【正文】 亮的 。設(shè)計中搖動的擺子與左右兩個觸 點(diǎn)接觸各一次的時間可以通過外部中斷和定時器計算出來，然后用 單片機(jī)的 另一個定時器 T1，其定時時間是 T0 的 N 分之一，每次中斷依次顯示一列，就可以得到預(yù)期顯示的圖案了。 方案二：使用定時器與外部中斷。該方案簡單易行，可以保證數(shù)據(jù)是單程傳輸?shù)模苊饬酥赜?。慣性開關(guān)左右兩邊的觸 點(diǎn)分別與單片機(jī)兩個外部中斷接口相連，默認(rèn)為高電平，搖動的擺桿接地。 抗重影方案的選擇 方案一：使用外部中斷控制數(shù)據(jù)傳輸時刻。如果使用光遮斷器， 其觸發(fā)單片機(jī)的時刻處于正中間 ，不能解決畫面因?yàn)榉祷嘏c原來圖片重疊的現(xiàn)象。同樣通過這種電平變化，結(jié)合軟件控制顯示。 方案二：使用光遮斷器。 方案一：使用慣性開關(guān)。 外部中斷信號產(chǎn)生方式 通過 外部中斷可以控制數(shù)據(jù)開始傳輸?shù)臅r刻。正如其名，它的亮度比傳統(tǒng)二極管要亮，而且同樣也有很多顏 色，但是高亮 LED 的工作電流也要大于傳統(tǒng)二極管。顏色多樣，在可以同樣顯示圖案的前提下使用它更為經(jīng)濟(jì)，但是顏色較為黯淡，不鮮亮。 本題的難點(diǎn)在于送數(shù)據(jù)的時間間隔以及較長畫面或文字的完整顯示。要求 LED 燈線狀排列，通過 搖動時形成的亮燈扇形區(qū)域能夠分辨出如：“電”、“ A”、五環(huán)之類的漢字或圖案且可以使 用按鍵對顯示內(nèi)容進(jìn)行切換。可以用“靜如處子，動如脫兔”來形容它，即當(dāng)靜止時 ，它只是幾個 LED 發(fā)光二極 管 （后簡稱 LED） ， 而一旦 按照一定的頻率去搖晃它，它 就會隨著位置的變化而變化（亮或滅），最終顯示 一幅圖片或字符串。本設(shè)計實(shí)現(xiàn)了設(shè)計要求顯示的全部內(nèi)容，并且可以實(shí)現(xiàn)動態(tài)圖案的顯示。 1 LED 顯示棒 摘要 ：本設(shè)計以 AT89S52 單片機(jī)為中央控制器，利用視覺暫留效果和單片機(jī)外部中斷技術(shù) ，實(shí)現(xiàn)了 在搖動過程中 形成的扇形平面內(nèi)清晰顯示文字、字母、圖案 的 LED 顯示棒 的制作 。整套系統(tǒng)由中央控制模塊、 LED 顯示模塊、供電模塊等部分組成。 關(guān)鍵字 ： LED 視覺暫留 圖案 2 1 引言 LED 顯示棒，又稱搖搖棒，是一種利用視覺暫留效應(yīng)制作的“高科技”玩具。 本設(shè)計 要求 制作完成一個 LED 的顯示棒。 2 系統(tǒng)設(shè)計方案 設(shè)計思路 本系統(tǒng)要求設(shè)計一個 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，當(dāng)接收到按鍵輸入的指令時單片機(jī)就將相應(yīng)的字模代碼通過 I/O 口輸出，使 LED 點(diǎn)亮，利用視覺暫留原理最終使圖案完整的顯示在擺動的顯示屏中。以下將對各模塊的方案進(jìn)行論證與比較： 模塊方案的論證與比較 LED 燈的選擇 方案一：傳統(tǒng) LED 發(fā)光二極管。 方案二：高亮 LED 發(fā)光二極管。 為了使顯示的圖案清晰、明了，我們選擇方案二，經(jīng)過比較，使用藍(lán)色的LED 使得 顯示 畫面更為明顯、突出，使用 3 節(jié) 電池為其供電，提供足夠的 3 電流。選擇好外部中斷 來源 是本次制作的難點(diǎn)及重點(diǎn)。通過搖晃使得慣性開關(guān)的擺桿與焊接的左右兩個觸點(diǎn)接觸，利用這種接觸產(chǎn)生的電平變化來觸發(fā)中斷，結(jié)合軟件控制顯示，制作簡單，使用方便。在棒上裝一個可以擺動的用 來遮擋光遮斷器光線的細(xì)桿，細(xì)桿每左右擺動一次這個桿就會通過一次光遮斷器，發(fā)生電平變化。 