单片机控制的摇摇棒的制作
一、 引言 1
（一） 背景 1
（二） 编写目的 1
（三） 设计思路 1
二、 系统硬件设计 2
（一） AT89S52单片机简介 2
1. AT89S52主要功能 2
2. AT89S52各引脚简介 2
3. AT89S52单片机的最小系统 3
（二） 电路设计 4
1. 基本原理图 4
2. 基本原理与硬件电路设计： 5
（三） 各部分功能 5
1. 按键模块 5
2. LED显示模块 6
3. 电源模块 6
4. 系统功能 6
三、 系统软件 7
（一） 主程序流程 7
（二） I/O口分布表： 8
（三） 程序简介： 8
四、 总结 9
五、 参考文献 9
六、 附录 10
（一） 附录一 10
（二） 附录二 16
（三） 附录三 20
Abstract The design for the central controller with AT89S52 SCM and display great when shaken by the character or graphics appeared that LED lights, LED lights into linear array, each moment only display digital coding text or graphics after a column, using the principle of huma *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
n vision, will need to display characters or graphics into 64 (, generally with a frequency of swinging for to ten Hertz, therefore Hertz, LED by MCU control array in a low frequency scan characters or graphic each column, swinging rod can show that for all the characters or graphic display, swinging through port level changes, once the call display subroutines, characters, by external interruption switching system design for program design of hardware circuit to high requirement. The system by the central control module, the LED display module, power supply module.
KeywordsKeywordsKeywordsKeywords： LED;AT89S52;Vision;desig
一、引言
（一）背景
人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”。摇摇棒就是基于人的视觉暂留原理的，通过分时刷新16个发光二极管来显示输出文字或图案等信息的显示装置。
本次摇摇棒的设计作为毕业论文的一部分，综合了模拟电子技术基础和数字电子技术等学科的知识，温固并进一步学习了protel软件的用法，初步了解以单片机为核心的电子系统体系，对已经学习的单片机技术有了初步的认识。
（二）编写目的
接下来我将用我所知道的以及参考书本所学得的C语言知识以及单片机的相关知识，来设计一个简单的用单片机控制的摇摇棒的程序。本次设计要求制作完成一个LED灯显示的摇摇棒，16个LED灯一字纵向排列，通过摇动时形成的亮灯扇形区域来显示预先设定的汉字或图案，且可以用 按键对所显示内容进行切换。
通过这次摇摇棒的编程及相关制作，来巩固我大学2年学习的相关知识，其中涉及到C语言编程，单片机课程，电路基础，单片机51系列仿真与应用等课程。同时在复习，巩固课程的同时，加入新的想法与设计，为以后的更专业更复杂的课程设计和工作需求打好基础。
（三）设计思路
本系统要求设计一个LED显示棒且需要有按键进行内容切换，它主要是由中央控制部分，LED驱动部分，LED显示部分以及电源部分组成。 单片机将提取的字模进行存储，当接收到按键输入的指令时单片机就将相应的字模代码通过I/O口输出，使LED灯点亮，利用视觉暂留原理最终使图案完整的显示在摆动的显示屏中。
LED灯的选择：传统LED发光二极管。颜色多样，在可以同样显示图案的前提下使用它更为经济。
外部中断信号产生方式：通过外部中断可以控制数据开始传输的时刻。选择好外部中断来源是本次制作的难点及重点。使用惯性开关。通过摇晃使得惯性开关的摆杆与焊接的左右两个触点接触，利用这种接触产生的电平变化来触发中断，结合软件控制显示，制作简单，使用方便。
抗重影方案的选择：使用外部中断控制数据传输时刻。外部中断信号由惯性开关产生，触发方式为下降沿触发。惯性开关左右两边的触点分别与单片机两个外部中断接口相连，默认为高电平，摇动的摆杆接地。惯性开关处于不同位置进入不同的中断，从而决定何时送数据。该方案简单易行，可以保证数据是单程传输的，避免了重影。不摇动时把惯性开关处在左边就可以使LED棒熄灭，可以达到省电的效果。
二、系统硬件设计
（一）AT89S52单片机简介
AT89S52为 ATMEL 所生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flsah存储器。
1. AT89S52主要功能
(1)、拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash
(2)、晶片内部具时钟振荡器（传统最高工作频率可至 12MHz）
(3)、内部程序存储器（ROM）为 8KB
(4)、内部数据存储器（RAM）为 256字节
(5)、32 个可编程I/O 口线
(6)、8 个中断向量源
(7)、三个 16 位定时器/计数器
(8)、三级加密程序存储器
(9)、全双工UART串行通道
2. AT89S52各引脚简介
图2-1 AT89S52引脚图
AT89S52各引脚主要功能以及引脚图如图2-1所示：
1) VCC：
AT89S52电源正端输入，接+5V。
2) VSS：
电源地端。
系统电源VCC为6V，下载程序和调试时一定要保证5V电压，MCS-51单片机作为控制器，在它的P0，P1口接有16只以共阳的方式连接的高亮度LED,由单片机输出低电平点亮。P0口，P1口的上拉电阻不能少。串在LED公共端的二极管D1会产生一定的压降，用来保护LED,经试验测试LED点亮时两端电压为3V左右，在LED的安全承受范围之内。
（一） 背景 1
（二） 编写目的 1
（三） 设计思路 1
二、 系统硬件设计 2
（一） AT89S52单片机简介 2
1. AT89S52主要功能 2
2. AT89S52各引脚简介 2
3. AT89S52单片机的最小系统 3
（二） 电路设计 4
1. 基本原理图 4
2. 基本原理与硬件电路设计： 5
（三） 各部分功能 5
1. 按键模块 5
2. LED显示模块 6
3. 电源模块 6
4. 系统功能 6
三、 系统软件 7
（一） 主程序流程 7
（二） I/O口分布表： 8
（三） 程序简介： 8
四、 总结 9
五、 参考文献 9
六、 附录 10
（一） 附录一 10
（二） 附录二 16
（三） 附录三 20
Abstract The design for the central controller with AT89S52 SCM and display great when shaken by the character or graphics appeared that LED lights, LED lights into linear array, each moment only display digital coding text or graphics after a column, using the principle of huma *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
n vision, will need to display characters or graphics into 64 (, generally with a frequency of swinging for to ten Hertz, therefore Hertz, LED by MCU control array in a low frequency scan characters or graphic each column, swinging rod can show that for all the characters or graphic display, swinging through port level changes, once the call display subroutines, characters, by external interruption switching system design for program design of hardware circuit to high requirement. The system by the central control module, the LED display module, power supply module.
