基于51单片机的摇摇棒 简版(少图)

基于STC89C52单片机的

摇摇棒系统

沈阳工业大学

信息科学与工程学院

电子信息工程

0802班闫博謇

080402056

摘要

随着科技的不断发展，社会的不断进步，供人们娱乐休闲的工具越来越多，摇摇棒也随之成为一个热点产品。“摇摇棒”是基于人眼视觉暂留原理而产生的, 当进行摇动时，由于人的视觉暂留会在发光二极管摇动区域产生一个视觉平面，从而达到在该视觉平面上传达信息的作用。本文介绍了以STC89C52单片机控制为主控芯片、配合高亮度LED二极管以及水银开关构成简易摇摇棒的设计过程，通过分时刷新20个发光二极管来显示输出文字或图案等信息。并在此基础上,利用DS1302时钟芯片显示当前时间,可通过按键对时间进行设置。

关键词：视觉暂留；单片机；LED；DS1302

Abstract

With the continuous development of the science and technology and the society, a lot of tools , providing the entertainment and leisure for people, have been more and more .So the shaking stick has been a kind of hot produces gradually. It is based on the principle of the human visual and temporary leave to product .when shaken it , the men's visual and temporary leave can produce a visual plane in the LED’s shaking region, in order to achieve the function conveying information in the plane of vision. This paper introduces the process of designing the simple shaking stick with the controlling chip (It is controlled mainly by the STC89c52 MCU ) , a high brightness LED and the mercury switch .It is completed through refreshing 20 LED in the time—sharing to display some information like the text--- output or the design. And on this basis, the use of the chip of the DS1302 would show current time .It would be set time through the button.

Keywords: Visual staying phenomenon,MCU,LED,DS1302

目录

摘要…………………………………………………………第一章基本原理……………………………………………

1.1 视觉暂留现象…………………………………………

1.2 STC单片机简介………………………………………

1.3 水银开关………………………………………………

1.4 时钟芯片………………………………………………

1.5 按键……………………………………………………

1.6 LED ……………………………………………………第二章原理图………………………………………………第三章实物说明图…………………………………………第四章使用说明……………………………………………

步骤一………………………………………………………

步骤二………………………………………………………

步骤三………………………………………………………

步骤四………………………………………………………

步骤五………………………………………………………第五章软件设计………………………………………………

5.1 设计思路………………………………………………

5.2 系统工作流程…………………………………………

5.3 主程序流程图…………………………………………第六章部分效果图……………………………………………

参考文献………………………………………………………附件……………………………………………………………

第一章基本原理

1.1视觉暂留现象

（Visual staying phenomenon，duration of vision）

人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”。

是光对视网膜所产生的视觉在光停止作用后，仍保留一段时间的现象，其具体应用是电影的拍摄和放映。原因是由视神经的反应速度造成的.其时值是二十四分之一秒。是动画、电影等视觉媒体形成和传播的根据。

视觉实际上是靠眼睛的晶状体成像，感光细胞感光，并且将光信号转换为神经电流，传回大脑引起人体视觉。感光细胞的感光是靠一些感光色素，感光色素的形成是需要一定时间的，这就形成了视觉暂停的机理。

物体在快速运动时, 当人眼所看到的影像消失后，人眼仍能继续保留其影像0.1-0.4秒左右的图像，这种现象被称为视觉暂留现象。是人眼具有的一种性质。人眼观看物体时，成像于视网膜上，并由视神经输入人脑，感觉到物体的像。但当物体移去时，视神经对物体的印象不会立即消失，而要延续0.1 -0.4秒的时间，人眼的这种性质被称为“眼睛的视觉暂留”。

1.2 STC单片机简介

STC单片机是一款增强型51单片机，完全兼容MCS-51，还增加了新的功能，比如新增两级中断优先级，多一个外中断，内置EEPROM，硬件看门狗，具有掉电模式，512B内存等。还支持ISP下载，不用编程器，只要一个MAX232和一些廉价的元件就能写程序，可擦写10万次。

单片机最小系统:

图（1）单片机最小系统电路图

1.3 水银开关

摇摇棒在摇动时，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。所以通过接一个水银开关来控制，使摇摇棒从左向右摇动时将内容正确显示出来。

图（2）水银开关结构图

图（3）水银开关实物图

水银开关里的水银柱很活跃，导致在接通时容易产生抖动。所以将水银开关斜向上放置

（尖端朝斜上方45°角），靠水银自身重力的作用减少抖动。

因为重力的关系，水银水珠会随容器中较低的地方流去，如果同时接触到两个电极的话，开关便会将电路闭合，开启开关。

主要作用：

1. 触发EXT1中断，在中断程序中显示画面。

2. 水银开关断开时，进入设置状态。

1.4 时钟芯片

DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加31字节静态RAM，采用SPI三线接口与CPU进行通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达2.5～5.5V。采用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。

