上了等待按键抬起的处理。每中断一次conut1变量就减少一次，当减少到0时，Fsec发光标志位置位，这个时候程序根据电流流向检测情况调用流水灯花样程序。主程序的流程图、定时中断子程序流程图和流水灯花样子程序流程图以及本电路的全部源程序见本刊网站或下期杂志配刊光盘。
（殷建彬）