搖搖棒實驗報告

1、 河南機電高等?？茖W校專業(yè)技能實訓報告設計題目：基于單片機的搖搖棒設計系 部： 電子通信工程系 班 級： 。 姓 名： 。 學 號： 。 2012年11月 30日專 業(yè) 技 能 實 訓 任 務 書1本設計課題來源及應達到的目的： 設計課題來源：電子發(fā)燒友論壇上達到的目的：通過這次學習，首先要熟悉單片機功能；熟練使用keil和protel99se軟件；對C語言編程和PCB板的制作過程有一個詳細的了解；熟悉制作產(chǎn)品的整個流程；通過查找資料、整合資料和制作產(chǎn)品，來提高自己的自學能力和動手能力。2本設計課題任務的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）：內(nèi)容和要求：基于單片機的搖搖棒設計，內(nèi)容

2、要求如下：1.使用LED作為顯示輸出。 2.使用AT89S52單片機作為主控芯片，采用水銀開關作為中斷源，產(chǎn)生中斷。4.當左右搖晃時能夠產(chǎn)生中斷，并能穩(wěn)定執(zhí)行中斷服務程序。5.當沒有觸動圖案切換按鍵時，會間斷地顯示幾個固定的字符或圖案。6.當觸動圖案切換按鍵時，能夠切換到某一個固定的字符或圖案上。摘 要 本設計以AT89S52單片機為中央控制器，搖搖棒搖動時顯現(xiàn)的字符或圖形由LED燈顯示。LED燈成線狀排列，將需要顯示的字符或圖形分成64列，每個瞬間線陣只能顯示字編碼后的文字或圖形的一列，利用人眼的視覺暫留原理，可以完整地呈現(xiàn)出整個圖形或字符。一般人手左右擺動的頻率為兒赫茲到十幾赫茲，因此，通

3、過單片機控制LED線陣以一較低頻率掃描顯示字符或圖形的每一列，擺動顯示棒時即可因視覺暫留看出顯示的字符或圖；左右擺動一次即擺動的方向改變一次，通過水銀開關產(chǎn)生中斷，調(diào)用相應的顯示中斷子程序。字符切換通過外部中斷實現(xiàn)，該系統(tǒng)設計對程序設計的要求較硬件電路要高。整套搖搖棒系統(tǒng)由中央控制模塊、LED顯示模塊、供電模塊等部分構成。關鍵詞：搖搖棒，LED，PCB目 錄設計任務書.1摘要.2緒論.4第1章 總體方案設計.61.1 整體方案設計. .61.2 主要元器件的原理.6第2章 系統(tǒng)的設計和制作. .102.1 硬件設計.102.2 軟件設計.11結論.14致謝.15參考文獻.15附錄A 電路原理圖

4、. .16附錄B PCB圖. .17附錄C 源程序. .18.緒論 隨著人們物質生活水平的提高，人們對精神生活的追求也愈加強烈，在娛樂方面也多元化，其中電子產(chǎn)品占了其中相當大的一部分。一件好的電子產(chǎn)品總能給人們帶來耳日一新的感受。而現(xiàn)代工具務求簡捷化、便攜化，因此，搖動顯示裝置的到來，必將會給人們帶來一種新的視覺沖擊。 “搖動顯示裝置”，俗稱“搖搖棒”，是基于人的視覺暫留原理的，通過分時刷新16個發(fā)光二極管來顯示輸出文字或圖案等信息的顯示裝置。輸出信號頻率的控制通過單片機來實現(xiàn)，用搖動傳感器檢測當前搖動狀態(tài)。當進行搖動時，由于人的視覺暫留原理，會在發(fā)光一極管搖動區(qū)域產(chǎn)生一個視覺平面，在視覺平面

