【電氣設(shè)計(jì)自動(dòng)化論文】搖搖棒的設(shè)計(jì)

【電氣設(shè)計(jì)自動(dòng)化論文】搖搖棒的設(shè)計(jì),電氣設(shè)計(jì),自動(dòng)化,論文,搖搖,設(shè)計(jì) EA/VP 31X119 X218RESET9RD17 WR16INT012 INT113T014 T115P10/T1 P11/T2P123 P134P145 P156P167 P178P00 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 33P07 32P20 21P2122P22 23P23 24P2425P25 26P26 27P2728PSEN 29ALE/P 30TXD11 RXD10GND20Vcc 40STC89C51/52C110ufS1VCCC330pC230p Y112MHZVCCS11 2關(guān)關(guān)關(guān)2VCCLED8LED2LED1LED5LED7LED3LED4LED6R110KLED16LED10LED9LED13LED15LED11LED12LED14R21KVCCVCC1 2關(guān)關(guān)關(guān)1- -+ +D14007LED0ZD關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)R310KVCCI2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）22015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）I 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）(2015 屆)搖搖棒的設(shè)計(jì)院 系 電子信息工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 目 錄摘 要 4ABSTRACT51 緒論 61.1 研究背景 .61.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 .71.3 研究目的與意義 .71.4 本章小結(jié) .72 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 72.1 設(shè)計(jì)要求 .72.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 .83系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 93．1 51 單片機(jī)簡(jiǎn)介.93.2LED燈的簡(jiǎn)介 .103.3基本原理與硬件電路設(shè)計(jì) 114系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .134.1主程序 .132015 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）25聯(lián)調(diào)與測(cè)試 .145.1硬件調(diào)試 145.2軟件調(diào)試 145.3系統(tǒng)實(shí)物圖 155.4本章小結(jié) 15結(jié)論與展望 .15致謝 .16參考文獻(xiàn) .17附錄 A：系統(tǒng)原理圖 .18附錄 B：系統(tǒng)實(shí)物圖 .19附錄 C：系統(tǒng)源程序 .202015 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）3摘 要LED 搖搖棒是現(xiàn)今十分流行的一種玩具，在人們的各種聚會(huì)以及節(jié)日中都可見(jiàn)得到它的身影。LED 搖搖棒它是基于人的視覺(jué)暫留原理而被設(shè)計(jì)出來(lái)的。它通過(guò)分時(shí)更新或刷新16 個(gè)發(fā)光二極管來(lái)顯示需要輸出文字或者圖案等信息。輸出信號(hào)頻率的控制使用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，需要使用搖動(dòng)傳感器來(lái)檢測(cè)當(dāng)前搖動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)搖動(dòng)進(jìn)行的時(shí)候，由于人的視覺(jué)暫留原理，就會(huì)在發(fā)光二極管搖動(dòng)的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生了一個(gè)視覺(jué)平面，而在視覺(jué)平面內(nèi)的二極管就可通過(guò)不同頻率的刷新，在搖動(dòng)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生某些圖像，從而達(dá)到在該視覺(jué)平面上傳達(dá)信息的作用[1]。它主要依靠單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)此種功能，單片機(jī)就是它的主控制器。輕微搖動(dòng)就可以顯示好多種不同的魔幻畫面(可根據(jù)客戶要求制作文字和圖案)如:大家好、我喜歡你、生活愉快、美滿幸福、學(xué)業(yè)有成、我愛(ài)你、恭喜發(fā)財(cái)、紅紅火火、猴子、牛馬、老鼠、蝴蝶……等等文本或圖形真是奇形怪狀，變換無(wú)窮。奇妙有趣、令人叫絕！在演唱會(huì)、文藝演出、及各種比賽場(chǎng)合，揮舞著的發(fā)光棒上可以顯示出各種你所需要的文字、符號(hào)、圖像等，能夠極大地活躍現(xiàn)場(chǎng)氣氛，調(diào)動(dòng)觀眾情緒。試想一下，當(dāng)你手中的發(fā)光棒顯示出“某某某”，或“我愛(ài)你”的字樣時(shí)，即使你無(wú)法與心中的偶像面對(duì)面交流，他也能感受到來(lái)自你的熱情?！皵?shù)碼搖搖棒”使用優(yōu)質(zhì)工程塑料，質(zhì)量輕、無(wú)污染、高強(qiáng)抗沖擊。而且所設(shè)計(jì)的圖案可以多次更新，使用四節(jié)常規(guī)7號(hào)電池，更方便、更通用、更環(huán)保！“數(shù)碼搖搖棒”采用人體工程學(xué)流線設(shè)計(jì)，通體圓角過(guò)渡，在快速搖動(dòng)中體貼保護(hù)您的手掌。產(chǎn)品并附帶手繩，防止搖動(dòng)中意外脫手。