課程設(shè)計(jì)基于的16LED搖搖棒設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告作品名稱： 基于AT89S52的16LED搖搖棒 專業(yè)班級：測控技術(shù)與儀器學(xué) 號：zhengzhongxing39姓 名：zhengzhongxing39指導(dǎo)老師：2009年6月目錄一、作品說明2二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)4三、硬件設(shè)計(jì)6四、軟件設(shè)計(jì)7五、系統(tǒng)調(diào)試與分析8六、課程作品制作體會(huì)11基于AT89S52的16LED搖搖棒設(shè)計(jì)一、作品說明搖搖棒是如今流行的一種玩具，在各種聚會(huì)、節(jié)日中均見得到它的身影。本設(shè)計(jì)也追隨著搖搖棒的原理，利用人眼的視覺暫留特性，通過AT89S52單片機(jī)對16只高亮度LED發(fā)光二極管進(jìn)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

2、有如下功能：1) 顯示 “歡迎使用神奇魔幻搖搖棒！”；2) 顯示 “o(_)o”微笑圖案；3) 顯示 心形圖案；4) 顯示 “LOVE”；5) 可以通過開關(guān)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，輪流顯示并循環(huán)。具體實(shí)物圖如下：二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)1、總體方案比較與論證所謂的“搖搖棒”，其實(shí)就是一個(gè)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(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，就要求延時(shí)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(jià)格低廉的原則，采用單片機(jī)控制，由水銀開關(guān)的閉合對單片機(jī)產(chǎn)生外部中斷，從而對中斷進(jìn)行采集。到達(dá)一定數(shù)量便進(jìn)行圖象的轉(zhuǎn)換。整個(gè)系

3、統(tǒng)由單片機(jī)控制模塊，開關(guān)及電源模塊和輸出顯示模塊三個(gè)部分構(gòu)成。系統(tǒng)框圖如下：輸出顯示LED單片機(jī)水銀開關(guān) 2、主要部件原理 （1）單片機(jī)控制模塊 用單片機(jī)想要控制LED顯示只需要定時(shí)輸出就可以，但每個(gè)人搖動(dòng)的速度不一樣，如何準(zhǔn)確的并穩(wěn)定的變換圖案呢？這就需要用到外部中斷。將水銀開關(guān)的兩個(gè)引腳一端接VCC，一端接GND，這樣的話，當(dāng)搖棒向一邊運(yùn)動(dòng)時(shí)LED按照程序編輯好的規(guī)律顯示，而向另一邊運(yùn)動(dòng)時(shí)LED全滅，此時(shí)一個(gè)周期就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)下跳沿的信號，信號傳遞給單片機(jī)的nINT0產(chǎn)生中斷，對中斷的數(shù)量計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)到10時(shí)便轉(zhuǎn)換顯示的圖案，當(dāng)依次顯示完后便回到初始狀態(tài)進(jìn)行循環(huán)。由于人的視覺滯留時(shí)間長達(dá)0.1

4、s，所以在每顯示完一列LED后加入一段合適的延時(shí)，如5ms，每個(gè)字之間加入延時(shí)如15ms，這樣，我們就能看到靜態(tài)的穩(wěn)定的字，并且每個(gè)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(dòng)中斷顯示后延時(shí)一段合適的時(shí)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。（2） 水銀開關(guān) 水銀開關(guān)，又稱傾側(cè)開關(guān)，是電路開關(guān)的一種，以一接著電極的小巧容器儲(chǔ)存著一小滴水銀，容器中多數(shù)注入惰性氣體或真空。 仔細(xì)觀察水銀開關(guān)，實(shí)際上他是一個(gè)封閉的玻璃管，里面有兩個(gè)分開著的導(dǎo)線和一段水銀球，當(dāng)玻璃管的平衡位置變化時(shí)，水銀球會(huì)來回移動(dòng)，當(dāng)水銀球移動(dòng)到兩根導(dǎo)線時(shí)，因水銀是金屬-導(dǎo)體，故電路變?yōu)橥?/p>

