基于AT89S52的16LED摇摇棒 - 图文

单片机原理与应用 课程设计报告

作品名称： 基于AT89S52的16LED摇摇棒

专业班级： 测控技术与仪器 学 号： 姓 名： 徐达健

指导老师：

2009年6月

单片机课程设计报告

目 录

一、作品说明……………………………………………………2 二、系统总体设计………………………………………………4 三、硬件设计……………………………………………………6 四、软件设计……………………………………………………7 五、系统调试与分析……………………………………………8 六、课程作品制作体会…………………………………………11

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基于AT89S52的16LED摇摇棒设计

一、作品说明

摇摇棒是如今流行的一种玩具，在各种聚会、节日中均见得到它的身影。本设计也追随着摇摇棒的原理，利用人眼的视觉暂留特性，通过AT89S52单片机对16只高亮度LED发光二极管进行控制， 配合手的左右摇晃就可呈现一幅完整的画面。 该摇摇棒具有如下功能：

1) 显示 “欢迎使用神奇魔幻摇摇棒！”； 2) 显示 “o(∩_∩)o”微笑图案； 3) 显示 心形图案； 4) 显示 “LOVE”；

5) 可以通过开关实现转换，轮流显示并循环。

具体实物图如下：

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二、系统总体设计

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1、总体方案比较与论证

所谓的“摇摇棒”，其实就是一个循环的LED显示，利用人的视觉滞留产生静态显示的现象。要实现这个目标，就要求延时部分做的比较小，所以采用石英晶体振荡器。而目前能够实现这种功能的器件有很多种，不同的类型的器件也能够很好的完成。

本作品本着方便、价格低廉的原则，采用单片机控制，由水银开关的闭合对单片机产生外部中断，从而对中断进行采集。到达一定数量便进行图象的转换。整个系统由单片机控制模块，开关及电源模块和输出显示模块三个部分构成。系统框图如下：

单片机 输出显示LED

水银开关 2、主要部件原理

（1）单片机控制模块

用单片机想要控制LED显示只需要定时输出就可以，但每个人摇动的速度不一样，如何准确的并稳定的变换图案呢？这就需要用到外部中断。将水银开关的两个引脚一端接VCC，一端接GND，这样的话，当摇棒向一边运动时LED按照程序编辑好的规律显示，而向另一边运动时LED全灭，此时一个周期就会产生一个下跳沿的信号，信号传递给单片机的nINT0产生中断，对中断的数量计数，当计到10时便转换显示的图案，当依次显示完后便回到初始状态进行循环。

由于人的视觉滞留时间长达0.1s，所以在每显示完一列LED后加入一段合适的延时，如5ms，每个字之间加入延时如15ms，这样，我们就能看到静态的稳定的字，并且每个字之间是有空隙的。为了让字能够在空间的中部显示，在启动中断显示后延时一段合适的时间，使棒在半圆轨迹的大约1/4处开始显示，这样看到的字方向上才比较正。

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（2）水银开关

水银开关，又称倾侧开关，是电路开关的一种，以一接著电极的小巧容器储存著一小滴水银，容器中多数注入惰性气体或真空。

仔细观察水银开关，实际上他是一个封闭的玻璃管，里面有两个分开着的导线和一段水银球，当玻璃管的平衡位置变化时，水银球会来回移动，当水银球移动到两根导线时，因水银是金属-导体，故电路变为通路，此时接收器处于工作状态；反之，水银球远离两根导线时为断路，此时接收器处于非工作状态。

3、系统设计

本系统包括单片机控制模块，开关及电源模块和输出显示模块三个部分。

单片机控制模块由Keil C进行编写，实现起来简单，主要有三部分，主程序、中断服务部分还有字符点阵。

开关及电源模块采用5V变压器并配合水银开关使用。输出显示模块采用16个LED灯，在版上一字排开。

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三、硬件设计

硬件连接上用水银开关产生的电平转换引发中断，传递给单片机，再由单片机调用点阵文件输出到LED上。

摇摇棒设计电路图

AT89S52单片机作为控制器，在它的P0、P2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口处接上拉电阻RA1。串在LED公共端的二极管D1会产生一定的压降，用来保护LED。K1是画面切换开关，用于切换显示不同内容；S1为水银开关。系统电源VCC为5V，实际使用时用3节干电池串联4.5V即可。