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；搖搖棒；開(kāi)關(guān)；發(fā)光二極管 2015 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）4AbstractShake LED is a kind of popular toys，we can say it in all kinds of party and festival.It isbased on the principle of persistence of vision，and controls 16 leds to display the output text or design information through the single-chip microcomputer.We control the output signal frequency through the single chip microcomputer and use the shaking sensor to test the current state of shaking.When shaking，due to the persistence of vision principle，It can produce a visual plane in the light emitting diode shaking area.It will produce images in the shaking area through the diode refreshing in different frequency in the visual plane.So as to achieve the visual plane in the role of conveying information. It relies mainly on the single chip microcomputer to realize the function, single chip microcomputer is its main controller. Gently shake can display a variety of beautiful picture ten words (according to customer requirements and design), such as: hallo, happy birthday, all the luck, prosperous, bon voyage, I love you, learning progress, a thriving business, the business is thriving, dragon, cow, horse, rat, butterfly. Such as text or design changes. Wonderful interesting, amazing!In concerts, theatrical performances, and all kinds of competitions, waving glow sticks can show all the features you need on the text, symbols, images, etc., can greatly the active atmosphere, mobilize the audience mood. Imagine, when you are in the hands of the glow stick show \“XXX\“, or when the words \“I love you\“, even if you can't communicate with hearts idol face to face, he could feel the passion from you.\“Digital shake stick\“ use high quality engineering plastic, light quality, no pollution, high impact resistance. And graphics can be repeatedly updated, the power supply section use 3 AAA batteries (7), more convenient, more general, more environmental protection!\“Digital shake stick\“ with human body engineering streamline design, perfect the rounded transition, in the rapid movement and protect your hands. Products with hand rope, prevent the accident of shakingKeywords ：single-chip microcomputer ；Shake LED ；Mercury switch ；LED2015 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）51 緒論1.1 研究背景 隨著人們物質(zhì)生活水平的提高，人們對(duì)精神生活的追求也愈加強(qiáng)烈，對(duì)信息的渴求已成為了人們必不可少的需要，更加簡(jiǎn)捷與新穎的信息傳遞方式無(wú)疑會(huì)給人們帶來(lái)耳目一新的感受。而現(xiàn)代工具務(wù)求簡(jiǎn)捷化、便攜化，因此，搖動(dòng)顯示裝置的到來(lái)，必將會(huì)給人們帶來(lái)一種新的方便的文化傳遞方式。 “搖動(dòng)顯示裝置” ，俗稱“搖搖棒” ，是基于人的視覺(jué)暫留原理，通過(guò)分時(shí)刷新 16 個(gè)發(fā)光二極管來(lái)顯示輸出文字或圖案等信息的顯示裝置。輸出信號(hào)頻率的控制通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，用搖動(dòng)傳感器檢測(cè)當(dāng)前搖動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)行搖動(dòng)時(shí)，由于人的視覺(jué)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(jué)平面，在視覺(jué)平面內(nèi)的二極管通過(guò)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)到在該目的。[2]目前 LED搖搖棒的優(yōu)勢(shì)。目前研發(fā)生產(chǎn) LED搖搖棒具有的優(yōu)勢(shì)如下：1、市場(chǎng)比較大，經(jīng)過(guò)外觀設(shè)計(jì)做成一根棒狀產(chǎn)品，搖一搖就會(huì)出現(xiàn)精美的圖案或者文字，具有很強(qiáng)的娛樂(lè)性。2、低廉的成本。