【文章內(nèi)容簡介】 就會被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長決定光的顏色，是由形成PN結(jié)材料決定的。(圖24所示)圖24 LED內(nèi)部結(jié)構(gòu) LED硬件電路電路中采用了16只紅色5MM高亮的LED,所有的LED使用共陽極的方案并聯(lián)起來，并給電源端加上了IN4007整流二級管，還在LED的正級接上了200歐姆的保護電阻，經(jīng)過測試如果只接上一只IN4007整流管,實際測量得到LED的電流在30mA左右，LED點亮久后會發(fā)熱，這樣LED的壽命就會減短，因此必須加上保護電阻，加上保護電阻測量電流達到15~20mA左右，并卻沒有發(fā)熱的跡象，因此采用此方案，具體如圖25所示。圖25 LED電路圖 開關(guān)電路電路中開關(guān)使用了滾珠開關(guān)，它和水銀開關(guān)的原理類似，水銀是一種有毒的化學物質(zhì)，而且不環(huán)保，市面上水銀開關(guān)大多都是玻璃制造的，容易破碎故在電路中沒有使用水銀開關(guān)，而選用了滾珠開關(guān)。滾珠開關(guān)也叫鋼珠開關(guān)，珠子開關(guān)，其實都是震動開關(guān)的一種只是叫法不一樣是通過珠子滾動接觸導針的原理來控制電路的接通或者斷開的。滾珠開關(guān)簡單來說，就如同打開或關(guān)掉電燈一樣，開關(guān)觸碰里頭的金屬板電燈就亮，離開就關(guān)，滾珠開關(guān)也是利用類似的原理。利用開關(guān)中的小珠的滾動，制造與金屬端子的觸碰或改變光線行進的路線，就能產(chǎn)生導通或不導通的效果。滾珠開關(guān)的原理和水銀開關(guān)的原理和用法差不多相同，當搖晃滾珠滾到金色引腳那一端的時候就會導通，正是這個原理可以用做單片機外部中斷的下降沿的信號控制，在使用滾珠開關(guān)提供單片機下降沿信號時，要給一個10K的上拉電阻給單片機這樣滾珠開關(guān)沒有接通的時候外部中斷引腳就會保持高電平，一但接通會產(chǎn)生一個下降沿中斷，搖搖棒要使用滾珠開關(guān)，如果沒有滾珠開關(guān)就搖搖棒就回產(chǎn)生鏡像效應(yīng)，使用滾珠開關(guān)的作用就在以此，具體的電路如圖26所示，電路圖中SWSPST 為滾珠開關(guān)。圖26 開關(guān)電路 ISP下載電路STC89系列單片機大部分具有在系統(tǒng)可編程(ISP)特性，ISP的好處是：省去購買通用編程器，單片機在用戶系統(tǒng)上即可下載/燒錄用戶程序，無須將單片機從生產(chǎn)好的產(chǎn)品上拆下來，再用通用編程器將程序代碼燒錄進單片機內(nèi)部。有些程序尚未定型的產(chǎn)品可以一邊生產(chǎn)，一邊完善，加快產(chǎn)品進入市場的速度，減小了新產(chǎn)品由于軟件缺陷帶來的風險。由于可以將程序直接下載進單片機看運行結(jié)果故也可以不用仿真器。大部分STC89系列單片機在銷售給用戶之前已在單片機內(nèi)部固化有ISP系統(tǒng)引導程序，配合PC端的控制程序即可將用戶的程序代碼下載進單片機內(nèi)部，故無須編程器（速度比通用編程器快）。不要用通用編程器編程，否則有可能將單片機內(nèi)部已經(jīng)固化的ISP系統(tǒng)引導程序擦除，造成無法使用STC提供的ISP軟件下載用戶程序代碼。在單片機徹底沒電的情況下，給單片機上電復(fù)位，是它冷啟動。如果外部手動復(fù)位，單片機不會運行ISP程序。單片機冷啟動后，開始進行系統(tǒng)ISP監(jiān)控程序，如果沒有則立即跑到用戶程序。如下為STC89系列單片機的典型ISP電路圖，在這里使用了MAX232替代了STC3232但基本電路圖是通用的，電路如圖27所示。圖27 ISP電路3 軟件設(shè)計及實現(xiàn)本節(jié)介紹了搖搖棒軟件設(shè)計過程中所需要的一些軟件和軟件設(shè)計的流程。 