5、內(nèi)的二極管通過不同頻率的刷新，會在搖動區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生圖像，從而達到在該視覺平面上傳達信息的作用。其結構及原理圖如圖： 實習目的：1、非常重要的實踐教學環(huán)節(jié)；2、培養(yǎng)理論知識與生產(chǎn)實際相結合的能力；3、了解單片機技術；4、鍛煉實際動手能力，掌握電子線路焊接、裝配的基本技能；5、了解并掌握本專業(yè)軟硬件設計的一此基本問題；6、提高團隊合作能力。設計功能要求：1、靜態(tài)的時候發(fā)光二極管能夠正常閃爍；2、搖動的時候可以正確顯示文字或圖形；3、顯示“河南機專”字樣；4、顯示“中國行!”字樣；5、顯示動畫心跳圖樣；6、按鍵可以切換不同畫面；7、自動轉換圖形，輪流顯示并循環(huán)。此次設計主要技術問題有：1、 單片機控制

6、（漢字取模）；2、 PCB制板；3、 外部中斷的產(chǎn)生等。問題解決的方法：1、程序的編寫 參考了網(wǎng)上一些資料，在完全理解后，再然后再根據(jù)自己的實際情況做出一些修改。我們通過了解漢字取模軟件的原理后，再根據(jù)實際的硬件電路，再做出適當修改后得到了自己需要漢字的代碼。2、PCB的制作 運用protel99se軟件，根據(jù)板子的要求，畫出原理圖，在無誤的情況下，在生成PCB。其中遇到的問題主要是通過參考電子線路CAD、網(wǎng)上搜索和觀看教學視頻解決的。3、外部中斷的產(chǎn)生 通過網(wǎng)上查找資料，我們在理解其工作原理的前提下，最終確定水銀開關最適合作該產(chǎn)品的中斷產(chǎn)生源。第一章 總體方案設計1.1 整體方案設計 在確定

7、制作該產(chǎn)品的時候。首先要考慮的是整個棒體的制作，考慮到自己在學校里，身邊有一些便捷的設備條件例如：打印機、熱轉印機和打孔機等設備。我們最終確定采用PCB板，PCB板子不僅可靠、美觀，也可以在制作的過程中再次熟悉keil和protel99se軟件。其次要考慮的是如何供電的問題。開始我們想到了的是USB接口電源，雖然可以減小板子的體積，但是考慮到在搖動的過程中電源線可能有所干擾，我們想到用電池來供電。為了16個高亮度LED能正常工作，考慮到電池供電時間及電壓匹配的問題，我們最終確定使用四節(jié)七號（七號更節(jié)省空間）干電池。這樣一來將電池盒放在電路板下方，順便可以將電池盒部分作為手持部分。最后考慮的是L

8、ED顯示的問題。由于棒體通過往復擺動來顯示字符、圖案，所以必須準確的在棒體每次開始擺動的瞬間讓單片機運行程序。我們選擇了單片機的外部0中斷方式，所要運行的程序作為中斷服務程序出現(xiàn)。我們選擇了水銀開關作為觸發(fā)開關，來提供中斷源。為了能控制顯示不同的字符、圖案，我們特地增加了一個按鈕開關，這樣一來操作者就可自行切換所顯示字符和圖案，增強了作品的可玩性。其模塊圖如下：1.2主要元器件的原理 單片機最小系統(tǒng) AT89S52單片機最小系統(tǒng)是使單片機正常工作所需的最基本的環(huán)境，其主要由單片機芯片、晶振和電容組成。其圖示如下: 復位電路為確保單片機系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復位電路是必不可少的一部分。本設計復

9、位電路采用常見的手動復位和上電自動復位。手動按鈕復位需要人為在復位輸入端RST上加入高電平。上電自動復位是利用電解電容在上電后，電容兩端電壓不能突變的原理，對電路起到一個保護的作用。其圖示如下： 水銀開關的原理 水銀是一種液態(tài)的金屬，水銀開關就是利用了水銀的流動性和導電性。水銀開關剖析圖 因為重力的關系，水銀水 珠會隨容器中較低的地方流去，如果同時接觸到兩個電極的話，開關便會將電路閉合，開啟開關。我們將水銀開關放在棒體的頂端，在搖動棒提的過程中由于離心力的關系，水銀珠會離開兩個電極，當方向改變時，由于速度的下降會是水銀珠落到管體的底端然后就會閉合電路。注意：水銀對人體及環(huán)境均有毒害，因此使用水

