LED搖搖棒設(shè)計(jì)與制作技術(shù)報(bào)告

1、成績推南聊魏厚院課程論文題 目:LED 搖搖棒設(shè)計(jì)與制作學(xué)生姓名： _張勇 _學(xué)生學(xué)號： _1008030328 _系 另_電氣信息工程_專 業(yè) :_電子信息工程 _年 級 : _10 級 _任課教師： _朱士永 _LED 搖搖棒設(shè)計(jì)與制作張勇1008030328電氣信息工程學(xué)院 電子信息工程（ 3）2012 年 10 月設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和完成功能：LEDLED 搖搖棒很好地利用了人眼的視覺暫留特性?；?5151 單片機(jī) 控制、1616只高亮度LEDLED發(fā)光二極管構(gòu)成的搖搖棒，配合手的左右搖 晃就可呈現(xiàn)一幅完整的畫面，可以顯示字符、圖片等。1616只LEDLED發(fā)光管作為畫面每一列的顯示，左右

2、搖晃起到了掃描 的作用，人眼的視覺暫留現(xiàn)象使得看到的是一幅完整的畫面。與 LEDLED 點(diǎn)陣的顯示有幾分相仿。摘要本設(shè)計(jì)以AT89C2051AT89C2051單片機(jī)為中央控制器， 顯示棒搖動(dòng)時(shí)顯現(xiàn) 的字符或圖形由 LEDLED 燈顯示， LEDLED 燈成線狀排列，每個(gè)瞬間線陣只 能顯示數(shù)字編碼后的文字或圖形的一列，利用人眼的視覺暫留原理， 將需要顯示的字符或圖形分成 6464 列（，一般人手左右擺動(dòng)的頻率為 幾赫茲到十幾赫茲，因此，通過單片機(jī)控制 LEDLED 線陣以一較低頻率 掃描顯示字符或圖形的每一列， 擺動(dòng)顯示棒時(shí)即可因視覺暫留看出顯 示的字符或圖形； 左右擺動(dòng)一次通過端口電平變化，

3、調(diào)用相應(yīng)的顯示子程序，字符切換通過外部中斷實(shí)現(xiàn)， 該系統(tǒng)設(shè)計(jì)對程序設(shè)計(jì)的要求較硬件電路要高。整套系統(tǒng)由中央控制模塊、LEDLED顯示模塊、供電模塊等部分構(gòu)成。目錄1、系統(tǒng)概述 -52、硬件設(shè)計(jì) -62.12.1 單片機(jī)選擇 -62.22.2 外部中斷信號產(chǎn)生方式 -62.3LE2.3LE 顯示模塊 -82.2. 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) -93軟件設(shè)計(jì) -104系統(tǒng)調(diào)試 -115結(jié)束語 -116參考文獻(xiàn) -117附錄 -121 1、 系統(tǒng)概述本系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)一個(gè)LEDLED顯示棒，它主要是由中央控制部分、LEDLED 顯示部分以及電源部分組成，如圖 1-11-1 所示圖1-11-1系統(tǒng)組成部分單片機(jī)

4、提取的字模進(jìn)行存儲(chǔ)，當(dāng)接收到指令時(shí)單片機(jī)就講字模代碼通 過I/OI/O 口輸出，使LEDLED點(diǎn)亮，利用視覺停留原理最終使圖案顯示在擺 動(dòng)的顯示屏中。2 2、硬件設(shè)計(jì)2.12.1單片機(jī)選擇選用單片機(jī)AT89C2051AT89C2051作為掃描顯示控制核心，由其直接控制LEDLED線陣的顯示，并外加掃描控制開關(guān)控制字符或圖形的掃描顯示。 該方案線路簡單，掃描控制開關(guān)可選擇機(jī)械開關(guān)或編碼開關(guān)或滾珠開 關(guān)，在基于單片機(jī)的LEDLED顯示搖搖棒的設(shè)計(jì)，顯示棒搖擺時(shí)接通線路 控制單片機(jī)掃描輸出字符或圖形的列編碼信號；單片機(jī)外另接有中斷控制按鈕用以切換不同字符或圖形的顯示，LEDLED線陣采用普通三極管

