LED搖搖棒的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)

劉 玉 張秀林 安 然

（1.中北大學(xué)動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030051；2.中北大學(xué)信息與通信工程學(xué)院，山西 太原 030051）

1 引言

隨著人們物質(zhì)生活水平的提高，人們對(duì)精神生活的追求也愈加強(qiáng)烈，對(duì)信息的渴求已成為了人們必不可少的需要，更加簡(jiǎn)捷與新穎的信息傳遞方式無(wú)疑會(huì)給人們帶來(lái)耳目一新的感受。而現(xiàn)代工具務(wù)求簡(jiǎn)捷化、便攜化，因此，搖動(dòng)顯示裝置的到來(lái)，必將會(huì)給人們帶來(lái)一種新的方便的文化傳遞方式。

“搖動(dòng)顯示裝置”，俗稱(chēng)“搖搖棒”，是基于人的視覺(jué)暫留原理[1]，通過(guò)分時(shí)刷新16個(gè)發(fā)光二極管來(lái)顯示輸出文字或圖案等信息的顯示裝置。輸出信號(hào)頻率的控制通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)[2]，用搖動(dòng)傳感器檢測(cè)當(dāng)前搖動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)行搖動(dòng)時(shí)，由于人的視覺(jué)暫留原理，會(huì)在發(fā)光二極管[3]搖動(dòng)區(qū)域產(chǎn)生一個(gè)視覺(jué)平面，在視覺(jué)平面內(nèi)的二極管通過(guò)不同頻率的刷新，會(huì)在搖動(dòng)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生圖像，從而達(dá)到在該視覺(jué)平面上傳達(dá)信息的作用。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1 設(shè)計(jì)思路

系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè) LED 顯示棒，且需要有按鍵進(jìn)行內(nèi)容切換，它主要是由中央控制部分，LED 驅(qū)動(dòng)部分，LED顯示部分以及電源部分組成，如圖1所示：

圖1 LED顯示棒系統(tǒng)框圖

單片機(jī)將提取的字模進(jìn)行存儲(chǔ)，當(dāng)接收到按鍵輸入的指令時(shí)單片機(jī)就將相應(yīng)的字模代碼通過(guò)I/O口輸出，使LED點(diǎn)亮，利用視覺(jué)暫留原理最終使圖案完整 的顯示在擺動(dòng)的顯示屏中。

2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)各模塊的最終方案如圖2所示：

圖2 LED顯示棒系統(tǒng)原理框圖

整套系統(tǒng)以 AT89S52[4]單片機(jī)為核心控制系統(tǒng)，使用16只LED燈作為顯示屏，當(dāng)水銀開(kāi)關(guān)觸發(fā)中斷 T1 時(shí)，單片機(jī)向 16 只 LED 傳送數(shù)據(jù)，依據(jù)人體的視覺(jué)暫留原理，隨著顯示棒擺動(dòng)前進(jìn)，輸出數(shù)據(jù)的列也不會(huì)立刻消失而是隨著擺動(dòng)逐漸顯示在了形成的扇形區(qū)。硬件電路[5，6]如圖3所示

圖3 硬件電路圖

2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在搖動(dòng) LED 棒的時(shí)候單片機(jī)必須單程送數(shù)據(jù)否則顯示的圖形會(huì)產(chǎn)生重影，影響視覺(jué)效果。因此當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)始工作后通過(guò)水銀開(kāi)關(guān)[7]的位置來(lái)使單片機(jī)實(shí)現(xiàn)單程 送數(shù)據(jù)給 LED。如果水銀開(kāi)關(guān)位于右邊，則進(jìn)入外部中斷 T1 并將一變量置 1。在 變量為 1 期間讓單片機(jī)以一定的頻率將數(shù)據(jù)送給 LED。如果水銀開(kāi)關(guān)位于左邊，則進(jìn)入外部中斷 T0 并將變量置 0，在這期間單片機(jī)不會(huì)送數(shù)據(jù)給 LED。在送數(shù)據(jù) 時(shí)，數(shù)據(jù)送完后應(yīng)延時(shí)一段時(shí)間來(lái)使搖動(dòng)時(shí)顯示的每個(gè)字不會(huì)太擁擠。之后再立 刻熄滅 LED 并開(kāi)始重新判斷水銀開(kāi)關(guān)的位置（整體流程圖見(jiàn)圖 4）[8]

圖4 系統(tǒng)流程圖

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)上述原理做成的實(shí)物圖如圖5所示

圖5 做成的實(shí)物圖

測(cè)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L(zhǎng)ED的發(fā)光亮度，使之可以明顯的分辯出來(lái)（用秒表記錄）。

圖6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)

由圖6和表1我們可以看到，第一個(gè)因?yàn)樽侄?，擺動(dòng)幅度不夠大或延時(shí)不夠短的原因，出現(xiàn)的圖案不是準(zhǔn)確的靜態(tài)，不過(guò)可以明顯的顯示出來(lái)。其它的可以比較好的顯示出來(lái)。

4 結(jié)論

用單片機(jī)對(duì)搖動(dòng)顯示進(jìn)行實(shí)例化，設(shè)計(jì)一個(gè)LED搖動(dòng)顯示器來(lái)顯示文字、圖像等信息，并且做出了實(shí)物。本文中設(shè)計(jì)的搖搖棒具有很好的市場(chǎng)前景，可滿(mǎn)足各種大型演出、集會(huì)、游行等宣傳需要，為人們的生活提供便利。

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