10、銀開關時，請務必小心謹慎，以免破出；在不再使用時，也應該妥善處理。 LED 模塊 由于搖搖棒在搖動過程中閃爍非常快，普通亮度的發(fā)光二極管己經(jīng)不能滿足本設計的要求。因此，為保證其能夠清晰顯示文字和圖像，所用的LED發(fā)光二極管必須是高亮的。在本設計中，我們通過兩種手段來提高亮度，首相是我們使用4節(jié)7號電池，能夠提供足夠的電量，其次就是發(fā)光二極管采用共陽接法，提高了點亮時通過LED的電流。其圖示如下： 第2章 系統(tǒng)的設計和制作本系統(tǒng)包括單片機控制模塊，開關及電源模塊和LED輸出顯示模塊三個部分。單片機控制模塊由Kei1 C進行編寫，實現(xiàn)起來簡單，主要有兩部分，一個是巾斷服務部分一個是字符點陣。開關及

11、電源模塊采用4節(jié)7號電池供電并配合水銀開關使用。輸出顯示模塊采用16個LEB燈，在版上一字排開。2.1硬件設計 硬件連接上用水銀開關產(chǎn)生的電平轉換引發(fā)中斷，傳遞給單片機，再由單片機調(diào)用中斷服務程序，定時點亮特定的LED發(fā)光二極管。下圖是電路圖( protel99se原理圖和PCB板圖) ：電路板原理圖 PCB電路板圖2.2軟件設計 在搖動LED棒的時候單片機必須單程傳送數(shù)據(jù)否.則顯示的圖形會產(chǎn)生重影，影響視覺效果。因此當系統(tǒng)開始通過判斷水銀開關中斷的次數(shù)來使單片機實現(xiàn)一單程送數(shù)據(jù)給LED。在送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)送完后應該延時一段時間來使搖搖棒顯示的每個字不會太擁擠。軟件設計的流程如下：漢字取模軟件是

12、一款對字符進行處理的軟件，他可以方便的提取出所需要的數(shù)組信息。在使用該軟件的時候，需要根據(jù)自己制作的板子中LED的連接方式來對軟件進行一些設置。圖示如下：結論 本次設計的趣味搖搖棒，完成了設計任務書中的基本要求。本設計在對電路基本參數(shù)進行合理計算的基礎上達到了較好的設計效果。 在這次的趣味搖搖棒的課程設計當中，開始的時候遇到了很多的問題和麻煩，比如protel99se軟件的使用的一些細節(jié)，再比如程序的編寫。當最先看到這個題目的時侯覺得挺簡單的，但是真正做的時候才發(fā)現(xiàn)，需要考慮和解決很多的問題。由此可見理論與實踐還是有很大的差別的。 電子設計過程是一個考驗人耐心的過程，不能有絲毫的急躁，馬虎。在

13、板子上面調(diào)試更要一步一步來，不能急躁，要學會靈活處理問題。這次的課程設計不僅使我獲取了很多平常學習生活當中所接觸不到的知識和經(jīng)驗，也使我認識到課堂所學的知識不僅要掌握熟練，會做題目，更要將其應用在實際電路的設計當中。致謝 經(jīng)過三個星期的努力，在受到， 和周圍同學的細心指點和熱情幫助，我們的電子產(chǎn)品終于得以順利完成，并且最終把實際電路做了出來，并達到了良好的效果。我們在這些天盡了最大的努力去設計和研究這個電路，從收集大量的有關本設計的文獻資料到電路中每個模塊的設計和和制作。再到實際電路上調(diào)試程序，我接觸到了設計一個電子產(chǎn)品的基本過程并從中積累了很多課堂上學不到的知識和經(jīng)驗。參考文獻【1】電子線路