由于產(chǎn)品所用到的材料相對(duì)比較便宜，因此這些產(chǎn)品的價(jià)格定得低，具有非常強(qiáng)大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的。3、這種設(shè)計(jì)的軟件可拓展性能強(qiáng)大，以后拓展可通過(guò) USB接口連接線對(duì)顯示內(nèi)容進(jìn) 行編輯和更換的功能。未來(lái)，將可能實(shí)現(xiàn)圖象與音樂(lè)自主相結(jié)合的功能等等，前景廣闊。LED搖搖棒則很好地來(lái)利用了人們眼睛的視覺(jué)暫留性。運(yùn)用最新專利電子技術(shù)研制而成的線陣 LED運(yùn)動(dòng)成像的高科技產(chǎn)品。LED 搖搖棒是在人手晃動(dòng)到比一樣的位置的時(shí)候，而讓置于一條直線上的 LED來(lái)顯示二維圖像的不同的列，并且利用人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)圖形掃描顯示[2]。頻率的控制通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，用 16個(gè)發(fā)光二極管進(jìn)行不同頻率的亮滅刷新。當(dāng)進(jìn)行搖動(dòng)時(shí)，由于人的視覺(jué)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(jué)平面，在視覺(jué)平面內(nèi)的二極管通過(guò)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(jué)平面上傳達(dá)信息的作用。具體地說(shuō)，已知搖搖棒從一側(cè)擺動(dòng)到另一側(cè)所需的時(shí)間是 0.8秒，把 0.8秒分成 64份，每一列的圖形顯示時(shí)間為 0.0125秒。每一列對(duì)應(yīng)兩八位的字節(jié)，16 位字節(jié)對(duì)應(yīng) 16個(gè) LED發(fā)光二極管，然后在這每一份的時(shí)間里顯示圖形的相應(yīng)一列，則可以得到完整的圖形顯示[3]。人們對(duì)搖搖棒的認(rèn)識(shí)應(yīng)該是取決于玩具搖搖棒，在 2014年中國(guó)隊(duì)搖搖棒市場(chǎng)做了一次調(diào)查，具體內(nèi)容數(shù)據(jù)顯示在《2014 年中國(guó) LED數(shù)碼搖搖棒市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告》中。他是2015 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）6LED數(shù)碼搖搖棒市場(chǎng)深入廣泛調(diào)研基礎(chǔ)上，利用其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)而完成的最新報(bào)告。報(bào)告通過(guò)科學(xué)的統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)模型分析和定性定量研究預(yù)測(cè)等方法對(duì) LED數(shù)碼搖搖棒市場(chǎng)的現(xiàn)狀進(jìn)行全面調(diào)研及深度分析，重點(diǎn)突出產(chǎn)品現(xiàn)狀調(diào)研及分析，主要包括：行業(yè)現(xiàn)狀、生產(chǎn)調(diào)研、消費(fèi)調(diào)研、銷售渠道分析、競(jìng)爭(zhēng)調(diào)研、進(jìn)出口市場(chǎng)調(diào)研、上下游市場(chǎng)調(diào)研、細(xì)分市場(chǎng)調(diào)研等。該報(bào)告為企事業(yè)客戶提供充分的市場(chǎng)信息及準(zhǔn)確的調(diào)研分析，對(duì)其制定市場(chǎng)策略、企業(yè)戰(zhàn)略、投資決策、并購(gòu)重組等經(jīng)營(yíng)投資活動(dòng)提供權(quán)威、客觀、可靠的依據(jù)。因?yàn)榇藞?bào)告須付費(fèi)才可以查看，所以我只能在論文中大致介紹一下，并不能查看其具體內(nèi)容。如其他人有興趣可以前往電子檔案查看[4]。網(wǎng)絡(luò)上關(guān)于搖搖棒的介紹大致相同，并沒(méi)有多少種特色介紹，對(duì)搖搖棒感興趣的同學(xué)可以嘗試自己動(dòng)手制作一個(gè)，其中的樂(lè)趣就會(huì)自己明了。而以下文字，圖片等就是在我自己親手制作一個(gè)搖搖棒的過(guò)程中總結(jié)，踐取出來(lái)的。1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀目前 LED搖搖棒的優(yōu)勢(shì)。搖搖棒課顯示的內(nèi)容有：中文，英文，日文，韓文，圖案等。顯示內(nèi)容可設(shè)計(jì)成單色顯示，雙基色顯示，一根棒課存儲(chǔ)，顯示多幅文字可圖案。目前研發(fā)生產(chǎn)的 LED搖搖棒具有如下優(yōu)勢(shì)：1,在控制模塊上，設(shè)計(jì)了 USB接口。2.LED搖搖棒，采用專利驅(qū)動(dòng)技術(shù)， ，具有搖晃速凍自適應(yīng)系統(tǒng)。根據(jù)使用者搖晃速度自動(dòng)調(diào)整顯示速度。無(wú)論搖晃的速度快或慢，圖像始終顯示穩(wěn)定。3.在 LED搖搖棒的手握部分，設(shè)計(jì)成手柄，更加的人性化。并且使得使用過(guò)程中，顯示內(nèi)容的定位更加的精確。4.這種設(shè)計(jì)的軟件可拓展性能強(qiáng)大，現(xiàn)今拓展了課通過(guò) USB接口連線對(duì)顯示內(nèi)容進(jìn)行編輯和更換的功能，未來(lái)，將可能實(shí)現(xiàn)圖案與音樂(lè)自主相結(jié)合的功能等。1.3 研究目的與意義LED搖搖棒利用的是人眼的視覺(jué)暫留特性制作而成，LED 發(fā)光管作為畫面每一列的顯示，搖晃起到了掃描的作用，人眼的視覺(jué)暫留現(xiàn)象使得看到的是一幅完整的畫面。然而，它也有它的不足之處：1.在 LED顯示模塊中，如果 LED燈的數(shù)量過(guò)少，在顯示時(shí)就會(huì)導(dǎo)致在顯示文字時(shí)分辨率降低，從而在顯示文字或圖像時(shí)分辨率過(guò)低[5]。2015 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）72.搖搖棒在搖晃過(guò)程中，如果顯示的文字，圖像等信息左右不對(duì)稱，在回掃的過(guò)程中如果繼續(xù)顯示圖像信息的話可能出現(xiàn)反向重影的現(xiàn)象，導(dǎo)致圖像或信息顯示錯(cuò)誤。