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1、通信工程专业通信工程专业 单片机系统课程设计单片机系统课程设计基于蓝牙无线传输的摇摇棒设计基于蓝牙无线传输的摇摇棒设计学 院（系）： 信息与通信工程学院 专 业： 通信工程 学 生 姓 名： xx xx 学 号： xx xx指 导 教 师： xx 完 成 日 期： 年 5 月 24 日 xx 大学基于蓝牙无线传输的摇摇棒设计1摘要摘要本文介绍了一种以 STC89C52RC 单片机为主控制器，利用人眼的视觉暂留设计的摇摇棒。摇摇棒在摇动过程中形成一个扇形平面，平面内可清晰显示文字、字母、图案。蓝牙作为一种新型的信息传送工具，具有无限传输、方便、快捷的优点。将蓝牙的这种特性运用到摇摇棒上，再结合摇
2、摇棒本身可以在手挥式摆动下动态显示文字及图案的特性，使得摇摇棒具有更好的利用价值在设计中,通过蓝牙无线传输，可以实现摇摇棒显示内容的实时修改。本系统由STC89C52 单片机控制模块、32 个高亮度 LED 发光二极管、供电模块及蓝牙串口模块组成。关键词关键词： STC89C52RC 单片机；视觉暂留；动态扫描； LED基于蓝牙无线传输的摇摇棒设计1目录目录摘要1 目录1 1 设计背景及要求1 1.1 设计背景.1 1.2 设计要求.1 1.2.1 基本要求1 1.2.2 拓展要求1 2 系统设计原理2 2.1 系统总体设计方案.2 2.2 摇摇棒显示原理.2 2.3 图片显示原理.2 3 系
3、统硬件电路设计4 3.1 单片机最小系统设计.4 3.1.1 时钟电路4 3.1.2 复位电路4 3.2 LED 显示电路的设计.5 3.3 串口电路设计.6 3.4 电源电路设计.7 3.5 蓝牙/串口线选择电路设计 7 4 系统软件设计9 4.1 主程序设计思路.9 4.2 主程序流程图.9 4.3 串口接收程序.9 4.4 LED 显示程序.10 5 系统调试12 5.1 硬件调试.12 5.2 软件调试.12 5.3 整体调试.12 6 总结13 7 参考文献14 附录一 系统硬件电路图15 附录二 实物照片16 附录三 系统完整程序代码19 致谢21基于蓝牙无线传输的摇摇棒设计11
4、1 设计背景及要求设计背景及要求1.11.1 设计背景设计背景摇摇棒是如今流行的一种玩具，在各种聚会、节日中均见得到它的身影。本设计也追随着摇摇棒的原理，利用人眼的视觉暂留特性，通过 STC89C52RC单片机对 32 只高亮度 LED 发光二极管进行控制， 配合手的左右摇晃就可呈现一幅完整的画面。根据对摇摇棒已有的设计和研究，大都采用一种方式进行摇摇棒动态显示内容的更改， 即用有线的方式从电脑向单片机的下载，如串口下载。 但是这种利用有线方式进行传输的方法会限制摇摇棒的使用范围，并且更改显示内容会比较麻烦，因为字形码是烧写在 ROM 中的。如今，随着智能手机的普及，人们都习惯用蓝牙这种方式发
5、送或者接受文件，既方便又快捷，而且不受设备限制（即不用在有电脑的情况下进行操作） 。在越来越追求精神生活的当代社会，摇摇棒能够丰富人们的精神世界。 这款摇摇棒具有蓝牙无线传输功能，同时也兼备普通的摇摇棒有线下载数据的功能，它可以用在大型演唱会或者娱乐场所，可以用在情侣间表达爱意，还可以用作加油助阵等场所表达心情，用处很多。 对显示内容也可以直接用手机随时随地修改，并且易于携带，方便快捷。1.21.2 设计要求设计要求要求摇摇棒可以稳定显示字符、英文、汉字或者一幅 64*32 像素的画面，并且可以实现通过蓝牙或者 USB 转串口线进行无线或者有线的对显示内容（文字或者单色位图）进行实时更改的功能