14、CAD 主編 殷慶縱 李福勤 北京大學出版社【2】單片機原理及應用主編 夏路易 電子工業(yè)出版社【3】C程序設計（第三版）主編 譚浩強 清華大學出版社附錄A 電路原理圖附錄B PCB圖附錄C 源程序#include <AT89X52.h>#define uchar unsigned char #define uint unsigned int /宏定義 #define KEY P30 /定義畫面切換按鍵 uchar ZD,YS,AJ=0,ZDS=0; /ZD指向中斷次數(shù)；YS指向主數(shù)組中數(shù)組塊；AJ指向畫面切換；ZDS指向畫面顯示的次數(shù)/*帥呆了*/ uchar code sdl =

15、 0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFE,0xE0,0x1D,0xFF,0xFB,0xFF,0xE7,0x00,0x1F,0xFF,0xFF,0xE0,0x07,0xEF,0xFF,0xEF,0xFF,0xEF,0xFF,0x00,0x00,0xEF,0xFF,0xEF,0xEF,0xEF,0xE7,0xE0,0x0F,0xFF,0xFF,/ 帥0xFF,0xFB,0xFF,0x7B,0xFF,0x77,0x81,0x77,0xBB,0x6F,0xBB,0

16、x5F,0xBB,0x3F,0xB8,0x00,0xBB,0x3F,0xBB,0x5F,0xBB,0x6F,0x81,0x77,0xFF,0x73,0xFE,0x79,0xFF,0x7B,0xFF,0xFF,/ 呆0xFF,0xFF,0xBF,0xFF,0xBF,0xFF,0xBF,0xFF,0xBF,0xFF,0xBF,0xFD,0xBF,0xFE,0xB0,0x01,0xB7,0xFF,0xAF,0xFF,0xAF,0xFF,0x9F,0xFF,0x9F,0xFF,0xBF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,/ 了0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,

17、0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,;/*勇敢堅強*/ uchar code ygjq = 0xFF,0xFF,0xFF,0xDF,0x60,0x5E,0x6A,0xDD,0x6A,0xDB,0x6A,0xD7,0x2A,0x8F,0x40,0x5F,0x4A,0xDF,0x2A,0xDF,0x2A,0xDD,0x6A,0xDE,0xE0,0x41,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,/ 勇0xF7,0xF7,0xB7,0xF7,0xB0,0x07,0xB5,0x6F,0xB5,0x6F,0x80,0x00

18、,0xF6,0xDD,0xFD,0xDD,0xF0,0xFB,0x07,0x37,0xB7,0xCF,0xF7,0x27,0xF0,0xF3,0xF7,0xF9,0xF7,0xFB,0xFF,0xFF,/ 敢0xFF,0xFD,0xC0,0xFD,0xFF,0xDD,0xFF,0xDD,0x00,0x1D,0xFF,0xDD,0xBF,0x5D,0x8E,0x81,0xB5,0xDD,0xBB,0xDD,0xB5,0xDD,0xAD,0xDD,0x9E,0xDD,0xBE,0x7D,0xFE,0xFD,0xFF,0xFF,/ 堅0xFF,0xFF,0xB0,0x7F,0xB7,0x7D,0xB

19、7,0x7E,0x87,0x01,0xFF,0xFF,0xFC,0x1E,0x85,0xDE,0xB5,0xDE,0xB0,0x00,0xB5,0xDD,0xB5,0xDD,0x85,0xD5,0xFC,0x18,0xFF,0xFD,0xFF,0xFF,/ 強; /*熱愛祖國*/ uchar code razg =0xDD,0xFC,0xDC,0xB9,0xDD,0xD3,0x00,0x3F,0xDB,0xD7,0xDF,0xB9,0xD7,0x7F,0xDA,0xEF,0x01,0xF3,0xDC,0xF9,0xDE,0x7F,0xC1,0xEF,0xDE,0x33,0xFF,0xD9,0x