16只LED发光管作为画面每一列的显示，左右摇晃起到了扫描的作用，人眼的视觉暂留现象使得看到的是一幅完整的画面。

水银开关的作用：棒在摇动时，只能在朝某一方向摇动时显示，否则会出现镜像字或镜像画面，所以通过接一只水银开关来控制，使摇摇棒从左向右摇动时将内容显示出来。

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四、软件设计

软件部分包括主函数程序、中断服务程序、延时子程序以及四个显示子程序。软件设计流程如下：

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五、系统调试与分析

主要测试单片机的工作情况，能否正常用LED显示出各图案，并且记录各图案持续的时间和稳定显示度以及一个循环周期所用的

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时间。并且检查LED的发光亮度，使之可以明显的分辩出来。

图 案 欢迎使用神奇魔幻摇摇棒 心形 笑脸 LOVE 稳定程序 较稳定 较稳定 较稳定 较稳定 经过测试，当摆动的幅度和速度适当时，各个画面均可以明显的显示出来。整体来说，本方案设计比较成功。

拍摄照片：

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六、课程作品制作体会

通过一学期的《单片机原理与应用》课程的学习，对单片机有了一定的认识和体会。作为机械电子方向的学生，要想深入发展，尤其是对自动化感兴趣的我，单片机是必须要学好的一门课程。从小喜欢敲敲打打，对制作单片机很感兴趣，满心希望能做出一个让自己满意的作品。

但是想起来容易做起来难，由于种种原因，我在学习、制作过程中遇到了很多的困难。首先，单片机的先修课程《微机原理》这门课，我们虽然上学期学过，但是当时掌握效果很差，所以在单片机课程开始阶段，涉及到相关知识时感到很吃力，花了很多的时间去“补课”。其次，焊接的基本功不扎实，上学期虽然做过焊接收音机的实习，但是那次是在设计电路已给出、精密度较低的情况下糊里糊涂的完成的，跟这次课程设计要完成的任务差距甚大,所以也花了不少的代价去弥补基本功的不扎实。最后还有一个问题是，原机械专业及物理方面共八门考试，让自己的复习、制作过程相当紧张，而机电院还安排了在长沙各工厂的认识实习，时间相当紧迫。我能做的就是，抓紧时间，少走弯路，提高效率。

请教了有经验的同学以后，我开始在网上搜各种相关程序和资料，根据自己的想法进行修改和整理。由于以前学过C语言，有一定的基础，所以就不顾老师强烈推荐的汇编语言，毅然选择用C语言设计了。相关知识理解得差不多了以后便开始设计电路。由于画

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图的软件应用不很熟悉，又没有经验，刚开始的图又丑又乱，焊起来很是麻烦，改了又改，加上基本功的不扎实，因此烧坏了第一块板子……沮丧之后，我请教了上届教物的一个师兄，在他的指导下我修改并完善了线路图，重新买了板子从头做起。这次为了避免犯大的错误，我遇到没有把握的地方认真分析，实在不会的就及时请教，一点一点踏实做起。

然而，好事多磨，就在我仔细焊接完成之后，测试的时候却发现显示的字和画面都是反的！我又认真检查、分析了一下，发现自己把S52的两个端口搞反了，水银开头的方向也接反了。问题找到了，我又耐着性子，把线拆了重新焊起。一鼓作气，终于再次把电路板焊好。这次，终于成功了！

通过此次课程作品制作，我对书本上很多以前不理解的内容有了新的实际的认识，也把很多抽象的知识具体化了，收获颇多。看来，很多时候我们只是读书是远远不够的，纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行，尤其是对于我们这些理工科的学生。以后的学习过程中，希望能有更多的实践的机会。