图（4） DS1302引脚分配图

各引脚的功能为：

8、Vcc1：备用电池端；

1、Vcc2：5V电源。当Vcc2>Vcc1+0.2V时，由Vcc2向DS1302供电，当Vcc2< Vcc1时，由

Vcc1向DS1302供电。

7、SCLK：串行时钟，输入；

6、I/O：数据输入输出口；

5、CE/RST：复位脚

2、3、X1、X2 是外接晶振脚（32.768KHZ的晶振）

4、地（GND）

基本电路：

图（5） DS1302电路图

1.5 按键

图（6）按键外观

主要作用：切换画面以及时间设置。

1.6 LED

LED是发光二极管（Light Emitting Diode，LED）的简称，也称作发光二极管。这种半导体组件可以作为指示灯、显示板，它不但能够高效率地直接讲点能转化为光能，而且拥有最长达数万小时的使用寿命，同时具备不如传统灯泡易碎，节能省电等优点。

在设计中的作用：作为此设计的显示模块，进行字符的显示。

第二章原理图

图（8）总原理图

第三章实物说明图

图（9）总体实物图

1.水银开关：传感器

2.20位LED：显示器

3.DS1302: 时钟芯片

4.STC89C52单片机:主控芯片

5.电源开关:供电

6.功能按键(四个):○1切换画面。○2设置时间。○3时间加。○4时间减。

7.时钟芯片备用电池：当电源关闭时为时钟芯片供电，保证时间的实时性。

图（10） IC座里隐藏元件

IC座里隐藏元件，这样做既美观又能节省空间，还可以保护元件。

第四章使用说明

步骤一：将电源连接好。

图（11）电源开关及按键

步骤二：将电源开关打开。

此时20位LED开始闪烁，摇动摇摇棒将会看到如下效果：

图（12）初始效果图

步骤三：进入按键功能状态。

方法如下：

将摇摇棒LED一侧向下放置，即使水银开关两个引脚不导通（如图13）。（此状态是实现所有按键功能的通用状态。若不在此状态，按键将都不可用。时间设置同样是在此状态下进行的）。

图（13）按键功能状态

此时按下【换字】键，再摇动摇摇棒，画面会切换，将会看到如下效果（如图14）：

图（14）切换画面

本摇摇棒系统共存储5个画面，通过【换字】按键进行循环切换。其中第五个换面显示的是实时时间，时间信息由时钟芯片提供。

步骤四：设置时间

首先进入按键功能状态。【将摇摇棒LED一侧向下放置，即使水银开关两个引脚不导通（如图13）】。

设置状态下LED显示说明：

如下图所示，从右至左四个LED分别表示：调秒标志位、调分标志位、调时标志位、设置状态标志位。时间信息的个位和十位分别由四个LED以二进制码的形式显示。

图（15）设置状态下LED显示说明图

按下【设置】按键，设置状态标志位点亮，调时标志位点亮，对小时设置。按【加】按键或【减】按键可以对小时进行设置，时间信息以二进制形式显示。

再按下【设置】按键，设置状态标志位点亮，调分标志位点亮，对分钟设置。设置方法同上。

再按下【设置】按键，设置状态标志位点亮，调秒标志位点亮，对秒设置。设置方法同上。

图（16）设置小时

图（17）设置分钟

图（18）设置秒

步骤五：退出设置

设置完成后再按一下【设置】按键，退出设置状态，此时20个LED全灭。否则摇摇棒显示将不正确。

第五章软件设计

5.1 设计思路

由于摇摇棒在摇动时，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，所以通过接一个水银开关来控制。

在摇摇棒左向右摇动时，水银开关导通，触发单片机的外部中断，运行中断程序，显示预设画面。

在摇摇棒右向左摇动时，水银开关断开，运行主程序，检测按键，实现画面切换及时间设置。

5.2 系统工作流程

1.显示预设图形，并按键切换。

2.按键设置时间。

3.显示时间。

5.3主程序流程图

图（19）主程序流程图

第六章部分效果图

图（20）效果图电信0802班

图（21）效果图时钟显示

参考文献

[1] 张毅刚，彭喜元，董继成，《单片机原理及应用》北京：高等教育出版社，2008

[2] 周正华，《51单片机POV趣味制作详解》北京：北京航空航天大学出版社，2011

[3] 阎石，《数字电子技术基本教程》北京：清华大学出版社，2007