摇摇棒课程设计(基于AT89C51单片机).pdfVIP

目录

摘要1

一、引言2

二、系统设计方案2

1.设计思路2

2.模块方案的论证与比较2

三、系统硬件设计3

1.总体设计3

2.单元电路设计4

四、系统软件设计5

1.软件设计思路5

2.系统流程图6

3.软件实现功能的完善6

五、结论7

参考文献8

附录8

附录一元器件明细表8

附录二系统程序9

附录三电路图12

魔幻摇摇棒

摘要：“摇摇棒”是基于人的视觉暂留原理的，通过分时刷新16个发光

二极管来显示输出文字或图案等信息的显示装置。输出信号频率的控

制通过单片机来实现，用摇动传感器检测当前摇动状态。当进行摇动

时，由于人的视觉暂留原理，会在发光二极管摇动区域产生一个视觉

平面，在视觉平面内的二极管通过不同频率的刷新，会在摇动区域内

产生图像，从而达到在该视觉平面上传达信息的作用。

关键字：单片机；摇摇棒；发光二极管；摇动

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一、引言

LED显示棒，又称摇摇棒，是一种利用视觉暂留效应制作的“高科技”玩具。

可以用“静如处子，动如脱兔”来形容它，即当静止时，它只是几个LED发光二

极管（后简称LED），而一旦按照一定的频率去摇晃它，它就会随着位置的变

化而变化（亮或灭），最终显示一幅图片或字符串。

本设计要求制作完成一个LED的显示棒。要求LED灯线状排列，通过摇动

时形成的亮灯扇形区域能够分辨出如：“电”、“A”、五环之类的汉字或图案

且可以使用按键对显示内容进行切换。

二、系统设计方案

1.设计思路

本系统要求设计一个LED显示棒，且需要有按键进行内容切换，它主要是

由中央控制部分、LED驱动部分、LED显示部分以及电源部分组成，如图1所

示：

图1：LED显示棒系统框图

单片机将提取的字模进行存储，当接收到按键输入的指令时单片机就将相应

的字模代码通过I/O口输出，使LED点亮，利用视觉暂留原理最终使图案完整

的显示在摆动的显示屏中。

本题的难点在于送数据的时间间隔以及较长画面或文字的完整显示。以下将

对各模块的方案进行论证与比较：

2.模块方案的论证与比较

2.1LED灯的选择

方案一：传统LED发光二极管。颜色多样，在可以同样显示图案的前提下使

用它更为经济，但是颜色较为黯淡，不鲜亮。

方案二：高亮LED发光二极管。正如其名，它的亮度比传统二极管要亮，而

且同样也有很多颜色，但是高亮LED的工作电流也要大于传统二极管。

为了使显示的图案清晰、明了，我们选择方案二，经过比较，使用蓝色的

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LED使得显示画面更为明显、突出，使用3节1.5V电池为其供电，提供足够的

电流。

2.2外部中断信号产生方式

通过外部中断可以控制数据开始传输的时刻。选择好外部中断来源是本次制

作的难点及重点。

方案一：使用惯性开关。通过摇晃使得惯性开关的摆杆与焊接的左右两个触

点接触，利用这种接触产生的电平变化来触发中断，结合软件控制显示，制作简

单，使用方便。

方案二：使用光遮断器。在棒上装一个可以摆动的用来遮挡光遮断器光线的

细杆，细杆每左右摆动一次这个杆就会通过一次光遮断器，发生电平变化。同样

通过这种电平变化，结合软件控制显示。

本次设计中产生的中断是为了实现数据的单程传输。如果使用光遮断器，其

触发单片机的时刻处于正中间，不能解决画面因为返回与原来图片重叠的现象。

而使用惯性开关，因为在左右都有触点，所以很容易的在往返途中产生两次中断，

方便指令控制，所以选择使用方案一。

2.3抗重影方案的选择

方案一：使用外部中断控制数据传输时刻。外部中断信号由惯性开关产生，

触发方式为下降沿触发。惯性开关左右两边的触点分别与单