河南机电高等专科学校
专业技能实训报告设计题目：基于单片机的摇摇棒设计
系部：电子通信工程系
班级：。。。。。
姓名：。。。。。。
学号：。。。。。
2012年11月30日
专业技能实训任务书
摘要
本设计以AT89S52单片机为中央控制器，摇摇棒摇动时显现的字符或图形由LED灯显示。LED灯成线状排列，将需要显示的字符或图形分成64列，每个瞬间线阵只能显示字编码后的文字或图形的一列，利用人眼的视觉暂留原理，可以完整地呈现出整个图形或字符。一般人手左右摆动的频率为儿赫兹到十几赫兹，因此，通过单片机控制LED线阵以一较低频率扫描显示字符或图形的每一列，摆动显示棒时即可因视觉暂留看出显示的字符或图；左右摆动一次即摆动的方向改变一次，通过水银开关产生中断，调用相应的显示中断子程序。字符切换通过外部中断实现，该系统设计对程序设计的要求较硬件电路要高。整套摇摇棒系统由中央控制模块、LED显示模块、供电模块等部分构成。
关键词：摇摇棒，LED，PCB
目录
设计任务书 (1)
摘要 (2)
绪论 (4)
第1章总体方案设计 (6)
1.1整体方案设计 (6)
1.2主要元器件的原理 (6)
第2章系统的设计和制作 (10)
2.1 硬件设计 (10)
2.2软件设计 (11)
结论 (14)
致谢 (15)
参考文献 (15)
附录A电路原理图........................................................ . (16)
附录B PCB图........................................................ .. (17)
附录C源程序........................................................ (18)
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绪论
随着人们物质生活水平的提高，人们对精神生活的追求也愈加强烈，在娱乐方面也多元化，其中电子产品占了其中相当大的一部分。一件好的电子产品总能给人们带来耳日一新的感受。而现代工具务求简捷化、便携化，因此，摇动显示装置的到来，必将会给人们带来一种新的视觉冲击。
“摇动显示装置”，俗称“摇摇棒”，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。输出信号频率的控制通过单片机来实现，用摇动传感器检测当前摇动状态。当进行摇动时，由于人的视觉暂留原理，会在发光一极管摇动区域产生一个视觉平面，在视觉平面内的二极管通过不同频率的刷新，会在摇动区域内产生图像，从而达到在该视觉平面上传达信息的作用。其结构及原理图如图：
实习目的：
1、非常重要的实践教学环节；
2、培养理论知识与生产实际相结合的能力；
3、了解单片机技术；
4、锻炼实际动手能力，掌握电子线路焊接、装配的基本技能；
5、了解并掌握本专业软硬件设计的一此基本问题；
6、提高团队合作能力。
设计功能要求：
1、静态的时候发光二极管能够正常闪烁；
2、摇动的时候可以正确显示文字或图形；
3、显示“河南机专”字样；
4、显示“中国行!”字样；
5、显示动画心跳图样；
6、按键可以切换不同画面；
7、自动转换图形，轮流显示并循环。
此次设计主要技术问题有：
1、单片机控制（汉字取模）；
2、PCB制板；
3、外部中断的产生等。
问题解决的方法：
1、程序的编写
参考了网上一些资料，在完全理解后，再然后再根据自己的实际情况做出一些修改。我们通过了解汉字取模软件的原理后，再根据实际的硬件电路，再做出适当修改后得到了自己需要汉字的代码。
2、PCB的制作
运用protel99se软件，根据板子的要求，画出原理图，在无误的情况下，在生成PCB。其中遇到的问题主要是通过参考电子线路CAD、网上搜索和观看教学视频解决的。
3、外部中断的产生
通过网上查找资料，我们在理解其工作原理的前提下，最终确定水银开关最适合作该产品的中断产生源。
第一章总体方案设计
1.1整体方案设计
在确定制作该产品的时候。首先要考虑的是整个棒体的制作，考虑到自己在学校里，身边有一些便捷的设备条件例如：打印机、热转印机和打孔机等设备。我们最终确定采用PCB板，PCB板子不仅可靠、美观，也可以在制作的过程中再次熟悉keil和protel99se软件。
其次要考虑的是如何供电的问题。开始我们想到了的是USB接口电源，虽然可以减小板子的体积，但是考虑到在摇动的过程中电源线可能有所干扰，我们想到用电池来供电。为了16个高亮度LED能正常工作，考虑到电池供电时间及电压匹配的问题，我们最终确定使用四节七号（七号更节省空间）干电池。这样一来将电池盒放在电路板下方，顺便可以将电池盒部分作为手持部分。
最后考虑的是LED显示的问题。由于棒体通过往复摆动来显示字符、图案，所以必须准确的在棒体每次开始摆动的瞬间让单片机运行程序。我们选择了单片机的外部0中断方式，所要运行的程序作为中断服务程序出现。我们选择了水银开关作为触发开关，来提供中断源。为了能控制显示不同的字符、图案，我们特地增加了一个按钮开关，这样一来操作者就可自行切换所显示字符和图案，增强了作品的可玩性。其模块图如下：
1.2主要元器件的原理
1.2.1单片机最小系统
AT89S52单片机最小系统是使单片机正常工作所需的最基本的环境，其主要由单片机芯片、晶振和电容组成。其图示如下: