光電信息搖搖棒

石漾男+晏祥高+王彥

摘 要：光電信息搖搖棒包括顯示部分和控制部分?？刂撇糠值囊苿?dòng)端可控制模塊，使其按照使用者的需求來產(chǎn)生信息，并通過藍(lán)牙傳輸模塊使信息在顯示部分顯示。手動(dòng)搖搖棒主要用于娛樂場景以及指示、警示、宣傳等場景。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)搖搖棒可以代替小型宣傳、指示屏幕。該搖搖棒制作工藝簡單，成本較低，且搖搖棒市場需求很大，而且產(chǎn)品優(yōu)勢明顯，方便推向市場且利潤可觀。

關(guān)鍵詞：視覺暫留；手機(jī)控制；藍(lán)牙傳輸；全彩顯示

1 作品詳細(xì)介紹

本作品可以實(shí)現(xiàn)娛樂、警示、廣告提示功能。

1.1 娛樂功能

顯示文字：可以通過手機(jī)自定義想要顯示的文字、選擇字體顏色，傳到搖搖棒上顯示。在演唱會(huì)打上自己喜歡歌星的名字，歡迎會(huì)寫上歡迎語等都是不錯(cuò)的選擇。

顯示圖片：手機(jī)里無論是自己照的，還是下載的圖片，只要通過藍(lán)牙傳到搖搖棒上就可以顯示。破除了傳統(tǒng)搖搖棒只能顯示單色圖像的弊端，具有更強(qiáng)的視覺效果。多張圖片可以方便的通過手機(jī)音量鍵切換，圖片切換快速、便捷。

1.2 警示功能

工作人員在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，難免會(huì)出現(xiàn)一些復(fù)雜的情況，這時(shí)，可把預(yù)先存好的一些交通標(biāo)志圖標(biāo)、警示圖標(biāo)通過搖搖棒顯示出來，用以指揮事故現(xiàn)場，不僅方便了工作人員，也可以迅速解決小的事故，不造成更大傷害。

1.3 廣告提示

廣告宣傳現(xiàn)在已經(jīng)成為影響銷售額的重要因素，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的搖搖棒就可以起到宣傳的作用，用在一些如發(fā)廊、店鋪等地方。在起到宣傳提示作用的同時(shí)，還增添了環(huán)境氣氛。同時(shí)，宣傳的信息可隨時(shí)更換，而且比一般的宣傳屏幕用電量少，也更環(huán)保，也是非常省電的。

2 工作原理

2.1 總體描述

該搖搖棒分為顯示部分和控制部分。顯示部分主要由驅(qū)動(dòng)模塊、成像模塊構(gòu)成?？刂撇糠种饕蒔IC單片機(jī)控制模塊、移動(dòng)端控制模塊、傳感器開關(guān)模塊、藍(lán)牙傳輸模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊構(gòu)成。傳感器開關(guān)模塊負(fù)責(zé)整個(gè)搖搖棒的供電，搖動(dòng)時(shí)開關(guān)打開?？刂撇糠值囊苿?dòng)端控制模塊按照使用者的需求來產(chǎn)生信息，通過藍(lán)牙傳輸模塊使信息在存儲(chǔ)模塊與移動(dòng)端模塊完成傳輸并將信息存儲(chǔ)到存儲(chǔ)芯片中，PIC單片機(jī)控制模塊則是通過程序來調(diào)用存儲(chǔ)芯片中的信息，并且控制顯示部分中的驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)生不同電流，通過成像模塊來顯示多彩的信息。

2.2 顯示部分原理

顯示部分由LED燈、譯碼器、驅(qū)動(dòng)芯片、三極管、電阻組成。主要運(yùn)用的是視覺暫留原理。當(dāng)搖搖棒進(jìn)行搖動(dòng)時(shí)，由于人的視覺暫留現(xiàn)象，會(huì)在發(fā)光二極管搖動(dòng)區(qū)域產(chǎn)生一個(gè)視覺平面，在視覺平面內(nèi)的二極管通過不同頻率的刷新，在搖動(dòng)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生圖像，從而達(dá)到在該視覺平面上傳達(dá)信息的作用。

在電路設(shè)計(jì)過程中，我們有64個(gè)LED燈，每個(gè)LED燈有3個(gè)二極管。我們把LED分為16組，每組4個(gè)LED、12個(gè)二級管。由于每一時(shí)刻只有一個(gè)燈亮，我們同時(shí)控制陰極、陽極均選通則燈亮。陽極用兩片3～8譯碼器74HC238級聯(lián)成4～16譯碼器來連接LED燈，由于譯碼器輸出的電流很小不能直接用來驅(qū)動(dòng)LED燈，所以需要驅(qū)動(dòng)芯片74LS244來驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，這樣把譯碼器每次譯出的電平與驅(qū)動(dòng)的輸入連接，驅(qū)動(dòng)的輸出與每組當(dāng)中4個(gè)LED燈的12個(gè)發(fā)光二極管的共陽極連接，然后把每一組中編號相同的發(fā)光二極管連在一起，通過一個(gè)限流電阻與三級管組成的開關(guān)電路相連實(shí)現(xiàn)對陰極的控制。至此，顯示部分實(shí)現(xiàn)。

2.3 控制部分原理

用戶控制主要通過Android手機(jī)進(jìn)行控制，可以傳輸圖片至搖搖棒，可以選擇要顯示的圖片，客戶端具有基礎(chǔ)的圖片處理工具，可以個(gè)性化的制作需要的圖片，也可以選擇外部圖片導(dǎo)入，添加文本，還內(nèi)置了精美的模板供使用。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。Android客戶端上存儲(chǔ)于手機(jī)ROM內(nèi)，搖搖棒上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于I2C協(xié)議的E2PROM的，AT24C256芯片中，該芯片具有32 KB 空間，可存儲(chǔ)8張圖片，掉電也可保存數(shù)據(jù)，AT24C256控制電路如圖1所示。