5、，此時(shí)接收器處于工作狀態(tài)；反之，水銀球遠(yuǎn)離兩根導(dǎo)線時(shí)為斷路，此時(shí)接收器處于非工作狀態(tài)。本設(shè)計(jì)采用震動(dòng)開關(guān)代替水銀開關(guān)，試驗(yàn)測試發(fā)現(xiàn)，水銀開關(guān)多次高頻率的接通斷開后觸點(diǎn)會(huì)氧化，容易接觸不良，因此改用下面的震動(dòng)開關(guān)。3、 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)包括單片機(jī)控制模塊，開關(guān)及電源模塊和輸出顯示模塊三個(gè)部分。單片機(jī)控制模塊由Keil C進(jìn)行編寫，實(shí)現(xiàn)起來簡單，主要有三部分，主程序、中斷服務(wù)部分還有字符點(diǎn)陣。開關(guān)及電源模塊采用5V變壓器并配合水銀開關(guān)使用。輸出顯示模塊采用16個(gè)LED燈，在版上一字排開。三、硬件設(shè)計(jì)硬件連接上用水銀開關(guān)產(chǎn)生的電平轉(zhuǎn)換引發(fā)中斷，傳遞給單片機(jī)，再由單片機(jī)調(diào)用點(diǎn)陣文件輸出到LED上。搖搖

6、棒設(shè)計(jì)電路圖AT89S52單片機(jī)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(jī)輸出低電平點(diǎn)亮。P0口處接上拉電阻RA1。串在LED公共端的二極管D1會(huì)產(chǎn)生一定的壓降，用來保護(hù)LED。K1是畫面切換開關(guān)，用于切換顯示不同內(nèi)容；S1為水銀開關(guān)。系統(tǒng)電源VCC為5V，實(shí)際使用時(shí)用3節(jié)干電池串聯(lián)4.5V即可。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。水銀開關(guān)的作用：棒在搖動(dòng)時(shí)，只能在朝某一方向搖動(dòng)時(shí)顯示，否則會(huì)出現(xiàn)鏡像字或鏡像畫面，所以通過接一只水銀開關(guān)來控制，使搖搖棒從左向右搖動(dòng)時(shí)將內(nèi)容顯示出來。

7、4、 軟件設(shè)計(jì)軟件部分包括主函數(shù)程序、中斷服務(wù)程序、延時(shí)子程序以及四個(gè)顯示子程序。軟件設(shè)計(jì)流程如下：5、 系統(tǒng)調(diào)試與分析主要測試單片機(jī)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(shí)間和穩(wěn)定顯示度以及一個(gè)循環(huán)周期所用的時(shí)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)定程序歡迎使用神奇魔幻搖搖棒較穩(wěn)定心形較穩(wěn)定笑臉較穩(wěn)定LOVE較穩(wěn)定經(jīng)過測試，當(dāng)擺動(dòng)的幅度和速度適當(dāng)時(shí)，各個(gè)畫面均可以明顯的顯示出來。整體來說，本方案設(shè)計(jì)比較成功。拍攝照片：六、課程作品制作體會(huì)通過一學(xué)期的單片機(jī)原理與應(yīng)用課程的學(xué)習(xí)，對單片機(jī)有了一定的認(rèn)識和體會(huì)。作為機(jī)械電子方向的學(xué)生，要想深入發(fā)展，

8、尤其是對自動(dòng)化感興趣的我，單片機(jī)是必須要學(xué)好的一門課程。從小喜歡敲敲打打，對制作單片機(jī)很感興趣，滿心希望能做出一個(gè)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(xué)習(xí)、制作過程中遇到了很多的困難。首先，單片機(jī)的先修課程微機(jī)原理這門課，我們雖然上學(xué)期學(xué)過，但是當(dāng)時(shí)掌握效果很差，所以在單片機(jī)課程開始階段，涉及到相關(guān)知識時(shí)感到很吃力，花了很多的時(shí)間去“補(bǔ)課”。其次，焊接的基本功不扎實(shí)，上學(xué)期雖然做過焊接收音機(jī)的實(shí)習(xí)，但是那次是在設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)要完成的任務(wù)差距甚大,所以也花了不少的代價(jià)去彌補(bǔ)基本功的不扎實(shí)。最后還有一個(gè)問題是，原機(jī)械專業(yè)及