6、。1.2.11.2.1 基本要求基本要求（1）利用单排 32 盏高亮 LED 实现摇摇棒；（2）摆动摇摇棒时，可以显示英文、汉字；（3）摆动摇摇棒时，可以显示简单图形；1.2.21.2.2 拓展要求拓展要求（1）可以利用蓝牙模块 HC-06，下载手机里的文字或图片。（2）可以利用 USB 转串口线，下载电脑里的文字或图片。基于蓝牙无线传输的摇摇棒设计22 2 系统设计原理系统设计原理2.12.1 系统总体设计方案系统总体设计方案基于蓝牙传输的摇摇棒系统分为三个模块：蓝牙传输模块，单片机控制模块和 LED 显示模块。 工作过程如下，首先手机先通过蓝牙串口软件向单片机上的蓝牙模块发送数据，单片机收
7、到数据后再对数据进行处理，处理的数据经过字模软件的编译之后再传送到 LED 显示条带上，摇摇棒来回摆动就会使得被处理后的数据通过 单列 LED 条带动态显示出来。 设计中也兼容了有线传输的功能，即串口线的传输。2.22.2 摇摇棒显示原理摇摇棒显示原理“摇摇棒”是基于人的视觉暂留原理，通过分时刷新 32 个发光二极管来显示输出文字或图案等信息的显示装置。输出信号频率的控制通过单片机来实现。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。2.32.3 图片显示原理图片
8、显示原理摇摇棒通过在片上的外部 RAM 中定义一块 256 字节的存储空间作为图片区域，只要往这块区域（D:0x0000D:0x0200）内发送字形码或者图形码，则可以显示出对应的图像。以图片北京奥运会会徽为例，首先将彩色图片（图 2.1）经过裁剪和灰度处理，变成单色位图 *.bmp（图 2.2），然后将单色位图经过压缩，用 PCtoLCD 软件进行编码（图 2.3），最后将图形码发送到摇摇棒上，摇动摇摇棒即可显示对应的图形。（图 2.4）图 2.1基于蓝牙无线传输的摇摇棒设计3图 2.2图 2.3图 2.4基于蓝牙无线传输的摇摇棒设计43 3 系统硬件电路设计系统硬件电路设计3.13.1 单
9、片机最小系统设计单片机最小系统设计3.1.13.1.1 时钟电路时钟电路51 单片机内部集成有一个高增益反相放大器，该放大器的输入端为引脚XTAL1（19 脚） ，输出端则是引脚 XTAL2（18 脚） ，单片机的时钟产生有两种方式，即内部时钟方式和外部时钟方式，本次设计采用内部时钟方式。内部时钟方式时，引脚 XTAL1 和 XTAL2 两端接石英晶体和微调电容，构成自激振荡器，本次设计中所使用的晶振为 11.0592MHz，微调电容为 33pF。振荡器发出的脉冲直接送入内部时钟电路，电路如图 3.1 所示图 3.13.1.23.1.2 复位电路复位电路单片机复位电路原理是在单片机的复位引脚
10、RST 上外接电阻和电容，实现上电复位。当复位电平持续两个机器周期以上时复位有效。复位电平的持续时间必须大于单片机的两个机器周期。具体数值可以由 RC 电路计算出时间常数。本设计中使用 10K 电阻配合 10uF 电容。电路如图 3.2 所示基于蓝牙无线传输的摇摇棒设计5图 3.23.23.2 LEDLED 显示电路的设计显示电路的设计本次设计中采用 32 盏高亮蓝色 LED 作为显示条带，将其分别编为 4 组同时接入 P1 口，如图 3.3 所示，另外通过四个三极管接到 P2.4P2.7 作为位选控制信号，实现分时亮，如图 3.4 所示，但因为间隔时间较短，所以人眼看起来似乎是 32 盏 L
11、ED 同时显示。基于蓝牙无线传输的摇摇棒设计6图 3.3图 3.43.33.3 串口电路设计串口电路设计本设计中使用串口通信，需要使用 MAX232 芯片进行电平的转换，电路如图 3.5 所示基于蓝牙无线传输的摇摇棒设计7图 3.53.43.4 电源电路设计电源电路设计本设计中供电采用 USB 供电方式，连接电源指示灯和 100uF 的电容进行电源滤波。电路如图 3.6 所示。图 3.63.53.5 蓝牙蓝牙/ /串口线选择电路设计串口线选择电路设计由于单片机的 TXD 和 RXD 只有一个，所以通过一个四位拨码开关来选择。电路如图 3.7 所示。基于蓝牙无线传输的摇摇棒设计8图 3.7基于蓝
