51單片機搖搖棒制作資料，包含c代碼PCB原理圖與設計報告

ID:372376 · 發(fā)表于 2018-7-16 10:50

非常簡單，而且比較有意思，適合初學者學習

單片機原理與應用
課程設計報告

作品名稱：基于STC89C52的16LED搖搖棒
目錄

一、作品說明2
二、系統(tǒng)總體設計4
三、硬件設計6
四、軟件設計7
五、系統(tǒng)調(diào)試與分析8
六、課程作品制作體會11

基于STC89C52的16LED搖搖棒設計

一、作品說明

搖搖棒是如今流行的一種玩具，在各種聚會、節(jié)日中均見得到它的身影。本設計也追隨著搖搖棒的原理，利用人眼的視覺暫留特性，通過STC89C52單片機對16只高亮度LED發(fā)光二極管進行控制，配合手的左右搖晃就可呈現(xiàn)一幅完整的畫面。

該搖搖棒具有如下功能：

顯示 “神奇魔幻”；
顯示 “搖搖棒！”；

可以通過開關實現(xiàn)轉(zhuǎn)換，輪流顯示并循環(huán):

顯示 “心”心形圖案；
顯示 “o(∩_∩)o”圖案；

5) 顯示 “LOVE”；

具體實物圖如下：

二、系統(tǒng)總體設計

1、總體方案比較與論證

所謂的“搖搖棒”，其實就是一個循環(huán)的LED顯示，利用人的視覺滯留產(chǎn)生靜態(tài)顯示的現(xiàn)象。要實現(xiàn)這個目標，就要求延時部分做的比較小，所以采用石英晶體振蕩器。而目前能夠?qū)崿F(xiàn)這種功能的器件有很多種，不同的類型的器件也能夠很好的完成。

本作品本著方便、價格低廉的原則，采用單片機控制，由晃動開關的閉合對單片機產(chǎn)生外部中斷，從而對中斷進行采集。到達一定數(shù)量便進行圖象的轉(zhuǎn)換。整個系統(tǒng)由單片機控制模塊，開關及電源模塊和輸出顯示模塊三個部分構成。系統(tǒng)框圖如下：

2、主要部件原理

（1）單片機控制模塊

用單片機想要控制LED顯示只需要定時輸出就可以，但每個人搖動的速度不一樣，如何準確的并穩(wěn)定的變換圖案呢？這就需要用到外部中斷。將晃動開關的兩個引腳一端接單片機引腳(P3.2)，一端接GND，這樣的話，當搖棒向一邊運動時LED按照程序編輯好的規(guī)律顯示，而向另一邊運動時LED全滅，此時一個周期就會產(chǎn)生一個下跳沿的信號，信號傳遞給單片機的INT0產(chǎn)生中斷，對中斷的數(shù)量計數(shù)，當計到10時便轉(zhuǎn)換顯示的圖案，當依次顯示完后便回到初始狀態(tài)進行循環(huán)。

由于人的視覺滯留時間長達0.1s，所以在每顯示完一列LED后加入一段合適的延時，如5ms，每個字之間加入延時如15ms，這樣，我們就能看到靜態(tài)的穩(wěn)定的字，并且每個字之間是有空隙的。為了讓字能夠在空間的中部顯示，在啟動中斷顯示后延時一段合適的時間，使棒在半圓軌跡的大約1/4處開始顯示，這樣看到的字方向上才比較正。

晃動開關:

晃動開關也叫振動開關，其實都是震動開關的一種只是叫法不一樣是通過彈簧接觸導針的原理來控制電路的接通或者斷開的。

簡單來說，就如同打開或關掉電燈一樣，開關觸碰里頭的金屬板電燈就亮，離開就關，晃動開關也是利用類似的原理。利用彈簧的晃動，制造與金屬端子的觸碰或改變光線行進的路線，就能產(chǎn)生導通或不導通的效果。

系統(tǒng)設計

本系統(tǒng)包括單片機控制模塊，開關及電源模塊和輸出顯示模塊三個部分。

單片機控制模塊由Keil C進行編寫，實現(xiàn)起來簡單，主要有三部分，主程序、中斷服務部分還有字符點陣。

開關及電源模塊采用兩節(jié)電池并配合晃動開關開關使用。輸出顯示模塊采用16個LED燈，在版上一字排開。

三、硬件設計

硬件連接上用滾珠開關產(chǎn)生的電平轉(zhuǎn)換引發(fā)中斷，傳遞給單片機，再由單片機調(diào)用點陣文件輸出到LED上。

搖搖棒設計電路圖

STC89C52單片機作為控制器，在它的P0、P2口接有16只以共陽的方式連接的高亮度LED，由單片機輸出低電平點亮。串在LED公共端的二極管D18會產(chǎn)生一定的壓降，用來保護LED。S3是畫面切換開關，用于切換顯示不同內(nèi)容；S2為晃動開關。系統(tǒng)電源使用2節(jié)扭扣電池串聯(lián)6V。