1.4 本章小結(jié) 該章節(jié)主要是對(duì) LED搖搖棒設(shè)計(jì)做一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)和任務(wù)分布并且對(duì)可能遇到的問(wèn)題給予解答。先如下給出解決方法。1.對(duì)于顯示模塊中，LED 燈的數(shù)量太少導(dǎo)致的問(wèn)題?？梢栽谥谱鞯倪^(guò)中，適當(dāng)?shù)脑黾?LED燈的數(shù)量。比如，通常我們是使用的是 16或者 32個(gè) LED發(fā)光二極管。但是如果需要 64或者 128個(gè) LED發(fā)光二極管，那就得通過(guò)單片機(jī)外接譯碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)了。 2．對(duì)于重影問(wèn)題，可用水銀開(kāi)關(guān)或者慣性開(kāi)關(guān)解決的。搖搖棒在搖動(dòng)時(shí)，通過(guò)水銀開(kāi)關(guān)自身的重力作用，只能在朝某一方向搖動(dòng)時(shí)電路才會(huì)接通，同時(shí)也才會(huì)顯示圖形，文字等信息；在反向回掃過(guò)程中開(kāi)關(guān)自動(dòng)關(guān)閉，LED 就不顯示內(nèi)容，所以可以通過(guò)接一只水銀開(kāi)關(guān)來(lái)控制，使搖搖棒從左向右搖動(dòng)時(shí)將內(nèi)容清晰的顯示出來(lái)[6]。 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)要求本文通過(guò)研究和設(shè)計(jì)一個(gè)利用事先編好程序來(lái)控制 16 個(gè) LED 發(fā)光二極管，并配合左右手的搖晃來(lái)顯示字符和簡(jiǎn)易圖形的電子裝置（簡(jiǎn)稱為“搖搖棒” ） ，來(lái)傳遞有趣的信息。此裝置利用 AT89C51 單片機(jī)對(duì)發(fā)光二極管陣列進(jìn)行控制。用滾珠開(kāi)關(guān)檢測(cè)當(dāng)前搖動(dòng)狀態(tài)，單片機(jī)控制 16 只發(fā)光二極管進(jìn)行不同頻率的亮滅刷新，則只需要搖動(dòng)就可以可顯示輸出文字及圖案等信息，從而達(dá)到在該視覺(jué)平面上傳達(dá)信息的作用[7]。2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案1.設(shè)計(jì)目的本次設(shè)計(jì)制作的是一個(gè)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)。 通過(guò)本次設(shè)計(jì)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì) MCS-51單片機(jī)的深刻理解，提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力。2.設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè) 16只高亮度 LED發(fā)光二極管構(gòu)成的搖搖棒，通過(guò)單片機(jī)編程配合手的左右2015 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）8搖晃就可呈現(xiàn)一幅完整的畫面，可以顯示“老師好我是電氣 2班郭樹(shù)新” 。3.設(shè)計(jì)思路本系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)一個(gè) LED顯示棒且需要有按鍵進(jìn)行內(nèi)容切換，它主要是由中央控制部分，LED 驅(qū)動(dòng)部分，LED 顯示部分以及電源部分組成，如圖所示圖 2-1單片機(jī)將提取的字模進(jìn)行存儲(chǔ)，當(dāng)接收到按鍵輸入的指令時(shí)單片機(jī)就將相應(yīng)的字模代碼通過(guò) I/O口輸出，使 LED燈點(diǎn)亮，利用視覺(jué)暫留原理最終使圖案完整的顯示在擺動(dòng)的顯示屏中[8]。1. LED燈的選擇：傳統(tǒng) LED發(fā)光二極管。顏色多樣，在可以同樣顯示圖案的前提下使用它更為經(jīng)濟(jì)。2. 外部中斷信號(hào)產(chǎn)生方式：通過(guò)外部中斷可以控制數(shù)據(jù)開(kāi)始傳輸?shù)臅r(shí)刻。選擇好外部中斷來(lái)源是本次制作的難點(diǎn)及重點(diǎn)。使用慣性開(kāi)關(guān)。通過(guò)搖晃使得慣性開(kāi)關(guān)的擺桿與焊接的左右兩個(gè)觸點(diǎn)接觸，利用這種接觸產(chǎn)生的電平變化來(lái)觸發(fā)中斷，結(jié)合軟件控制顯示，制作簡(jiǎn)單，使用方便。3. 抗重影方案的選擇：使用外部中斷控制數(shù)據(jù)傳輸時(shí)刻。外部中斷信號(hào)由慣性開(kāi)關(guān)產(chǎn)生，觸發(fā)方式為下降沿觸發(fā)。慣性開(kāi)關(guān)左右兩邊的觸點(diǎn)分別與單片機(jī)兩個(gè)外部中斷接口相連，默認(rèn)為高電平，搖動(dòng)的擺桿接地。慣性開(kāi)關(guān)處于不同位置進(jìn)入不同的中斷，從而決定何時(shí)送數(shù)據(jù)。該方案簡(jiǎn)單易行，可以保證數(shù)據(jù)是單程傳輸?shù)?，避免了重影。不搖動(dòng)時(shí)把慣性開(kāi)關(guān)處在左邊就可以使 LED棒熄滅，可以達(dá)到省電的效果。2.3 本章小結(jié)2015 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）9該章主要對(duì)搖搖棒的系統(tǒng)設(shè)計(jì)作了簡(jiǎn)單但系統(tǒng)的介紹，對(duì)其設(shè)計(jì)目的，設(shè)計(jì)要求及其思路做了充足的闡述。并且給出了一個(gè)粗略框圖以便形象充分的展示搖搖棒的制作原理。 3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3．1 51 單片機(jī)簡(jiǎn)介20世紀(jì)以來(lái)，單片機(jī)的發(fā)展非常的迅速，世界上一些著名的廠商投放市場(chǎng)的產(chǎn)品就有幾十個(gè)系列，數(shù)百個(gè)品種。盡管各個(gè)公司生產(chǎn)的單片機(jī)品種很多，我國(guó)使用最多的還是 Inter公司的 MCS-51系列及其兼容單片機(jī)。包括三個(gè)基本型 8031,8051,8751。