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1、 目目 录录1 绪论 .11.1 概述.11.2 摇摇棒的基本原理.21.3 研究现状.21.4 设计目的和意义.31.5 设计要求.31.6 设计思路.32.神奇摇摇棒硬件设计 .42.1 硬件电路设计基本结构.42.2 主控电路设计说明.62.3 STC89C52 单片机简介.72.3.1 STC89C52 芯片.72.4 LED 基本介绍.92.4.1 LED 硬件电路.92.4.2 LED 内部结构及原理.102.4.3 时钟电路 .112.4.4 复位电路 .122.5 开关电路.133.神奇摇摇棒软件设计 .153.1 开发环境.153.2 汉字图形取模软件.163.3 主程序流程
2、图.174.神奇摇摇棒系统的实现和结果 .204.1 硬、软件分别调试及联合调试.204.1.1 硬件调试 .204.1.2 软件程序调试 .214.1.3 联合调试.224.2 摇摇棒实物效果展示 .22结 论 .24致 谢 .26参考文献 .27附录 .280基于单片机的神奇摇摇棒设计基于单片机的神奇摇摇棒设计1 绪论绪论1.1 概述概述 数码摇摇棒是由一组发光二极管排列而成，摇动时能显示各种图案的显示器件。基于人眼视觉暂留原理、运用最新专利电子技术研制而成的线阵 LED 运动成像的高科技产品。它可以通过在手中左右摇晃棒体，就可在其摇摆出的扇形轨迹面上显示非常稳定的文字或图像，并可以连接电
3、脑编辑下载更新文字或图案。相比于过去的闪光棒、荧光棒，它具有如下特点：1、显示方式新颖，吸引力强。2、以 LED 电子灯显示，图案明显清晰、稳定，可显示多幅图案。3、在 LED 摇摇棒的手握部分，设计成手柄，更人性化，而且使得摇晃过程中，显示内容的定位更准确。4、可通过数据线与电脑连接，设计、更改显示内容。5、可多次使用，降低浪费。6、亮度高，视角更大，可视距离更远。1.2 摇摇棒的基本原理摇摇棒的基本原理人的眼睛存在视觉暂留现象，正因为眼睛反应迟钝，才丰富了人的视觉感受，LED 摇摇棒很好地利用了人眼的视觉暂留特性。运用最新专1利电子技术研制而成的线阵 LED 运动成像的高科技产品。LED
4、摇摇棒是在手摆动到不同位置的时候，让位于一条直线上的 LED 显示二维图像的不同的列，利用人眼的视觉暂留效应，实现图形扫描显示。输出信号频率的控制通过单片机来实现，用 16 个发光二极管进行不同频率的亮灭刷新。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。1.3 研究现状研究现状近年来随着人们生活水平的日益提高,人们对娱乐产业的消费也越来越高,各大中城市举办演唱会的次数也越来越多.在学校里举办的各种晚会,活动也越来越多,以及自己私人举办的聚会等等,这些都能用到LE
5、D 摇摇棒.尤其是近年来的选秀热,更是加大了摇摇棒的市场需求. 在演唱会、文艺演出、及各种比赛场合，挥舞着的发光棒上可以显示出各种你所需要的文字、符号、图像等，能够极大地活跃现场气氛，调动观众激情。试想一下，当你手中的发光棒显示出“某某某” ，或“我爱你”的字样时，即使你无法与心中的偶像面对面交流，他也能感受到来自你的激情。据调查显示，人们接受的信息有 2/3 的信息是通过眼睛取得的。数码摇摇棒集娱乐、益智玩具和流动广告于一体，给予是就的吸引眼球的效果。在明星演唱会、歌友会、酒吧、大型的娱乐场以及各种大型的选2举、游行活动中都可以使用数码摇摇棒。随着社会经济的不断进步，以及显示技术的不断完善，
6、人们对数码摇摇棒的认识将会越来越深入。1.4 设计目的和意义设计目的和意义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。 通过本次设计，加强对 AT89C52 单片机的深刻理解，提高设计能力和动手能力。1.5 设计要求设计要求设计一个 16 只高亮度 LED 发光二极管构成的摇摇棒，通过单片机编程配合手的左右摇晃就可呈现一幅完整的画面，可以显示字符、图片。1.6 设计思路设计思路LED 摇摇棒是基于人的视觉暂留原理,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。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,
7、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。32.神奇摇摇棒硬件设计神奇摇摇棒硬件设计2.1 硬件电路设计基本结构硬件电路设计基本结构系统电源 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 3 节干电池串联 4.5V 即可。STC89C52 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 L
8、ED，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；S1 为水银开关。图 1 是神奇摇摇棒设计原理图。由电源 VCC 为 5V，实际使用时用2.1 节纽扣电池串联 6V 即可。STC89C52 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。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。4图 2.1 总电路图水银开关电路：在水银开关断开时，由于上拉电阻 R1
9、9 的作用外部中断 1 为高电平，水银开关接通以后为低电平，产生下降沿引起中断。水银开关的作用：使摇摇棒从左向右摇动时将内容显示出来。电路如图 2.2 所示：图 2.2 水银开关电路52.2 主控电路设计说明主控电路设计说明单片机控制系统：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等，这些都离不开单片机。此次设计主要采用的STC89C52RC 单片机为主控单元,如电路图 2.3
10、。图 2.3 单片机系统62.3 STC89C52 单片机简介单片机简介单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。这里以 STC89C52 单片机为例理解它的最基本的组成电路。2.3.1 STC89C52 芯片芯片在单片机家族的众多成员中，MCS51 系列单片机以其优越的性能、成熟的技术及高可靠性和高性能价格比，迅速占领了工业测控和自动化工程应用的主要 市场，成为国内单片机应用领域中的主流。世界各大单片机厂商都在 MCS51 上投入了大量的资金和人力
11、，围绕 51 内核，衍生出许多品种，增强 51 单片机的各 种功能。MCS51 家族是目前在单片机领域发展最快的一个品种。STC89C52 是一种带 8K 字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能 COMOS8 的微处理器，俗称单片机。该器件采用 ATMEL 搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。1、STC89C52 单片机的主要性能特点：（1）增强型 8051 单片机，6 时钟/机器周期和 12 时钟/机器周期可以任意选择，指令
12、代码完全兼容传统 8051；（2）工作电压：5.5v3.3v(5v 单片机)/3.8v2.0v(3v 单片机) ；7（3）工作频率范围：080MHZ,实际工作频率可达 48MHZ；（4）大容量内部数据 RAM：1K 字节 RAM；（5）8kB 片内 Flash 程序存储器，具有在应用可编程(IAP) ,在系统可编程(ISP)，可实现远程软件升级，无需编程器；（6）掉电检测和低功耗模式等；（7）4 个 8 位 I/O 口，含 3 个高电流 P1 口，可直接驱动 LED（8）PCA(可编程计数器阵列)，具有 PWM 的捕获/比较功能；（9）SPI(串行外围接口)和增强型 UART；（10）3 个 16 位定时器/计数器；（11）可编程看门狗定时器(WDT)；（12）低 EMI 方式(ALE 禁止)；（13）兼容