本次設(shè)計中產(chǎn)生的中斷是為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的單程傳輸。而使用慣性開關(guān)，因?yàn)樵谧笥叶加杏|點(diǎn)，所以很容易的在往返途中產(chǎn)生兩次中斷，方便指令控制，所以選擇使用方案一。外部中斷信號由慣性開關(guān)產(chǎn)生，觸發(fā)方式為下降沿觸發(fā)。慣性開關(guān)處于不同位置進(jìn)入不同的中斷，從而決定何時送數(shù)據(jù)。不搖動時把慣性開關(guān)處在左邊就可以使 LED 棒熄滅，可以達(dá)到省電的效果。 當(dāng)我們在擺動手臂的時候，短時間內(nèi)擺動位置和左右幅度不會有太大變化，利用我們手臂的這個運(yùn)動規(guī)律，只要能得到棒從一側(cè)擺動到另一側(cè)的時間，然后把這個時間分成 N份，在每一份的時間里顯示不同的花樣就能實(shí)現(xiàn)圖形的顯示。該方法可以控制搖動頻率低的時候不顯示圖形。 本次設(shè)計要求顯示的字符長度較短， 使用 方案一 中的外部中斷方法 只要控制好延時就可以達(dá)到完整顯示圖案的 目的， 而且 方案一中只使用了外部中斷，它所占用的內(nèi)存比方案二中既使用外部中斷又使用兩個定時器所 占用 的 單片機(jī)資源要少 ，所 以選擇使用方案一。 在題目 要求 的基礎(chǔ)上 ，我們決定從硬件和軟件兩部分對此搖動棒進(jìn)行 特別 改造，比如美化外形，實(shí)現(xiàn)畫面的動態(tài)顯示等。當(dāng)慣性開關(guān)觸發(fā)中斷 T1 時，單片機(jī)向 32 只 LED 傳送數(shù)據(jù)，依據(jù)人體的視覺暫留原理，隨著顯示棒的擺動前進(jìn)，輸出數(shù)據(jù)的列也不會立刻消失而是隨著擺動逐漸顯示在了形成的 扇形區(qū)域 。 LED 顯示模塊 首先，我們根據(jù) LED 點(diǎn)陣屏的顯示原理：點(diǎn)陣屏的顯示分為行掃描與列掃描兩種，列掃描是將我們的字模數(shù)組通過點(diǎn)陣屏的行驅(qū)動進(jìn)行輸入，然后通過列對每一行進(jìn)行掃描，當(dāng)列 為低（高）電平、 行 為高（低）電平 時則表示該點(diǎn)為圖案的一部分，將其讀出、顯示。 而本次設(shè)計的 LED 顯示棒數(shù)據(jù)傳輸原理與 LED 點(diǎn)陣屏 相似。為了使顯示的 圖案清晰 ，我們使用了 32個 LED 管將它們排成一列，整個屏在靜止時也就相當(dāng)于 32 行 1 列。在擺動過程中，應(yīng)用視覺暫 留原理，我們點(diǎn)亮的列不會很快的消失，而是隨著 擺動的方向繼續(xù)向前移動，只要移動的速度高于視覺暫留的最短時間顯示內(nèi)容 就不會熄滅，至此，一幅圖案也就可以這樣被“擺動”出來了。當(dāng) LED 顯示棒向左擺動到極點(diǎn)時，擺桿 與 左邊的觸點(diǎn) 2 接觸，此時與 2 相連的 口變?yōu)榈碗娖?，按照軟件的設(shè)定：從此刻起禁止對行進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；同理，當(dāng)顯示棒擺到右邊極點(diǎn)時，與 3 接觸，與此相連的 口變?yōu)榈碗娖?，軟件設(shè)定從此刻起數(shù) 5 據(jù)開始傳輸。使用這種方法就可以讓數(shù)據(jù)單程傳輸，解決了雙程均傳輸時產(chǎn)生的重影，使得畫面更加清晰、明了。它的最小系統(tǒng)包括晶體振蕩電路、復(fù)位開關(guān)和電源部分。 圖 3 AT89S52 單片機(jī)最小系統(tǒng) 4 軟件設(shè)計 軟件設(shè)計思路 在搖動 LED 棒 的時候單片機(jī)必須單程送數(shù)據(jù)否則顯示的圖形會產(chǎn)生重影，影響視覺效果。如果慣性開關(guān)位于右邊，則進(jìn)入外部中斷 T1 并將一變量置 1。如果 慣性開關(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)不會送數(shù)據(jù)給 LED。之后