開發(fā)環(huán)境工欲善其事，必先利其器。一個良好的開發(fā)環(huán)境能夠使開發(fā)人員事半功倍。單片機的開發(fā)工具有很多，各式各樣的都有，其中在8051單片機中最常用的就有兩款，分別是KEIL C5和SDCC兩款。其中SDCCSmall Devicd C Compiler,SDCC是一個優(yōu)化的標準C交叉編譯器，目標CPU為基于INTEL 8051，Maxim 80DS390,Zilog Z80和Motorola 68HC08的單片機。SDCC是一個免費的開放源代碼。同時SDCC也是一款跨平臺的開發(fā)工具，現(xiàn)在支持Windows、Linux、Unix和Mac等系統(tǒng)，但SDCC沒有IDE開發(fā)環(huán)境，不過有第三方的IDE軟件，還需要整合比較麻煩。另外一款開發(fā)工具就是Keil C51了，在8051單片機開發(fā)上應(yīng)用很廣。Keil C51是一個IDE開發(fā)工具，除了界面美觀之外，并對c語言支持的很好。由于SDCC對8051單片機方面的資料比較少，故選用了Keil C51作為主要的開發(fā)環(huán)境，Keil C51在8051單片機資料非常的廣，因此在它上面做開發(fā)會有較多的參考，圖31為Keil C51的界面。圖31 Keil主界面 漢字圖形取模軟件取模軟件非常之多，但選取的時候應(yīng)該考慮到LED電路中是否適合正在使用的取模軟件，經(jīng)過多款取模軟件的測試，選定了xiaoqi漢字圖形取模軟件。Xiaoqi漢字圖形取模軟件是曉奇工作室所開發(fā)的一款界面友好，多功能的取模軟件。如圖32所示。圖32 QiaoQi主界面在使用過程中選用了數(shù)據(jù)的排列方式為從上到下從左到右、輸出的格式選擇了C語言、取模方式選擇了縱向8點下高位，其他的不變，取模的方式是根據(jù)LED電路而決定的。 NS流程圖Dia是基于GTK的圖形繪制程序，適用于Linux、Unix、Windows,以GPL許可發(fā)布。通俗的說，一個10MB輕量級的免費軟件，使用上不輸給visio,因此在做NS流程圖時使用了Dia,在使用過程中不必考慮版權(quán)的問題，而卻使用很方便。Dia可以用于制作各種圖表，目前可以使用它來制作流程圖、UML圖表、網(wǎng)絡(luò)圖表等，并能夠輸出為EPS、SVG、XFIG、WMF、PNG等格式。圖33為Dia的啟動界面。圖33 Dia界面搖搖棒的整體NS流程圖如圖34所示。圖34 程序流程圖 LED控制軟件實現(xiàn)程序主要的思想采用了外部中斷的方式來控制LED燈，外部下降沿中斷2次就為搖搖棒左右搖晃的一個周期，通過一個變量記錄中斷的狀態(tài)，如KY = 0,KY的初始值為0如果中斷一次就給KY取反，這樣一個周期后就是KY=0，通過這樣的機制判斷使用者是否搖晃到一個周期了，如下為實現(xiàn)LED外部中斷控制的代碼片段。Void INT1(void) interrupt 2 using 0{ KY = ~KY。 //判斷是否達到一個周期If(KY = = 0) //如果KY 等于0則執(zhí)行if語句里面的內(nèi)容{ //這里處理LED的數(shù)據(jù)} } 字模數(shù)據(jù)處理在LED部分的電路中第1個LED到第8個分別按順序接到了P0口。其余的8個分別按順序連接從P2口的低位接起。從漢字取模的漢字，一個數(shù)組一共有32位，8051屬于8位的單片機,一次只能最多輸出1字節(jié)的數(shù)據(jù)，因此采用了分時輸出數(shù)據(jù)，先輸出P0口的數(shù)據(jù)，然后在輸出P2口的數(shù)據(jù)一共需要16次即可把一個漢字的自摸輸出完。如下是具體的程序代碼片段。unsigned char code hanzi[] = { 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,}。//