1、 成績(jī)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(hào)： 1008030328 系 別： 電氣信息工程 專 業(yè) ： 電子信息工程 年 級(jí) ： 10級(jí) 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：LED搖搖棒很好地利用了人眼的視覺暫留特性?；?1單片機(jī)控制、16只高亮度LED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。16只LED發(fā)光管作為畫面每一列的顯示，左右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

2、的畫面。與LED點(diǎn)陣的顯示有幾分相仿。摘 要本設(shè)計(jì)以AT89C2051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LED 燈顯示，LED 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64 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LED 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，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(duì)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、LED顯示模塊、供電模

3、塊等部分構(gòu)成。目 錄1、系統(tǒng)概述-52、硬件設(shè)計(jì)-62.1單片機(jī)選擇-62.2 外部中斷信號(hào)產(chǎn)生方式-62.3LE顯示模塊-82.單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-93軟件設(shè)計(jì)-10 4系統(tǒng)調(diào)試-115結(jié)束語(yǔ)-116參考文獻(xiàn)-117附錄-121、 系統(tǒng)概述本系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)一個(gè)LED顯示棒，它主要是由中央控制部分、LED顯示部分以及電源部分組成，如圖1-1所示，圖1-1 系統(tǒng)組成部分單片機(jī)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/O口輸出，使LED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、硬件設(shè)計(jì) 2.1 單片機(jī)選擇選用單片機(jī) AT89C2051 作為掃描顯示控制核心，由其直

4、接控制 LED 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(jiǎn)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LED 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(hào)；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，LED 線陣采用普通三極管驅(qū)動(dòng)。 此方案的優(yōu)點(diǎn)是：?jiǎn)纹瑱C(jī)C51 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(jiǎn)單，調(diào)試較方便。 缺點(diǎn)是：?jiǎn)纹瑱C(jī)使用的晶振頻率較大，軟件不易實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)數(shù)的控制。 2.2 外部中斷信號(hào)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

5、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(jiǎn)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)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3-1圖3-1 系統(tǒng)流程圖整

6、體系統(tǒng)以AT89C2051單片機(jī)為中央控制器使用16只LED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16只LED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。整體電路圖3-2所示。 圖3-22.3 LED顯示模塊首先我們根據(jù)LED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

7、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LED顯示屏數(shù)據(jù)傳輸原理與LED點(diǎn)陣屏相似?？梢园袻ED顯示棒看做是LED點(diǎn)陣中的一列。我使用的是16只LED管將它們排成一列，整個(gè)屏靜止時(shí)也就相當(dāng)于16*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(jiǎn)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(jiǎn)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為單片機(jī)的最小系統(tǒng)3。 圖3-33、軟件設(shè)計(jì)3.1.1 軟件設(shè)計(jì)思路 在搖動(dòng)LED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

8、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LED。在送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)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LED并開始重新判斷滾珠的位置（整體流程圖見圖3-4） 圖3-44、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3mm的白色高亮LED，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、結(jié)束語(yǔ) 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(duì)搖動(dòng)顯示

9、進(jìn)行實(shí)例化，設(shè)計(jì)一個(gè)LED搖動(dòng)顯示器來顯示文字、圖像等信息。掌握利用8051型單片機(jī)對(duì)發(fā)光二極管陣列進(jìn)行搖動(dòng)控制的方法。輸出信號(hào)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(cè)當(dāng)前搖動(dòng)狀態(tài)，用16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(chǎng)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) 1電