數(shù)據(jù)傳輸使用的是藍(lán)牙，其具有高速，低功耗，低成本的特點(diǎn)。直接使用藍(lán)牙的Socket協(xié)議，自定義了傳輸方式，保障了穩(wěn)定性和安全性，并且保留可擴(kuò)展性，可與多種終端設(shè)備連接，提高作品的市場適應(yīng)性。

3 作品創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 顯示部分創(chuàng)新點(diǎn)

（1）我們采用了RGB三色LED燈，對搖搖棒而言，克服了市面上搖搖棒僅僅為單色調(diào)的問題。真彩圖可以反映出更加豐富的信息。

（2）顯示部分由于每一時(shí)刻只允許一個(gè)燈亮，在LED燈的控制方面，我們采用了同時(shí)控制陽極、陰極選通的方法，這樣可以減少譯碼器等控制芯片的使用。

（3）在三色燈的色彩調(diào)試過程中，由于LED燈中的三個(gè)二極管的制作材料不同，所以額定電流等參數(shù)不同，共陽極加相同電壓三色顯示亮度不同。我們在顯示時(shí)通過增加較弱光的顯示時(shí)間來達(dá)到目的。這樣可以很方便的調(diào)色。

3.2 控制部分創(chuàng)新點(diǎn)

（1）移動(dòng)控制端可以通過藍(lán)牙模塊更改搖搖棒的顯示信息。這個(gè)克服了傳統(tǒng)搖搖棒信息固定更改麻煩的缺點(diǎn)。只要手機(jī)有我們開發(fā)的軟件，有藍(lán)牙，用戶就可以隨時(shí)隨地的控制搖搖棒的顯示信息，這樣既方便又快捷。

（2）由于PIC單片機(jī)在數(shù)據(jù)處理等方面受到一定的制約，因此我們盡可能減少工作量，因?yàn)槭謾C(jī)與搖搖棒綁定，所以我們選擇用手機(jī)來承擔(dān)大部分工作，將加工過的信息傳給單片機(jī)。以此保證系統(tǒng)高效的運(yùn)行。

（3）控制部分內(nèi)含有存儲(chǔ)芯片，本身可以存儲(chǔ)圖片，也就是說，手機(jī)可以提前用藍(lán)牙將需要的圖片傳入，然后在需要的時(shí)候直接用手機(jī)的音量鍵控制圖片切換即可。

（4）搖搖棒對于文字的處理方面。由于直接顯示文字需要字庫存在，所以我們將手機(jī)編輯要生成的文字在手機(jī)上轉(zhuǎn)化成圖片的方式傳輸?shù)綋u搖棒上顯示。不但解決了沒有字庫的問題，而且文字的效果更豐富。

4 市場前景

4.1 手動(dòng)搖搖棒市場前景

在市場需求方面，手動(dòng)搖搖棒在娛樂器材市場上占有量很高，需求量大?，F(xiàn)在多用于演唱會(huì)、歡迎會(huì)、酒吧等娛樂場所，用于營造氣氛等。該產(chǎn)品也可以用于交警暫時(shí)性交通指揮等場景?，F(xiàn)在市場上的搖搖棒功能無法滿足用戶需求，我們設(shè)計(jì)的手動(dòng)搖搖棒突破了市場上普通搖搖棒色彩單一、儲(chǔ)存內(nèi)容固定、無法方便更換信息的缺點(diǎn)。搖搖棒的多彩，以及可以根據(jù)手機(jī)等指令迅速更換所需信息等特點(diǎn)，可以更大程度上滿足娛樂者的需求。我們在本市做過一個(gè)簡易的問卷調(diào)查，很多人對有這種強(qiáng)大功能的搖搖棒有購買傾向。搖搖棒市場需求量大，新產(chǎn)品功能強(qiáng)大，本款搖搖棒很容易推向市場。

在生產(chǎn)方面，該款搖搖棒PCB制作以及焊接工藝簡單，便于機(jī)械化生產(chǎn)，生產(chǎn)成本方面比較貴重的是藍(lán)牙傳輸模塊，其余的元器件以及PCB版機(jī)械化生產(chǎn)后成本較低，預(yù)計(jì)搖搖棒生產(chǎn)成本在30～35元左右。這樣低廉成本、方便的生產(chǎn)，可以使該產(chǎn)品迅速占有市場，我們的調(diào)查顯示，愿意購買的人群認(rèn)為該功能搖搖棒價(jià)位在70元以內(nèi)有86.7%人愿意接受。由此看來，該搖搖棒的利潤很可觀。

4.2 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)搖搖棒市場前景

在市場需求方面，現(xiàn)在器材市場上并沒有類似產(chǎn)品，該產(chǎn)品可以取代顯示屏用于店鋪宣傳、電子公告欄、應(yīng)急指揮顯示屏等，該類產(chǎn)品的市場上需求量巨大。若用一條發(fā)光二極管代替一整塊顯示屏，雖然顯示效果有所下降，但是生產(chǎn)成本卻降低了80%以上，在使用過程中耗電量也大幅度下降，同時(shí)還有移動(dòng)端可以對內(nèi)容進(jìn)行迅速更換等優(yōu)勢。我們對本市一些商業(yè)街店鋪進(jìn)行簡易調(diào)查，大部分店鋪都傾向于購買該類產(chǎn)品。所以本款電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的搖搖棒需求量很大，也很容易推向市場。該搖搖棒便于生產(chǎn)，成本低，總體來看，該款產(chǎn)品有不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益。