KeywordsKeywordsKeywordsKeywords： LED;AT89S52;Vision;desig
一、引言
（一）背景
人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”。摇摇棒就是基于人的视觉暂留原理的，通过分时刷新16个发光二极管来显示输出文字或图案等信息的显示装置。
本次摇摇棒的设计作为毕业论文的一部分，综合了模拟电子技术基础和数字电子技术等学科的知识，温固并进一步学习了protel软件的用法，初步了解以单片机为核心的电子系统体系，对已经学习的单片机技术有了初步的认识。
（二）编写目的
接下来我将用我所知道的以及参考书本所学得的C语言知识以及单片机的相关知识，来设计一个简单的用单片机控制的摇摇棒的程序。本次设计要求制作完成一个LED灯显示的摇摇棒，16个LED灯一字纵向排列，通过摇动时形成的亮灯扇形区域来显示预先设定的汉字或图案，且可以用 按键对所显示内容进行切换。
通过这次摇摇棒的编程及相关制作，来巩固我大学2年学习的相关知识，其中涉及到C语言编程，单片机课程，电路基础，单片机51系列仿真与应用等课程。同时在复习，巩固课程的同时，加入新的想法与设计，为以后的更专业更复杂的课程设计和工作需求打好基础。
（三）设计思路
本系统要求设计一个LED显示棒且需要有按键进行内容切换，它主要是由中央控制部分，LED驱动部分，LED显示部分以及电源部分组成。 单片机将提取的字模进行存储，当接收到按键输入的指令时单片机就将相应的字模代码通过I/O口输出，使LED灯点亮，利用视觉暂留原理最终使图案完整的显示在摆动的显示屏中。
LED灯的选择：传统LED发光二极管。颜色多样，在可以同样显示图案的前提下使用它更为经济。
外部中断信号产生方式：通过外部中断可以控制数据开始传输的时刻。选择好外部中断来源是本次制作的难点及重点。使用惯性开关。通过摇晃使得惯性开关的摆杆与焊接的左右两个触点接触，利用这种接触产生的电平变化来触发中断，结合软件控制显示，制作简单，使用方便。
抗重影方案的选择：使用外部中断控制数据传输时刻。外部中断信号由惯性开关产生，触发方式为下降沿触发。惯性开关左右两边的触点分别与单片机两个外部中断接口相连，默认为高电平，摇动的摆杆接地。惯性开关处于不同位置进入不同的中断，从而决定何时送数据。该方案简单易行，可以保证数据是单程传输的，避免了重影。不摇动时把惯性开关处在左边就可以使LED棒熄灭，可以达到省电的效果。
二、系统硬件设计
（一）AT89S52单片机简介
AT89S52为 ATMEL 所生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flsah存储器。
1. AT89S52主要功能
(1)、拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash
(2)、晶片内部具时钟振荡器（传统最高工作频率可至 12MHz）
(3)、内部程序存储器（ROM）为 8KB
(4)、内部数据存储器（RAM）为 256字节
(5)、32 个可编程I/O 口线
(6)、8 个中断向量源
(7)、三个 16 位定时器/计数器
(8)、三级加密程序存储器
(9)、全双工UART串行通道
2. AT89S52各引脚简介
图2-1 AT89S52引脚图
AT89S52各引脚主要功能以及引脚图如图2-1所示：
1) VCC：
AT89S52电源正端输入，接+5V。
2) VSS：
电源地端。
系统电源VCC为6V，下载程序和调试时一定要保证5V电压，MCS-51单片机作为控制器，在它的P0，P1口接有16只以共阳的方式连接的高亮度LED,由单片机输出低电平点亮。P0口，P1口的上拉电阻不能少。串在LED公共端的二极管D1会产生一定的压降，用来保护LED,经试验测试LED点亮时两端电压为3V左右，在LED的安全承受范围之内。
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