5、驅(qū)動(dòng)。此方案的優(yōu)點(diǎn)是：單片機(jī)C51C51的端口較多，可實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)據(jù) 并行傳輸，速度較快，且外圍電路簡單，調(diào)試較方便。缺點(diǎn)是：單 片機(jī)使用的晶振頻率較大，軟件不易實(shí)現(xiàn)對計(jì)數(shù)的控制2.22.2外部中斷信號產(chǎn)生方式通過外部中斷可以控制數(shù)據(jù)開始傳輸?shù)臅r(shí)刻。 選擇好外部中斷來 源是本次制作的難點(diǎn)和重點(diǎn)。方案一：使用滾珠開關(guān)。通過搖擺使得滾珠開關(guān)中的滾珠與兩個(gè) 觸點(diǎn)接觸，利用這種接觸產(chǎn)生的電平變化來觸發(fā)中斷， 結(jié)合軟件控制 顯示，制作簡單，使用方便。方案二：使用遮光器。在擺棒上安裝一個(gè)可以擺動(dòng)的用來遮擋光 遮斷器光線的細(xì)桿，細(xì)桿每左右搖擺一次這個(gè)桿就會(huì)通過遮光器， 發(fā) 生電平變化。同樣通過這種電平變化，結(jié)

6、合軟件控制顯示。本次設(shè)計(jì)的中斷時(shí)為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的單程傳輸。如果使用遮光器， 其觸發(fā)單片機(jī)的時(shí)刻處于正中央，不能解決圖片因?yàn)榉祷嘏c原來圖片 重疊的現(xiàn)象。而使用滾珠開關(guān)因?yàn)樵谧笥叶加杏|點(diǎn)， 所以很容易在往 返途中產(chǎn)生中斷，從而選擇方案一經(jīng)過分析論證，我們決定了系統(tǒng)各模塊的方案，流程圖如3-13-1圖3-13-1系統(tǒng)流程圖整體系統(tǒng)以AT89C2051AT89C2051單片機(jī)為中央控制器使用1616只LEDLED等作為顯示屏。當(dāng)滾珠開關(guān)觸發(fā)中斷時(shí)，單片機(jī)向1616只LEDLED傳送數(shù)據(jù)，依據(jù)人體額視覺暫留原理，隨著顯示棒的擺動(dòng)前進(jìn)，輸出數(shù)據(jù)的列是 不會(huì)立刻消失而是隨著擺動(dòng)逐漸顯示在形成的扇形區(qū)域。整體電

7、路圖3-23-2所示。圖3-23-22.32.3 LEDLED顯示模塊首先我們根據(jù)LEDLED點(diǎn)陣屏的顯示原理：點(diǎn)陣屏的顯示分為行掃描 與列掃描兩種，列掃描是將字模數(shù)組通過點(diǎn)陣屏的行驅(qū)動(dòng)進(jìn)行輸入， 然后通過列隊(duì)每一行進(jìn)行掃描，當(dāng)列為低（高）電平，行為高（低）電平時(shí)，則表示該點(diǎn)為圖案的一部分，將其讀出、顯示。它們的順序可以總結(jié)為：行不斷的送數(shù)據(jù)，沒送完設(shè)置的信息后，列進(jìn)行讀取，然后行再次送數(shù)據(jù) 一次循環(huán)下去， 一幅完整的圖案就顯示在顯示屏上了2本次設(shè)計(jì)的LEDLED顯示屏數(shù)據(jù)傳輸原理與LEDLED點(diǎn)陣屏相似。可以把LEDLED顯示棒看做是LEDLED點(diǎn)陣中的一列。我使用的是1616只LEDLED