其都具有品種全，兼容性強(qiáng)，性價(jià)比高等特點(diǎn)。成為應(yīng)用最廣泛的 8位單片機(jī)。其代表型號(hào)是ATMEL公司的 AT89系列，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)之中。其基本功能如下：·微處理器（CPU）·數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）·程序存儲(chǔ)器（4KB Flash ROM）·21個(gè)專用寄存器·2個(gè) 16位定時(shí)器|計(jì)數(shù)器 ·一個(gè)全雙工串行通信口·外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址空間為 64kB·外部程序存儲(chǔ)器尋址空間為 64kB·邏輯操作位尋址功能·雙列直插 40PinDIP封裝·單一+5V 電源供電CPU：包括運(yùn)算器和控制器兩大部分，變企鵝增加了面向控制的位處理功能；RAM：用以存放可以讀寫的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)；ROM：用來(lái)存儲(chǔ)程序，如果片內(nèi)程序存儲(chǔ)容量不夠，片外最多可外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器至 64KB；I/O口：用作輸入同時(shí)也可用作輸出。共四個(gè)八位串行口。 ；T/C：兩個(gè)定時(shí)/記數(shù)器，既可以工作在定時(shí)模式，也可以工作在記數(shù)模式；5個(gè)中斷源，2 個(gè)中斷優(yōu)先權(quán)；一個(gè)全雙串行口，具有四種工作方式?？捎谜Z(yǔ)串行通信；擴(kuò)展并行 I\O口；片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，石英晶體和微調(diào)電容需要外接。2015 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）1051單片機(jī)最小系統(tǒng)如下圖 3-1所示圖 3-1 單片機(jī)最小系統(tǒng)3.2LED燈的簡(jiǎn)介二極管又稱晶體二極管,通稱 LED。下圖 3-2是發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)圖：圖 3-2 發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)圖當(dāng)單片機(jī)的 P1和 P2的十六個(gè)口輸出低電平時(shí)，LED 燈的陰極就是低電平，在水銀開(kāi)關(guān)的作用下，5V 的電壓加到 LED的陽(yáng)極，LED 就有電流通過(guò)，這樣就能發(fā)光。當(dāng)單片機(jī)的 P1和 P2口有高電平輸出時(shí)，LED 的兩端就是高電平，雖然有小的電壓差，但是小的電壓差產(chǎn)生的電流是無(wú)法驅(qū)動(dòng) LED燈發(fā)光的。一般 LED的驅(qū)動(dòng)電壓要有 1.5V以上，電流要在 200mA以上，不同的 LED的驅(qū)動(dòng)電壓和電流是不同的。發(fā)光二極管是由 P，N 型半導(dǎo)體組成的晶片，發(fā)光原理為注入式的二極管叫發(fā)光二極發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)2015 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）11管，即 LED。 當(dāng)它兩端加上正向電壓，即為正向工作狀態(tài)時(shí)，當(dāng)電流從二極管陽(yáng)極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，電流強(qiáng)弱不同光線不同，3.3基本原理與硬件電路設(shè)計(jì)16只 LED發(fā)光管的硬件電路如下圖所示。其硬件電路如圖 3-3所示：EA/VP 31X119 X218RESET9RD17 WR16INT012 INT113T014 T115P10/T1 P11/T2P123 P134P145 P156P167 P178P00 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 33P07 32P20 21P2122P22 23P23 24P2425P25 26P26 27P2728PSEN 29ALE/P 30TXD11 RXD10GND20Vcc 40STC89C51/52C110ufS1VCCC330pC230p Y112MHZVCCS11 2關(guān)關(guān)關(guān)2VCCLED8LED2LED1LED5LED7LED3LED4LED6R110KLED16LED10LED9LED13LED15LED11LED12LED14R21KVCCVCC1 2關(guān)關(guān)關(guān)1- -+ +D14007LED0ZD關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)R310KVCC圖 3-3 系統(tǒng)硬件圖因?yàn)橄到y(tǒng)電源為 5V，所以在下載程序調(diào)試是必要的，用以確保電壓為 5V電，51 單片機(jī)作為主控制器，P1，P2 口接有 16只高亮度的 LED以共陽(yáng)的方式連接,當(dāng)單片機(jī)輸出低電平時(shí)，LED 燈就會(huì)被點(diǎn)亮。P1，P2 口上拉電阻是不能少的。系列 LED普通終端 D1,二極管將產(chǎn)生一些壓力下降,下降的原因是用來(lái) LED不能承受高電壓,測(cè)試時(shí)通過(guò) LED燈的電壓 3 v左右,屬于安全范圍的負(fù)擔(dān)得起的。（1）LED 顯示模塊首先，我們根據(jù) LED點(diǎn)陣屏的顯示原理：LED 點(diǎn)陣的行線上加載掃描選通信號(hào)。列線上為數(shù)據(jù)輸入，當(dāng)行線上有一個(gè)負(fù)脈沖選通信號(hào)時(shí)，列端思維數(shù)據(jù)中為“1”的發(fā)光二極2015 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）12管導(dǎo)通點(diǎn)亮。顯示采用逐行掃描方式，數(shù)據(jù)端不斷輸入數(shù)據(jù)，行掃描按順序逐行選通，掃描一個(gè)周期產(chǎn)生一幀畫面。這一次,LED 顯示屏設(shè)計(jì)原則和堅(jiān)持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸 LED點(diǎn)陣顯示相似。