20、FF,0x1F,0xFF,0xFF,/ 熱0xFF,0xFD,0xFD,0xFB,0xB2,0xFA,0x96,0xF6,0xA6,0xCD,0xB6,0x1D,0x90,0xAB,0xA6,0xAB,0x36,0xB7,0x76,0xA7,0x66,0x9B,0x16,0xBB,0x76,0xFD,0xF6,0xFC,0xF3,0xFD,0xFF,0xFF,/愛0xEF,0xBF,0xEF,0x7F,0x6E,0xFF,0x8C,0x00,0xEA,0xFF,0xE7,0x3D,0xFF,0xFD,0x80,0x01,0xBB,0xBD,0xBB,0xBD,0xBB,0xBD,0xBB,0x

21、BD,0x80,0x01,0xFF,0xFD,0xFF,0xFD,0xFF,0xFF,/祖0xFF,0xFF,0x80,0x00,0xBF,0xFD,0xAF,0xED,0xAE,0xED,0xAE,0xED,0xAE,0xED,0xA0,0x0D,0xAE,0xED,0xAE,0x6D,0xAE,0x8D,0xAF,0xED,0xBF,0xFD,0x80,0x00,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,/國; /*主數(shù)組*/uchar code zsz = 0xF7,0xDF,0xF9,0xDF,0x7F,0x00,0x9C,0xFF,0xF3,0xFF,0xBF,0xFF,0xB8,0x

22、1F,0xBB,0xBF, 0xBB,0xBF,0xB8,0x1F,0xBF,0xFD,0xBF,0xFE,0x80,0x01,0xBF,0xFF,0xBF,0xFF,0xFF,0xFF,/河0xDF,0xFF,0xDF,0xFF,0xD8,0x01,0xDB,0xDF,0xDB,0x5F,0xD9,0x5F,0xD2,0x5F,0x0B,0x01,0xDB,0x5F,0xDA,0x5F,0xD9,0x5F,0xDB,0x5B,0xDB,0xDD,0x98,0x03,0xDF,0xFF,0xFF,0xFF,/南0xEF,0xDF,0xEF,0x3F,0xEC,0xFF,0x00,0x00,0x

23、ED,0xFF,0xEE,0x7D,0xEF,0xF3,0xFF,0xCF,0x80,0x3F,0xBF,0xFF,0xBF,0xFF,0xBF,0xFF,0x80,0x03,0xFF,0xFD,0xFF,0xE1,0xFF,0xFF,/機0xFB,0xFF,0xFB,0xFF,0xDB,0xFF,0xDB,0xFF,0xDA,0x7F,0xD9,0x7F,0xC3,0x6F,0x1B,0x77,0xDB,0x6B,0xDB,0x5D,0xDA,0x3F,0xDB,0x7F,0xDB,0xFF,0xFB,0xFF,0xFB,0xFF,0xFF,0xFF,/電0xFB,0xFF,0xFB,0xF

24、E,0xFB,0xFD,0xFB,0xFB,0xFB,0xF7,0xFB,0xCF,0xFA,0x3F,0x01,0xFF,0xFA,0x7F,0xFB,0x9F,0xFB,0xEF,0xFB,0xF3,0xFB,0xF9,0xFB,0xFC,0xFB,0xFD,0xFF,0xFF,/ 大0xFD,0xFF,0xF3,0xBF,0xF7,0xBF,0xB7,0xBF,0xC5,0xBF,0xD5,0xBF,0xF5,0xBD,0x75,0xBE,0x85,0x01,0xD4,0xBF,0xF5,0xBF,0xE7,0xBF,0x15,0xBF,0xB3,0xBF,0xF7,0xBF,0xFF,