8、管將它們排 成一列，整個(gè)屏靜止時(shí)也就相當(dāng)于16*116*1。數(shù)據(jù)傳輸時(shí)使用行送數(shù)據(jù), 列掃描由片機(jī)的系統(tǒng)板簡化設(shè)計(jì)。它的最小系統(tǒng)包括晶體振蕩電路和電 源部分。圖3-33-3為單片機(jī)的最小系統(tǒng)3。于本次設(shè)計(jì)的顯示棒，基本要求就是要小巧、輕便，所以要將單片機(jī)的系統(tǒng)板簡化設(shè)計(jì)。它的最小系統(tǒng)包括晶體振蕩電路和電源部 分。圖3-3-3 3為單片機(jī)的最小系統(tǒng)3。圖 3-33-33 3、軟件設(shè)計(jì)3.1.13.1.1軟件設(shè)計(jì)思路在搖動(dòng)LEDLED棒的時(shí)候單片機(jī)必須單程傳送數(shù)據(jù)否則顯示的圖形會(huì)產(chǎn)生重影，影響視覺效果。因此當(dāng)系統(tǒng)開始通過滾珠開關(guān)中滾珠的 位置來使單片機(jī)實(shí)現(xiàn)單程送數(shù)據(jù)給 LEDLED在送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)

9、送完后應(yīng) 該延時(shí)一段時(shí)間來使搖搖棒顯示的每個(gè)字不會(huì)太擁擠。之后再立刻熄 滅LEDLED并開始重新判斷滾珠的位置（整體流程圖見圖3-43-4）4 4、系統(tǒng)調(diào)試制作的搖搖棒能夠清楚顯示預(yù)先設(shè)置的畫面圖像以及漢字。 本次使用的是直徑3mm3mm勺白色高亮LEDLED顏色可根據(jù)個(gè)人喜好選擇。顯示 字體畫面可以根據(jù)個(gè)人喜好改變， 取字模方式： 縱向取模、字節(jié)倒序。5 5、結(jié)束語本次設(shè)計(jì)以傳感器和單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用為背景， 介紹了以單片機(jī)和傳感器為 核心系統(tǒng)搖動(dòng)傳感器和顯示設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)和基本原理。本次將使用單片機(jī)對搖動(dòng)顯示進(jìn)行實(shí)例化，設(shè)計(jì)一個(gè)LEDLED搖動(dòng)顯示器來顯示文 字、圖像等信息。掌握利用 805

10、18051 型單片機(jī)對發(fā)光二極管陣列進(jìn)行搖動(dòng)控制的方 法。輸出信號頻率的控制通過單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，用搖動(dòng)傳感器檢測當(dāng)前搖動(dòng)狀態(tài)， 用 1616 個(gè)發(fā)光二極管進(jìn)行不同頻率的亮滅刷新，通過手動(dòng)搖動(dòng)可顯示輸出文字及 圖案等信息。 當(dāng)進(jìn)行搖動(dòng)時(shí)， 由于人的視覺暫留原理， 會(huì)在發(fā)光二極管搖動(dòng)區(qū)域 產(chǎn)生一個(gè)視覺平面， 在視覺平面內(nèi)的二極管通過不同頻率的刷新， 會(huì)在搖動(dòng)區(qū)域 內(nèi)產(chǎn)生圖像，從而達(dá)到在該視覺平面上傳達(dá)信息的作用。設(shè)計(jì)具有市場前景，可滿足各種大型演出、集會(huì)、游行等宣傳需要，為人們的 生活提供便利，通過這次課程設(shè)計(jì)，使我學(xué)會(huì)了編寫程序，焊接電路板，增強(qiáng)了 我的動(dòng)手能力，為以后打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)！6、參考文獻(xiàn)11電子技術(shù)基礎(chǔ) 數(shù)字部分 康華光 編 高等教育出版社22單片機(jī) C51C5