你可以把 LED顯示屏看成 LED點(diǎn)陣屏的。為了明確模式顯示,我們使用 16 LED它們排成一行,這相當(dāng)于整個(gè)屏幕×16 行 1列在開(kāi)始時(shí)。當(dāng)我們使用相同的數(shù)據(jù)傳輸線發(fā)送數(shù)據(jù),列掃描。在擺動(dòng)過(guò)程中我們點(diǎn)燃列不會(huì)很快消失,但是隨著擺動(dòng)的方向繼續(xù)前進(jìn),只是移動(dòng)的速度比視覺(jué)殘留在最短的時(shí)間內(nèi)展示不會(huì)消失,因此,一個(gè)模式,它可以“擺”出來(lái)了。 。（2）元件清單：1. 3*25萬(wàn)用板2. 1n4007二極管3. 晃動(dòng)開(kāi)關(guān)4. 1k電阻5. 10k電阻*26. 40腳座7. STC89c518. 10uf電容9. 30pf電容*210. 按鍵11. 撥動(dòng)開(kāi)關(guān)12. 12m晶振13. 5mm紅 Led*1614. 5mm黃 Led15.導(dǎo)線若干16.焊錫若干17.兩節(jié) 5號(hào)電池盒*24系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1主程序該搖搖棒的主程序流程圖如下：2015 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）13圖 4-1系統(tǒng)流程圖系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，程序在內(nèi)部初始化運(yùn)行，外部中斷也即將開(kāi)始。當(dāng)晃動(dòng)到之前設(shè)定好的位置時(shí)，外部中斷會(huì)被開(kāi)關(guān)觸發(fā)，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間延時(shí)后開(kāi)始顯示。當(dāng)顯示屏顯示此次程序已執(zhí)行完畢并且返回到主程序頁(yè)面，那么下一輪周期即將到來(lái)。5聯(lián)調(diào)與測(cè)試5.1硬件調(diào)試1、檢查電路：無(wú)論哪個(gè)組裝好的電子電路，在通電之前，都一定要仔細(xì)檢查電路的接線是否有誤。仔細(xì)的對(duì)照電路原理圖，按照特定的次序逐步逐級(jí)一一對(duì)應(yīng)檢查，油漆需要注意的是，電源有沒(méi)有可能出現(xiàn)錯(cuò)誤，電源和地之間是否有短路情況，二極管又沒(méi)有可能接反了，電解電容的極性也是有可能弄錯(cuò)的，當(dāng)然還包括集成電路和晶體管的引腳，元器件得仔細(xì)查看它的焊點(diǎn)是否足夠牢固等。 2、通電觀察：在給元器件接通電源之前，一定要把電源電壓數(shù)值調(diào)試好，仔細(xì)檢查電路板電源端是否有故障，例如短路斷路什么的。若一切正常，就可以接通了。電源一2015 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）14經(jīng)接通，必須要趕快去測(cè)試它的特征，想波形啊，數(shù)據(jù)啊什么的稍后可以再測(cè)，首要的是觀察接通后元器件有沒(méi)有不正?，F(xiàn)象，如冒煙、異常氣味、放電的聲光、元器件發(fā)燙等。如果有應(yīng)要立即關(guān)斷電源，只有等故障排除后才可重新接通電源。。 3、靜態(tài)調(diào)試：驚醒靜態(tài)調(diào)試，不急著加輸入信號(hào)，先測(cè)量各支路的電流電壓值在不在可承受范圍內(nèi)。電壓可以直接用萬(wàn)用表測(cè)量。測(cè)量電流的話會(huì)有以下辦法，1，若電路在pcb版上有測(cè)試用的點(diǎn)，直接用萬(wàn)用表測(cè)量就行了，然后再把中斷點(diǎn)用補(bǔ)充完整就好了。2，若沒(méi)有，就測(cè)量直流電壓，再根據(jù)電阻值大小計(jì)算電流大小[9]。5.2軟件調(diào)試1、在字模選取時(shí)，字模走向，點(diǎn)陣格式等方面選取不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致顯示出的圖像，文字信息等不完整或不能顯示；那么，字模的選取方面，點(diǎn)陣格式，字模走向等的選擇必須與硬件電路中的一一對(duì)應(yīng)。 2、在軟件設(shè)計(jì)程序編程時(shí)，延時(shí)子程序設(shè)計(jì)的時(shí)間長(zhǎng)短會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。時(shí)間設(shè)的太長(zhǎng)，在搖晃過(guò)程中，LED發(fā)光二極管點(diǎn)亮的速度會(huì)很慢，致使在使用過(guò)程中左右搖晃的頻率，幅度會(huì)很大，畫面就不容易顯示或者不清晰，只出現(xiàn)部分畫面等情況；時(shí)間設(shè)的太短，LED發(fā)光二極管點(diǎn)亮的速度會(huì)很快，那么搖晃過(guò)程中，甚至有些應(yīng)該亮的頻率比較高的二極管根本來(lái)不急點(diǎn)亮，那么在人眼看來(lái)，那些二極管根本就沒(méi)點(diǎn)亮。因此，在設(shè)置延時(shí)子程序時(shí)間的問(wèn)題上，要計(jì)算出單向甩出搖搖棒所需的具體時(shí)間。這樣，LED燈亮的速度才會(huì)適中，致使演示效果完好。5.3系統(tǒng)實(shí)物圖靜態(tài)實(shí)物圖：2015 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）15動(dòng)態(tài)實(shí)物圖：5.4本章小結(jié)本章為此設(shè)計(jì)的最系統(tǒng)最詳細(xì)最直觀的一個(gè)章節(jié)，算是此次設(shè)計(jì)接近尾聲。此次設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用了字模轉(zhuǎn)換軟件，同時(shí)查閱大量相關(guān)資料，（包括查閱相關(guān)書(shū)籍和網(wǎng)上的資料）來(lái)獲得得一些相關(guān)信息。在設(shè)計(jì)方面，采用了在變量自加的原理，在經(jīng)過(guò)逐個(gè)讀取的方法來(lái)顯示要顯示的內(nèi)容。