9、物理方面共八門考試，讓自己的復(fù)習(xí)、制作過程相當(dāng)緊張，而機(jī)電院還安排了在長沙各工廠的認(rèn)識實(shí)習(xí)，時(shí)間相當(dāng)緊迫。我能做的就是，抓緊時(shí)間，少走彎路，提高效率。請教了有經(jīng)驗(yàn)的同學(xué)以后，我開始在網(wǎng)上搜各種相關(guān)程序和資料，根據(jù)自己的想法進(jìn)行修改和整理。由于以前學(xué)過C語言，有一定的基礎(chǔ)，所以就不顧老師強(qiáng)烈推薦的匯編語言，毅然選擇用C語言設(shè)計(jì)了。相關(guān)知識理解得差不多了以后便開始設(shè)計(jì)電路。由于畫圖的軟件應(yīng)用不很熟悉，又沒有經(jīng)驗(yàn)，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(shí)，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(gè)師兄，在他的指導(dǎo)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

10、避免犯大的錯(cuò)誤，我遇到?jīng)]有把握的地方認(rèn)真分析，實(shí)在不會(huì)的就及時(shí)請教，一點(diǎn)一點(diǎn)踏實(shí)做起。然而，好事多磨，就在我仔細(xì)焊接完成之后，測試的時(shí)候卻發(fā)現(xiàn)顯示的字和畫面都是反的！我又認(rèn)真檢查、分析了一下，發(fā)現(xiàn)自己把S52的兩個(gè)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(shí)際的認(rèn)識，也把很多抽象的知識具體化了，收獲頗多?？磥恚芏鄷r(shí)候我們只是讀書是遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(xué)生。以后的學(xué)習(xí)過程中，希望能有更多的實(shí)踐的機(jī)會(huì)

11、。附：一、硬件電路圖#i二、源程序nclude <AT89X52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int /宏定義#define KEY P3_0 /定義畫面切換按鍵uchar KY; /KY作用在后面說明 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)uchar code love = 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0

12、x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFE,0x3F,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xF8,0x0F,0x04,0x10,0x02,0x20,0x02,0x20,0x02,0x20,0x02,0x20,0x04,0x10,0xF8,0x0F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFE,0x07,0x00,0x08,0x00,0x10,0x00,0x20,0

13、x00,0x20,0x00,0x10,0x00,0x08,0xFE,0x07,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFE,0x3F,0x82,0x20,0x82,0x20,0x82,0x20,0x82,0x20,0x82,0x20,0x82,0x20,0x82,0x20,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*LOVE*/;uchar code loveyou = 0x00,0x00,0

14、x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x78,0x00,0xFC,0x00,0xFE,0x01,0xFE,0x03,0xFE,0x07,0xFE,0x0F,0xFE,0x1F,0

15、xFC,0x3F,0xF8,0x7F,0xFC,0x3F,0xFE,0x1F,0xFE,0x0F,0xFE,0x07,0xFE,0x03,0xFE,0x01,0xFC,0x00,0x78,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0

16、x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*心形圖案*/;uchar code hehe = 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xC0,0x01,0x40,0x01,0xC0,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0xF0,0x0F,0x08,0x10,0x04,0x20,0x00,0x00,0x00,0x00,0xF0,0x3F,0x08,0x00,0x04,0x00,0x04

17、,0x00,0x04,0x00,0x08,0x00,0xF0,0x3F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x00,0x00,0x00,0xF0,0x3F,0x08,0x00,0x04,0x00,0x04,0x00,0x04,0x00,0x08,0x00,0xF0,0x3F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x04,0x20,0x08,0x10,0xF0,0x0F,0x00,0x00,0x00,0x00,0xC0,0x01,0x40,0x01,0xC0,0x01,0x00

18、,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*呵呵o(_)o圖案*/;unsigned char code hanzi = /- 歡 - 0x04,0x10,0x34,0x08,0xC4,0x06,0x04,0x01, 0xC4,0x82,0x3C,0x8C,0x20,0x40,0x10,0x30, 0x0F,0x0C,0xE8,0x03,0x08,0x0C,0x08,0x10, 0x28,0x60,0x18,0xC0,0x00,0x40,0x0

