摇摇棒 实验报告

系 别： 电子信息系

专 业： 通信工程专业 班 级： B****** 学 号：B******** * 名： *** 指导教师： ** 实习题目： 摇摇棒的设计 实习地点： 电子实验室

教务处印制 2011 年 9 月 4 日

生产实习报告

指导教师填阅

前言今年暑假学校为了使我们没有去富士康实习的同学有事可

做,给我们安排了很多的实习和课程设计。这次生产实习摇摇棒的制作

就是其中一个，本次实习介绍了一种新型的LED彩灯控制系统的设计

方法，以AT-89C51单片机作为主控核心，与按键、水银开关等较少的

辅助硬件电路相结合，利用软件实现对LED彩灯进行控制。本系统具

有体积小、硬件少、电路结构简单及容易操作等优点。

基本原理与硬件电路设计：

16只LED发光管作为画面每一列的显示，左右摇晃起到了扫描的作用，人眼的视觉暂留现象使得看到的是一幅完整的画面。与LED点

阵的显示有几分相仿。

系统电源VCC为5V，下载程序和调试时一定要保证5V电压，实际使用时用2个钮扣电池。AT89S51单片机作为控制器，在它的P0、

P2口接有16只以共阳的方式连接的高亮度LED，由单片机输出低电

平点亮。P0口的上拉电阻RA1不能少。串在LED公共端的二极管D1

会产生一定的压降，用来保护LED，经实测LED点亮时两端电压为3V

左右，在LED的安全承受范围内。K1是画面切换开关，用于切换显示

不同内容；K3为水银开关。

水银开关的作用：棒在摇动时，只能在朝某一方向摇动时显示，否则会出现镜像字或镜像画面，所以通过接一只水银开关来控制，使摇摇

棒从左向右摇动时将内容显示出来。

硬件制作：

使用的是直径3mm的红色LED，颜色可根据个人喜好选择。

水银开关里的水银珠很活跃，导致在接通时容易产生抖动，所以将水银开关斜向上放置（尖尖朝斜上方45°角），靠水银珠自身重力的作

用减少抖动

1 实习目的

1．非常重要的实践教学环节

2．培养理论知识与生产实际相结合的能力

3．了解单片技术

4．锻炼实际动手能力，掌握电子线路焊接、装配的基本技能

5．了解并掌握本专业软硬件设计的一些基本问题

2实习时间，及进程安排

8月22日~ 8月23日：理论学习及讲座阶段

上午讲座

下午及课外时间进行资料收集、查找及学习

8月24日：发放元器件，进行焊接准备

8月25日~8月26日：硬件焊接及组装，及硬件调试

8月27日~9月2日：参考硬件电路绘制原理图及PCB绘制，参照例程学习软件程序设计

9月2日~9月9日：总结报告及验收、答辩

3实习地点

电子实验室

4实习单位、部门、地点

实习单位西安工业大学北方信息工程学院

实习部门电子信息系

实习地点电子实验室

5实验内容

一电路的模块设计

1.1 主控单元：

单片机以其集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、价格廉、使用灵活等一系列优点得到迅速的发展，渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统等，这些都离不开单片机。

此次设计主要采用宏晶科技的STC89C51RC单片机为主控单元。

STC89C52RC的芯片管脚图如图所示。

图1.1 STC89C51RC的芯片管脚图

1.2 电源与复位：

任何电路都离不开电源部分，单片机也不例外，而且我们应该高度重视电源部分，不能因为电源部分电路比较简单而有所忽略，其实有将近一半的故障或制作失败都和电源有关，电源部分做好才能保证电路的正常工作。两个钮扣电池是最好的，电池输出的电压是最干净的，不会有任何干扰波动。

图1.21 电源电路

上电复位：保障上电时能准确地启动系统。

掉电复位：当电源失效或电压降到某一电压值以下时，复位系统自动保存数据。

除上电复位和掉电复位外，很多监控电路集成了系统所需的功能。电源测控：供电电压出现异常时提供预警指示或中断请求信号，方便系统实现异常处理。数据保护：当电源或系统工作异常时，对数据进行必要的保护，如保护数据备份或切换后备电池。

图1.22 复位电路

1.3二极管显示模块：

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。

LED显示器具有功耗低，接口控制方便等优点，而且模块的接口信号和操作指令具有广泛的兼容性，并能直接与单片机接口，可方便地实现各种不同的操作，在各类测量及控制仪表中被广泛的应用。当在LED上显示汉字时，应先取得汉字的点阵构成数据，然后将其写入显示存储器中进行显示。

摇摇棒显示是一种通过同步控制发光二极位置和点亮状态来实现图文显示的新型显示器，其结构新颖，成本低廉，可视角度达360°。

本设计采用16个并排发光二极管，利用人眼的“视觉暂留效应”显示文字及图案。显示模块如图所示

图 1.3 显示模块框图

1.4电路总设计图

电路总图由五个模块组成：

1.电源模块

2.复位开关模块

3.水银开关模块

4.二极管显示模块

5.单片机模块

其中单片机模块为电路图图的主控模块