結(jié)論與展望在王老師和陳老師的指導(dǎo)下，通過(guò)一段時(shí)間完成了搖搖棒的設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)以水銀開(kāi)關(guān)和單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用為背景，介紹了以單片機(jī)為核心顯示設(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)顯示進(jìn)行實(shí)例化，設(shè)計(jì)一個(gè)LED搖動(dòng)顯示器來(lái)顯示文字、圖像等信息。掌握利用51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(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。 最后還得出以下幾點(diǎn)： 在做設(shè)計(jì)前去了解一些相關(guān)的知識(shí)、材料、方法等是可以避免許多沒(méi)有必要的麻煩的，只要一步一個(gè)腳印就不需要“從頭再來(lái)”。 2015 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）16剛開(kāi)始準(zhǔn)備論文設(shè)計(jì)時(shí)一點(diǎn)頭緒都沒(méi)有，對(duì)于理論知識(shí)學(xué)習(xí)不夠扎實(shí)的我深感知識(shí)的不夠，便重拾教材對(duì)知識(shí)系統(tǒng)而全面進(jìn)行了梳理，最終可以相對(duì)嫻熟的理解使用初始理論知識(shí)，并且可以進(jìn)一步的舉一反三學(xué)習(xí)的更加深刻。 想當(dāng)初沒(méi)有一點(diǎn)思路，誠(chéng)如舉步維艱。對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行梳理掌握之后，真是茅塞頓開(kāi)，思路如泉涌。頓時(shí)領(lǐng)悟到，原來(lái)思路就是出路啊。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我學(xué)會(huì)了編寫簡(jiǎn)單程序，如何快速的焊接pcb板，鍛煉了我的自動(dòng)手工能力，為日后學(xué)習(xí)工作做了充足的鋪墊。2015 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）17致謝能完成此篇論文，我一人之力是不太可能的，更需要感謝在此期間給予我很大幫助與鼓勵(lì)的王俊杰老師，陳曉婷老師以及我的同學(xué)楊威，田震等。借此機(jī)會(huì)，我要向他們說(shuō)聲謝謝，感謝他們的無(wú)私幫助。作者：郭樹(shù)新2015 年 3 月 15 日2015 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）18參考文獻(xiàn)[1] 旋轉(zhuǎn)型搖搖棒的制作_百度學(xué)術(shù)http://xueshu.baidu.com/s?wd=%E6%97%8B%E8%BD%AC%E5%9E%8B%E6%91%87%E6%91%87%E6%A3%92%E7%9A%84%E5%88%B6%E4%BD%9C[2] 付莉 基于 FPGA的多功能 LED控制器設(shè)計(jì) 《吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào)》 ，2013 年第 30卷第11期 - 萬(wàn)方[3] 劉玉, 張秀林, 安然. LED搖搖棒的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)[J]. 電子測(cè)試, 2013, (3):65-66. DOI:10.3969/j.issn.1000-8519.2013.03.020.[4] 2013年版中國(guó)保稅區(qū)行業(yè)市場(chǎng)研究報(bào)告_央視網(wǎng)友 8w9g4a0的博客_央視網(wǎng)博客_央視網(wǎng) http://blog.cntv.cn/31113785-4487450.html[5] 付莉 基于 FPGA的多功能 LED控制器設(shè)計(jì) 《吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào)》 ，2013 年第 30卷第11期 - 萬(wàn)方[6] 付莉 基于 FPGA的多功能 LED控制器設(shè)計(jì) 《吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào)》 ，2013 年第 30卷第11期 - 萬(wàn)方[7] 魏雅. 基于單片機(jī)的 LED搖搖棒的研究[J]. 電子測(cè)試, 2013, (9).[8] 劉玉,王浩全. LED 搖搖棒的單片機(jī)實(shí)現(xiàn).[R]中北大學(xué)動(dòng)態(tài)測(cè)試重點(diǎn)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室2015 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）19附錄 A：系統(tǒng)原理圖EA/VP 31X119 X218RESET9RD17 WR16INT012 INT113T014 T115P10/T1 P11/T2P123 P134P145 P156P167 P178P00 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 33P07 32P20 21P2122P22 23P23 24P2425P25 26P26 27P2728PSEN 29ALE/P 30TXD11 RXD10GND20Vcc 40STC89C51/52C110ufS1VCCC330pC230p Y112MHZVCCS11 2關(guān)關(guān)關(guān)2VCCLED8LED2LED1LED5LED7LED3LED4LED6R110KLED16LED10LED9LED13LED15LED11LED12LED14R21KVCCVCC1 2關(guān)關(guān)關(guān)1- -+ +D14007LED0ZD關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)R310KVCC2015 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）20附錄 B：系統(tǒng)實(shí)物圖2015 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）21附錄 C：系統(tǒng)源程序系統(tǒng)源程序如下：#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int //宏定義#define KEY P3_7 //定義畫面切換按鍵uchar