25、0xFF,/ 學0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xE0,0x0F,0xED,0xDF,0xED,0xDF,0xED,0xDF,0xED,0xDF,0x00,0x03,0xED,0xDD,0xED,0xDD,0xED,0xDD,0xED,0xDD,0xE0,0x0D,0xFF,0xFD,0xFF,0xF1,0xFF,0xFF,/ 電0xFF,0x7F,0xFF,0x7F,0xBF,0x7F,0xBF,0x7F,0xBF,0x7F,0xBF,0x7D,0xBF,0x7E,0xB8,0x01,0xB7,0x7F,0xAF,0x7F,0x9F,0x7F,0xBF,0x7F,0xFF,0x7F

26、,0xFE,0x7F,0xFF,0x7F,0xFF,0xFF,/ 子0xE7,0xFF,0xEF,0xFF,0xEF,0xFB,0xE0,0x03,0xEF,0xFB,0xEF,0xFF,0xE7,0xFF,0xFF,0xFF,/ T0xFF,0xFF,0xFF,0x67,0xFE,0xDB,0xFE,0xBB,0xFE,0xBB,0xFE,0xBB,0xFF,0x03,0xFF,0xFB,/ a0xFE,0xFB,0xFE,0x03,0xFF,0x7B,0xFE,0xFF,0xFE,0xFF,0xFE,0xFB,0xFF,0x03,0xFF,0xFB,/ n0xEF,0xFB,0xE0,0x

27、03,0xFF,0xDB,0xFF,0xBF,0xFE,0x4B,0xFE,0xF3,0xFE,0xFB,0xFF,0xFF,/ k0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,/0xEF,0xFF,0xE3,0xFF,0xEC,0xFB,0xFF,0x03,0xEC,0xFB,0xE3,0xFF,0xEF,0xFF,0xFF,0xFF,/Y0xFF,0xFF,0xFF,0x07,0xFE,0xFB,0xFE,0xFB,0xFE,0xFB,0xFE,0xFB,0xFF,0x07,0

28、xFF,0xFF,/o0xFE,0xFF,0xFE,0x07,0xFF,0xFB,0xFF,0xFB,0xFF,0xFB,0xFE,0xF7,0xFE,0x03,0xFF,0xFB,/ u0xE1,0xFF,0xC0,0x3F,0xC0,0x0F,0x80,0x07,0x80,0x03,0x80,0x03,0xC0,0x01,0xF0,0x00,0xF0,0x00,0xC0,0x01,0x80,0x03,0x80,0x03,0x80,0x07,0xC0,0x0F,0xC0,0x3F,0xE1,0xFF,/ 心 圖案0xE1,0xFF,0xC0,0x3F,0xC0,0x0F,0x80,0x07,

29、0x80,0x03,0x80,0x03,0xC0,0x01,0xF0,0x00,0xF0,0x00,0xC0,0x01,0x80,0x03,0x80,0x03,0x80,0x07,0xC0,0x0F,0xC0,0x3F,0xE1,0xFF,/ 心 圖案0xE1,0xFF,0xC0,0x3F,0xC0,0x0F,0x80,0x07,0x80,0x03,0x80,0x03,0xC0,0x01,0xF0,0x00,0xF0,0x00,0xC0,0x01,0x80,0x03,0x80,0x03,0x80,0x07,0xC0,0x0F,0xC0,0x3F,0xE1,0xFF,/ 心 圖案0xE1,0xFF,0xC0,0x3F,0xC0,0x0F,0x80,0x07,0x80,0x03,0x80,0x03,0xC0,0x01,0xF0,0x00,0xF0,0x00,0xC0,0x01,0x80,0x03,0x80,0x03,0x80,0x07,0xC0,0x0F,0xC0,0x3F,0xE1,0xFF,/ 心 圖案 ; /*顯示程序聲明*/void display1(void);void display2(void);void disp