单片机课设摇摇棒

单片机课设LED摇摇棒LED摇摇棒制作摘要：“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；摇动自动化071 鲍旭创程波杨辉一、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。

通过考虑我们小组决定制作一个摇摇棒显示“应科院”三个字。

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，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。

2.模块方案的论证与比较2.1 LED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，而单片机课设LED摇摇棒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。

在本次课程设计中我们选用的为红色高亮LED发光二极管。

2.2 外部中断信号产生方式使用水银开关。

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。

三、系统硬件设计1.总体设计经过分析论证，我们决定了系统各模块的最终方案，流程图如下：图2：LED显示棒系统原理框图2.单元电路设计首先，我们根据LED点阵屏的显示原理：点阵屏的显示分为行扫描与列扫描两种，列扫描是将我们的字模数组通过点阵屏的行驱动进行输入，然后通过列对每一行进行扫描，当列为低（高）电平、行为高（低）电平时则表示该点为图案的一部分，将其读出、显示。

它的顺序可以总结为：行不断的送数据，每送完设置的信息后列进行读取，然后行再次送数据，列再次读取……依次循环下去，一幅完整的图案就显示在了显示屏上。

而本次设计的LED显示棒数据传输原理与LED点阵屏相似。

可以把LED 显示棒看成是LED点阵屏中的一列。

为了使显示的图案清晰，我们使用了16个LED管将它们排成一列，整个屏在静止时也就相当于16行×1列。

数据传输时我们同样使用行送数据、列扫描。

在摆动过程中，应用视觉暂留原理，我们点自动化071 鲍旭创程波杨辉亮的列不会很快的消失，而是随着摆动的方向继续向前移动，只要移动的速度高于视觉暂留的最短时间显示内容就不会熄灭，至此，一幅图案也就可以这样被“摆动”出来了。

由于本次设计制作的是一个显示棒，基本要求就是要小巧、轻便，所以要将单片机的系统板简化设计。

它的最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源部分。

图3为AT89C52单片机的最小系统。

图3 AT89C52单片机最小系统3.原理图的设计根据分析和综合考虑我们采用单片机的P1口和P2口输出，P3.2作为水银开关的控制口。

因此我们设计出整个原理图。

（见附表二）四、系统软件设计1.软件设计思路在摇动LED 棒的时候单片机必须单程送数据否则显示的图形会产生重影，影响视觉效果。

因此当系统开始工作后通过惯性开关的位置来使单片机实现单程送数据给LED。

如果水银开关位于右边，则进入外部中断T1并将一变量置1。

在变量为1期间让单片机以一定的频率将数据送给LED。

如果惯性开关位于左边，则进入外部中断T0并将变量置0，在这期间单片机不会送数据给LED。

在送数据时，数据送完后应延时一段时间来使摇动时显示的每个字不会太拥挤。

之后再立刻熄灭LED并开始重新判断水银开关的位置单片机课设LED摇摇棒2.系统流程图图4.系统流程图3.软件实现功能的完善本次设计的一个难点是去除重影，我们的解决方法是使用外部中断让数据单程传输。

第二个难点是当显示如“Welcome”这类较长字符时不能完整的显示在一次摇摆的扇形区域内。

通过反复试验，我们改变了送数据方式：由一个字符接一个字符传送改为一组字符一起传送，传送结束后再延时，通过不断调试实现了完整显示的功能，同时也解决了画面连续出现没有间断的问题。