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附：

一、硬件电路图

#i

二、源程序

nclude

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int //宏定义

#define KEY P3_0 //定义画面切换按键 uchar KY; //KY作用在后面说明 uchar disp; //显示汉字指针

uchar pic=0,num=0; //pic为按键次数；num为中断次数

uchar code love[] = {

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFE,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,0x07,0x00,0x08,0x00,0x10,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x10, 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,

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0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*LOVE*/ };

uchar code loveyou[] = {

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

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*心形图案*/ };

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, 0x04,0x00,0x04,0x00,0x08,0x00,0xF0,0x3F,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,0x00,0x00,0x00,0x00,0xC0,0x01,0x40,0x01,0xC0,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*呵呵o(∩_∩)o图案*/ };

unsigned char code hanzi[] = { //-- 欢 --

0x04,0x10,0x34,0x08,0xC4,0x06,0x04,0x01, 0xC4,0x82,0x3C,0x8C,0x20,0x40,0x10,0x30, 0x0F,0x0C,0xE8,0x03,0x08,0x0C,0x08,0x10, 0x28,0x60,0x18,0xC0,0x00,0x40,0x00,0x00, //-- 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,0x17,0x14,0x21,0x14,0x21, 0x14,0x41,0xF6,0xC3,0x04,0x40,0x00,0x00,

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//-- 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, 0x58,0x00,0x88,0x00,0x00,0x00,0xF8,0x1F, 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,0x80, 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, //-- 摇 --

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, //-- 摇 --

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, //-- 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,0x3B,0x7C,0x10,0x00,0x00,0x00,0x00,

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0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 };

/*****函数声明*****/ void display1(void); void display2(void); void display3(void); void display4(void);

/*****n（us）延时子程序*****/ void DelayUs(uint N) {

uint x;

for(x=0; x<=N;x++); }

/*****中断服务程序*****/

void intersvr0(void) interrupt 0 using 1 {

KY=~KY; //每个摇动来回水银开关会在摆幅两端分别产生下降沿中断，只提取其中一次（从左向右摇才显示） if(KY==0) {

num++; //计算中断次数 switch(pic) //选择画面 {

case 0:{display1();}break; case 1:{display2();}break; case 2:{display3();}break; case 3:{display4();}break; default:{display1();} } } }

/*****显示子程序1（汉字）*****/ void display1(void) {

uchar i;

if(num>10){disp++;num=0;} //12个汉字分为3次显示完（每次显示4个），每中断10次切换

if(disp>2)disp=0;

DelayUs(5200); //此处延时时间依各硬件差别而各不相同，试着调整使得显示内容居中即可

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for(i=0;i<64;i++) {

P0=~hanzi[disp*128+i*2]; P2=~hanzi[disp*128+i*2+1]; DelayUs(100); } }

/*****显示子程序2（LOVE）*****/ void display2(void) {

uchar i;

DelayUs(4000); for(i=0;i<64;i++) {

P0=~love[i*2]; P2=~love[i*2+1]; DelayUs(120); } }

/*****显示子程序3（心形图案）*****/ void display3(void) {

uchar i;

DelayUs(4000); for(i=0;i<64;i++) {

P0=~loveyou[i*2]; P2=~loveyou[i*2+1]; DelayUs(120); } }

/*****显示子程序4（呵呵o(∩_∩)o图案）*****/ void display4(void) {

uchar i;

DelayUs(4000); for(i=0;i<64;i++) {

P0=~hehe[i*2]; P2=~hehe[i*2+1]; DelayUs(120);

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} }

/*****主函数*****/ void main(void) {

IT0=1; EX0=1;

EA=1; //开中断，下降沿中断 KY=0;

while(1) //主程序中只检测按键 {

if(KEY==0) //画面切换键按下 {

DelayUs(10000); //按键去抖 if(KEY==0); pic++;}

if(pic>3)pic=0; } }

/*****END*****/

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/fphx.html