19、0,0x00,/- 迎 - 0x40,0x00,0x42,0x40,0x44,0x20,0xC8,0x1F, 0x00,0x20,0xFC,0x47,0x04,0x42,0x02,0x41, 0x82,0x40,0xFC,0x7F,0x04,0x40,0x04,0x42, 0x04,0x44,0xFE,0x63,0x04,0x20,0x00,0x00,/- 使 - 0x40,0x00,0x20,0x00,0xF8,0xFF,0x07,0x00, 0x04,0x80,0xF4,0x43,0x14,0x45,0x14,0x29, 0x14,0x19,0xFF,0x17,0x14,0x21,0x14

20、,0x21, 0x14,0x41,0xF6,0xC3,0x04,0x40,0x00,0x00,/- 用 - 0x00,0x80,0x00,0x60,0xFE,0x1F,0x22,0x02, 0x22,0x02,0x22,0x02,0x22,0x02,0xFE,0x7F, 0x22,0x02,0x22,0x02,0x22,0x42,0x22,0x82, 0xFF,0x7F,0x02,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/- 神 - 0x08,0x01,0x88,0x00,0x49,0x00,0xEE,0xFF, 0x58,0x00,0x88,0x00,0x00,0x00,0xF8,

21、0x1F, 0x88,0x08,0x88,0x08,0xFF,0xFF,0x88,0x08, 0x88,0x08,0xFC,0x1F,0x08,0x00,0x00,0x00,/- 奇 - 0x40,0x00,0x40,0x00,0x44,0x00,0x44,0x3E, 0x64,0x12,0x54,0x12,0x4C,0x12,0x47,0x12, 0x4C,0x3F,0x54,0x42,0x74,0x80,0xC6,0x7F, 0x44,0x00,0x60,0x00,0x40,0x00,0x00,0x00,/- 魔 - 0x00,0x40,0x00,0x30,0xFE,0x8F,0x4A,0

22、x80, 0xAA,0x5F,0x9A,0x4A,0xFE,0x2A,0xAA,0x1A, 0xCB,0x0F,0xAA,0x7A,0xFE,0x8A,0x9A,0xAA, 0xAA,0x8F,0x6B,0x80,0x22,0xE0,0x00,0x00,/- 幻 - 0x80,0x20,0xC0,0x30,0xA0,0x28,0x98,0x24, 0x87,0x22,0x80,0x21,0xC4,0x30,0x04,0x60, 0x04,0x00,0x04,0x20,0x04,0x40,0x04,0x80, 0x04,0x40,0xFE,0x3F,0x04,0x00,0x00,0x00,/-

23、搖 - 0x10,0x02,0x10,0x42,0x10,0x81,0xFF,0x7F, 0x90,0x04,0x54,0x05,0xCC,0xF4,0xB4,0x44, 0x84,0x44,0xBC,0x7F,0x82,0x44,0xA2,0x44, 0x9B,0xF4,0x82,0x06,0x00,0x04,0x00,0x00,/- 搖 - 0x10,0x02,0x10,0x42,0x10,0x81,0xFF,0x7F, 0x90,0x04,0x54,0x05,0xCC,0xF4,0xB4,0x44, 0x84,0x44,0xBC,0x7F,0x82,0x44,0xA2,0x44, 0x9

24、B,0xF4,0x82,0x06,0x00,0x04,0x00,0x00,/- 棒 - 0x10,0x04,0x10,0x03,0xD0,0x00,0xFF,0xFF, 0x90,0x00,0x54,0x05,0x44,0x12,0xD4,0x15, 0x74,0x14,0x5F,0xFF,0xD4,0x14,0x54,0x15, 0x56,0x12,0x44,0x06,0x40,0x02,0x00,0x00,/- ！ - 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x7C,0x10,0xFE,0x3B, 0xFE

25、,0x3B,0x7C,0x10,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00;/*函數(shù)聲明*/void display1(void);void display2(void);void display3(void);void display4(void);/*n（us）延時(shí)子程序*/void DelayUs(uint N) uint x; for(x=0; x<=N;x+);/*中斷服務(wù)程序*/void intersvr0(void) interrupt 0 using 1 KY=KY; /每個(gè)搖動(dòng)來回水銀開關(guān)會(huì)在擺幅兩端分別產(chǎn)生下降沿中斷，只提取其中一次（從左向右搖才顯示） if(KY=0) num+; /計(jì)算中斷次數(shù) switch(pic) /選擇畫面 case 0:display1();break; case 1:display2();break; case 2:display3();