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的畫面。

晃動開關的作用：棒在搖動時，只能在朝某一方向搖動時顯示，否則會出現(xiàn)鏡像字或鏡像畫面，所以通過接一只晃動開關來控制，使搖搖棒從左向右搖動時將內(nèi)容顯示出來。

軟件設計

軟件部分包括主函數(shù)程序、中斷服務程序、延時子程序以及四個顯示子程序。軟件設計流程如下：

系統(tǒng)調(diào)試與分析

主要測試單片機的工作情況，能否正常用LED顯示出各圖案，并且記錄各圖案持續(xù)的時間和穩(wěn)定顯示度以及一個循環(huán)周期所用的時間。并且檢查LED的發(fā)光亮度，使之可以明顯的分辯出來。

圖案	穩(wěn)定程序
神奇魔幻	較穩(wěn)定
搖搖棒!	較穩(wěn)定
心形	較穩(wěn)定
o(∩_∩)o	較穩(wěn)定
LOVE	較穩(wěn)定

經(jīng)過測試，當擺動的幅度和速度適當時，各個畫面均可以明顯的顯示出來。整體來說，本方案設計比較成功。

拍攝照片：

六、課程作品制作體會

通過一學期的《單片機原理與應用》課程的學習，對單片機有了一定的認識和體會。作為機械電子方向的學生，要想深入發(fā)展，尤其是對自動化感興趣的我，單片機是必須要學好的一門課程。從小喜歡敲敲打打，對制作單片機很感興趣，滿心希望能做出一個讓自己滿意的作品。

但是想起來容易做起來難，由于種種原因，我在學習、制作過程中遇到了很多的困難。首先，單片機的先修課程《微機原理》這門課，我們雖然上學期學過，但是當時掌握效果很差，所以在單片機課程開始階段，涉及到相關知識時感到很吃力，花了很多的時間去“補課”。其次，焊接的基本功不扎實，上學期雖然做過焊接收音機的實習，但是那次是在設計電路已給出、精密度較低的情況下糊里糊涂的完成的，跟這次課程設計要完成的任務差距甚大,所以也花了不少的代價去彌補基本功的不扎實。最后還有一個問題是，原機械專業(yè)及物理方面共八門考試，讓自己的復習、制作過程相當緊張，而機電院還安排了在長沙各工廠的認識實習，時間相當緊迫。我能做的就是，抓緊時間，少走彎路，提高效率。

請教了有經(jīng)驗的同學以后，我開始在網(wǎng)上搜各種相關程序和資料，根據(jù)自己的想法進行修改和整理。由于以前學過C語言，有一定的基礎，所以就不顧老師強烈推薦的匯編語言，毅然選擇用C語言設計了。相關知識理解得差不多了以后便開始設計電路。由于畫圖的軟件應用不很熟悉，又沒有經(jīng)驗，剛開始的圖又丑又亂，焊起來很是麻煩，改了又改，加上基本功的不扎實，因此燒壞了第一塊板子……沮喪之后，我請教了上屆教物的一個師兄，在他的指導下我修改并完善了線路圖，重新買了板子從頭做起。這次為了避免犯大的錯誤，我遇到?jīng)]有把握的地方認真分析，實在不會的就及時請教，一點一點踏實做起。

然而，好事多磨，就在我仔細焊接完成之后，測試的時候卻發(fā)現(xiàn)顯示的字和畫面都是反的！我又認真檢查、分析了一下，發(fā)現(xiàn)自己把S52的兩個端口搞反了，水銀開頭的方向也接反了。問題找到了，我又耐著性子，把線拆了重新焊起。一鼓作氣，終于再次把電路板焊好。這次，終于成功了！

通過此次課程作品制作，我對書本上很多以前不理解的內(nèi)容有了新的實際的認識，也把很多抽象的知識具體化了，收獲頗多。看來，很多時候我們只是讀書是遠遠不夠的，紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行，尤其是對于我們這些理工科的學生。以后的學習過程中，希望能有更多的實踐的機會。