12、牙无线传输的摇摇棒设计94 4 系统软件设计系统软件设计4.14.1 主程序设计思路主程序设计思路主程序很简单，先对系统进行初始化（清屏，串口波特率设置，中断允许等） ，然后进入接收程序，判断是否接收够 256 个十六进制数，如果接受完了就关闭总中断不再接收，以防止乱码的出现，然后进入显示程序，按列进行扫描即可。4.24.2 主程序流程图主程序流程图START初始化接收接收完毕？否显示END是4.34.3 串口接收程序串口接收程序ORG 00H AJMP MAIN;跳到主程序ORG 23H AJMP URT ;串口中断入口 ORG 50H MAIN: ;主程序开始 MOV SP,#60H;设置
13、堆栈 MOV R0,#0000H;设置存储数据地址（D:0x0000）片外 RAM MOV TMOD,#20H ;设置定时器模式作为波特率发生器 SETB EA ;开启总中断 MOV SCON,#50H ;设置串口模式 MOV TH1,#0FDH ;设置波特率 9600基于蓝牙无线传输的摇摇棒设计10MOV TL1,TH1 SETB TR1 SETB ES AJMP $ ;等待中断 /2、将接收到的数据存储到外部 RAM 中，判断接收是否完毕，接收完毕后就不再接收 URT: ;中断服务子程序 PUSH ACC ;断点保护 JNB RI,URT1 ;判断中断类型是收中断还是发中断，如果是 RI
14、低电平跳转到 URT1，如果 RI 高电平跳转到 URT0 URT0: ;接收程序 CLR ES;关中断 CLR RI;清除标志位 MOV A,SBUF;将缓冲区 SBUFF 的内容读入寄存器 A 中 MOV SBUF,A ;再将 A 中的值原样输出（用于校验接收个数）MOVX R0,A ;将 A 中的数存储起来（在从 D:0x0000 开始 的单元中）INC R0 CJNER0,#0200H,URT1;接收超过 256 个数就不再接收了CLR EA ACALL DISPLAY URT1: SETB ES POP ACC RTI: RETI4.44.4 LEDLED 显示程序显示程序DISPL
15、AY: MOV R1,#0000H M0: MOV R1,#0000H;复位 R1 指针到数据入口（D:0x0000） M3: CLR P2.4;选择第一组灯 MOVX A,R1;将 R1 内容读取到 A 中 MOV P1,A;显示 A 中的数值 LCALL DELAY ;延时,停留一会，让人眼感触到它的亮度 MOV P1,#00H ;关显示防止残影 SETB P2.4;关第一组灯INC R1CLR P2.5;选择第二组灯 MOVX A,R1;将 R1 内容读取到 A 中 MOV P1,A;显示 A 中的数值 LCALL DELAY ;延时,停留一会，让人眼感触到它的亮度 MOV P1,#00
16、H ;关显示防止残影基于蓝牙无线传输的摇摇棒设计11SETB P2.5;关第二组灯INC R1CLR P2.6;选择第三组灯 MOVX A,R1;将 R1 内容读取到 A 中 MOV P1,A;显示 A 中的数值 LCALL DELAY ;延时,停留一会，让人眼感触到它的亮度 MOV P1,#00H ;关显示防止残影 SETB P2.6;关第三组灯INC R1CLR P2.7;选择第四组灯 MOVX A,R1;将 R1 内容读取到 A 中 MOV P1,A;显示 A 中的数值 LCALL DELAY ;延时,停留一会，让人眼感触到它的亮度 MOV P1,#00H ;关显示防止残影 SETB P2.7;关第四组灯INC R1 M4: MO