综上，只要控制好数据传输方式以及每次传输数据间的延时就可以实现多种数据的显示方法。

4.程序的编写自动化071 鲍旭创程波杨辉本次程序的编写我们采用C语言编写。

因为考虑到文字矩阵的难度，我们引入一款文字软件，直接将文字转换成C语言点阵格式。

程序详细内容见附表三。

五、硬件和软件的调试1.硬件部分调试首先检查焊接板的焊接情况，是否焊接无误、是否有虚焊漏焊、跳线是否有接错……接着利用万用表检查高亮LED发光二极管是否完好。

确认无误后通过写入检测程序：我们做的摇摇棒利用的是单片机的P1口和P2口，因此我们将P1口和P2口写为低电平看16个高亮LED发光二极管是否正常亮。

在确认正常亮后，改写检测程序，设置为闪亮状态。

确认正常后检测水银开关时候能正常工作。

继续写入检测程序（P3.2口低电平工作）。

在水银开关检测结束后确定硬件无问题。

2.软件部分调试程序编写调试采用循序渐进的方法，一步步编写一步步调试。

我们引入插针直接用插线给摇摇棒提供五伏电源，这样能很方便的写入程序并且调试。

就这样一步步调试到最后成功。

单片机课设LED摇摇棒总结：在李振凯老师和李明辉老师的帮组和指导下，我们顺利完成了本次课程设计。

虽然在途中我们也遇到了很多问题，但都一一解决。

在本次课程设计中我们也学到了很多。

比如材料的适当选取，硬件的制作，电路板的排版和焊接，C语言程序的编写以及软硬件的调试……正是通过这样的锻炼，我们才将我们所学到的东西得以很好的实践，真正做到理论和实践的结合，学以致用。

我们希望在将来的学习中还能有这样的机会，锻炼自己。

让自己学到更多。

自动化071 鲍旭创程波杨辉参考文献：[1]《电子技术基础数字部分》康华光编高等教育出版社[2]《单片机C51程序设计教程与实验》祁伟杨亭编北京航空航天大学出版社[3]《LED及其工程应用》杨清德康娅编人民邮电出版社[4]《C程序设计》谭浩强编清华大学出版社[5]《全国大学生电子设计竞赛试题精解选》陈永真编电子工业出版社单片机课设LED摇摇棒附录：附录1：元器件明细表：1、单片机89C52RC 1片2、红色发光二极管16只3、11.0592M晶振1个4、10K电阻2个5、水银开关1个6、10uf电容1个7、30pf电容2个8、3V电池2个9、开关1个自动化071 鲍旭创程波杨辉附录二：原理图单片机课设LED摇摇棒附录三：系统程序#include <reg52.h>char KY; //乒乓开关unsigned char code GB_16[] = //显示字的字模{////// 应(0) 科(1) 院(2)//0x00,0x02,0x00,0x1C,0x3F,0xE0,0x22,0x04,0x21,0x04,0x20,0xF4,0x28,0x24 ,0xA4,0x04,//0x63,0xC4,0x21,0x0C,0x20,0x34,0x20,0xC4,0x27,0x04,0x22,0x04,0x00,0x04 ,0x00,0x00,//应0//0x08,0x20,0x48,0x40,0x49,0x80,0x4E,0x00,0x7F,0xFF,0x8A,0x00,0x89,0x20 ,0x00,0x20,//0x44,0x20,0x33,0x40,0x00,0x40,0x00,0x40,0xFF,0xFF,0x00,0x80,0x00,0x80 ,0x00,0x00,//科1//0x7F,0xFF,0x40,0x00,0x4C,0x40,0x52,0x20,0x61,0xC1,0x30,0x82,0x24,0x8C ,0x24,0xF0,//0xA4,0x80,0x64,0x80,0x24,0xFE,0x24,0x81,0x24,0x81,0x30,0x81,0x20,0x8F ,0x00,0x00//院2////};///*延时函数*/void DelayUs(unsigned int N)自动化071 鲍旭创程波杨辉{unsigned int x;for(x=0; x<=N;x++);}/*中断显示函数*/void intersvr0(void) interrupt 0 using 1 {int i;KY=~KY;if(KY==0){DelayUs(5000);for(i=0;i<48;i++){P2=~GB_16[i*2];P1=~GB_16[i*2+1];DelayUs(58);P2=0xff;P1=0xff;}}}/*演示主程序*/void main(void){IT0=1;EX0=1;EA=1;KY=0;单片机课设LED摇摇棒P2=0xff;P1=0xff;while(1){}}。