KY; //KY 作用在后面說(shuō)明 uchar disp; //顯示漢字指針uchar pic=0,num=0; //pic 為按鍵次數(shù)；num 為中斷次數(shù)unsigned char code hanzi[] = {0x20,0x10,0x20,0x08,0x24,0x04,0x24,0x02,0x24,0x3F,0x24,0x45,0xBF,0x44,0x64,0x44,0x24,0x42,0x34,0x42,0x28,0x42,0x24,0x41,0x22,0x78,0x20,0x00,0x20,0x00,0x00,0x00,/*“老“,0*/0x00,0x00,0xFC,0x87,0x00,0x40,0x00,0x30,0xFF,0x0F,0x00,0x00,0x02,0x00,0xE2,0x1F,0x22,0x00,0x22,0x00,0xFE,0xFF,0x22,0x08,0x22,0x10,0xE2,0x0F,0x02,0x00,0x00,0x00,/*“師“,1*/0x10,0x40,0x10,0x22,0xF0,0x15,0x1F,0x08,0x10,0x16,0xF0,0x61,0x00,0x00,0x80,0x00,0x82,0x40,0x82,0x80,0xE2,0x7F,0x92,0x00,0x8A,0x00,0x86,0x00,0x80,0x00,0x00,0x00,/*“好“,2*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*“ “,0*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*“ “,1*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*“ “,0*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*“ “,1*/0x20,0x00,0x24,0x08,0x24,0x48,0x24,0x84,0xFE,0x7F,0x23,0x02,0x22,0x41,0x20,0x40,0x20,0x20,0xFF,0x13,0x20,0x0C,0x22,0x14,0x2C,0x22,0xA0,0x41,0x20,0xF8,0x00,0x00,/*“我“,4*/0x00,0x81,0x00,0x41,0x00,0x21,0x7F,0x1D,0x49,0x21,0x49,0x41,0x49,0x81,0x49,0xFF,0x49,0x89,0x49,0x89,0x49,0x89,0x7F,0x89,0x00,0x89,0x00,0x81,0x00,0x81,0x00,0x00,/*“是“,5*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*“ “,0*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*“ “,1*/0x00,0x00,0x00,0x00,0xF8,0x1F,0x88,0x08,0x88,0x08,0x88,0x08,0x88,0x08,0xFF,0x7F,0x88,0x88,0x88,0x88,0x88,0x88,0x88,0x88,0xF8,0x9F,0x00,0x80,0x00,0xF0,0x00,0x00,/*“電“,6*/0x20,0x00,0x10,0x00,0x4C,0x00,0x47,0x00,0x54,0x00,0x54,0x00,0x54,0x00,0x54,0x00,0x54,0x00,0x54,0x00,0x54,0x00,0xD4,0x0F,0x04,0x30,0x04,0x40,0x00,0xF0,0x00,0x00,/*“氣“,7*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*“ “,1*/0x00,0x00,0x70,0x30,0x08,0x28,0x08,0x24,0x08,0x22,0x88,0x21,0x70,0x30,0x00,0x00,/*“2“,8*/2015 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）220x84,0x10,0x84,0x30,0xFC,0x1F,0x84,0x08,0x84,0x88,0x00,0x42,0xF8,0x21,0x00,0x18,0xFF,0x07,0x00,0x00,0x84,0x20,0x84,0x20,0xFC,0x3F,0x84,0x20,0x84,0x20,0x00,0x00,/*“班“,9*/0x04,0x10,0x74,0x11,0x54,0x51,0x55,0x91,0x56,0x7D,0x54,0x0B,0x74,0x09,0x04,0x08,0x00,0x00,0xFE,0xFF,0x02,0x08,0x22,0x10,0xDA,0x08,0x06,0x07,0x00,0x00,0x00,0x00,/*“郭“,10*/0x10,0x06,0x90,0x01,0xFF,0xFF,0x90,0x00,0x10,0x21,0x24,0x10,0xC4,0x0C,0x04,0x03,0xFC,0x1C,0x00,0x00,0x90,0x00,0x10,0x43,0x10,0x80,0xFF,0x7F,0x10,0x00,0x00,0x00,/*“樹(shù)“,11*/0x40,0x20,0x44,0x12,0x54,0x4A,0x65,0x82,0xC6,0x7F,0x64,0x02,0x54,0x0A,0x44,0x92,0x00,0x60,0xFC,0x1F,0x44,0x00,0x44,0x00,0xC4,0xFF,0x42,0x00,0x40,0x00,0x00,0x00,/*“新“,12*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*“ “,0*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*“ “,1*/};/*****函數(shù)聲明*****/void display1_ltor(void);void display2_ltor(void);void display2_rtol(void);void display3(void);void display4(void);/*****n（us）延時(shí)子程序*****/void DelayUs(uint N){uint x;for(x=0; x4){disp++;num=0;} //12 個(gè)漢字分為 3 次顯示完（每次顯示 4 個(gè)） ，每中斷 4 次切換if(disp=4)disp=0;DelayUs(5000); //此處延時(shí)時(shí)間依各硬件差別而各不相同，試著調(diào)整使得顯示內(nèi)容居中即可for(i=0;i3)pic=0;}}/*****END*****/