简易电路—神奇摇摇棒

漯漯 河河 职职 业业 技技 术术 学学 院院 设计报告 梦幻摇摇棒 系系 别别 电气电子工程系 参与人员参与人员 袁思超 刘康 张少康 指导教师指导教师 唐红莲 第 2 页 共 17 页 摘摘 要要 梦幻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 在此基础上进行开发 通过单片机对其进 行控制 进而产生不同的图像 经过充分的讨论后 将原有的任务 基本要求 发挥功能重新整理如下 1 根据任务 要设计一个梦幻摇摇棒 2 根据要求 该摇摇棒应具有如下功能 1 显示 LOVE 2 显示 心形图 3 显示 笑脸图 4 显示 漯河职业技术学院欢迎您 第 3 页 共 17 页 目目 录录 1 系统设计 系统设计 1 1 整整体体方方案案比比较较与与论论证证 1 2 主主要要部部件件原原理理及及参参数数计计算算 1 2 1 单单片片机机控控制制模模块块 1 2 2 水水银银开开关关 1 2 3 复复位位开开关关 1 2 4 画画面面转转换换开开关关 1 3 软软硬硬件件设设计计 1 3 1 硬硬件件设设计计 1 3 2 软软件件设设计计 2 系统测试 系统测试 2 1 测测试试组组成成 2 2 测测试试方方法法与与数数据据 2 3 测测试试结结果果 3 制作过程中的问题及解决方法制作过程中的问题及解决方法 3 1 硬硬件件电电路路调调试试 3 2 软软件件电电路路调调试试 3 3 问问题题及及解解决决方方法法 4 附录 附录 参考文献附录一 主要元器件清单 附录二 电路原理图及印制板 附录三 程序源代码 第 4 页 共 17 页 1 系统设计 系统设计 1 1 整体方案比较与论证 整体方案比较与论证 根据题目要求设计一个循环的 LED 显示 要利用人的视觉滞 留产生静态显示的现象 这就要求延时部分做的比较小 所以采用 石英晶体振荡器 所以使用单片机控制是较为可行的一种方案 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 单片机单片机水银开关水银开关 输出显示输出显示 LED 第 5 页 共 17 页 1 2 主要部件原理及参数计算 主要部件原理及参数计算 1 2 1 单片机控制模块 单片机控制模块 那么如何用单片机实现对 LED 的控制呢 LED 又是如何转换的 呢 下面回答这些问题 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 将水银开关的两个金属端一端接电源 VCC 一端接 地 GND 这样的话 当摇摇棒向一边运动时 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 INT0 端产生中断 对中 断的数量计数 当计到一定时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 这样看到的文字 方向才比较正 1 2 2 水银开关水银开关 下图是水银开关的示意图 第 6 页 共 17 页 1 2 3 复位开关复位开关 复位开关是与电解电容相并联的 在电解电容不能复位时 就 利用按钮开关进行手动复位 1 2 4 画面转化开关画面转化开关 此开关是为了切换所显示的画面 1 3 软软硬硬件件设设计计 1 3 1 硬件设计硬件设计 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 下面是电路图 1 3 2 软件设计 软件设计 软件设计流程如下 第 7 页 共 17 页 第 8 页 共 17 页 2 测试系统测试系统 2 1 测试组成测试组成 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 时间 并且检查 LED 的发光亮度 使之可以明显的分辩出来 用秒 表记录 2 2 测试方法与数据测试方法与数据 2 3 测试结果 测试结果 实验过程中可以看出字数越少看的越清 越是稳定 整体来说 这次的作品还是比较成功的 达到了实验要求 图案持续时间稳点程度 LOVE1s较稳定 心形图1s较稳定 笑脸图2s较稳定 第 9 页 共 17 页 3 制作过程中的问题及解决方法制作过程中的问题及解决方法 3 1 硬件电路调试 硬件电路调试 1 在绘制元器件封装图的过程中 常常会忽略元器件封装型号 与原理图中的一一对应 导致在元器件加载的过程中系统会报错 那么绘制电路原理图以及元器件封装的过程中要特别注意两者的元 器件封装号的一致 2 进行化学腐蚀时 电路板中的导线容易断 富士时间太长 在对电路板进行化学腐蚀时要注意三氯化铁的程度 浓度大会将导 线腐蚀 浓度小导致腐蚀时间长 为保证制版质量及提高腐蚀速度 可采用抖动和加热方法 3 2 软件程序调试 软件程序调试 在字模选取时 字模走向 点阵格式等方面先去不当会导致显 示出的图像文字信息等不完整或不能显示 那么 字模选取方面 点阵格式 字模走向等选择必须与硬件电路一一对应 在软件设计程序编程中 延时子程序设计的时间长短会出现一 些问题 时间设计的太长 在摇晃过程中 LED 发光二极管点亮的 速度会很慢 导致在使用的过程中左右摇摆的频率 幅度会很大 画面就不容易显示或者不清楚只出现部分画面 因此 再设置延时 子程序时间的问题上 要计算单向甩出摇摇棒所需的具体时间 这 样 LED 灯亮的速度才会适中致使演示效果完好 3 3 问题和解决方法 问题和解决方法 问题问题 1 在 LED 显示模块中 如果 LED 灯的数量过少 在显示 第 10 页 共 17 页 时就会导致显示文字时分辨率降低 从而显示不够细腻 解决方法 解决方法 对于显示模块中 LED 灯的数量过少导致的问题 可 以在制作中适当增加 LED 灯的数量 比如 我们通常用的是 16 或 32 个 LED 发光二极管 如有需要 64 或 128 个二极管 那就要通过 单片机外接译码器来实现 问题问题 2 摇摇棒在摇晃的过程中 如果显示的文字 图像等信 息不对称 再回扫的过程中如果继续显示图像信息的话 就可能出 现反向重影的现象 导致图像或信息显示错误 解决方法 解决方法 对于图像重影问题 可用水银开关解决 摇摇棒在 摇动时 通过水银开关自身重量作用 只能在朝某一方向摇动时才 会接通 显示图像 在反方向回扫过程中则是关闭 就不再显示图 像 所以可通过接一个水银开关来控制 使图像内容更加清晰的显 示 问题问题 3 在硬件检测过程中发现画面转换开关和复位开关摆放 错误 导致画面显示错误 解决方法 解决方法 调整开关位置 重新安放使其正常工作 问题问题 4 画原理图时将元件管脚标错导致摇摇棒摇出的画面有 错误 解决方法 从新调整管脚的标号 并重新连接导线 解决方法 从新调整管脚的标号 并重新连接导线 第 11 页 共 17 页 4 附录 附录 主要元件清单主要元件清单 名称名称代号代号 型号及型号及 规格规格 数数 量量 电容C110uF1 电容C2C330pF2 电阻R1R2R310K3 电阻R4 R1110K8 电阻R12 R271K 1 6 晶振Y111 0592M1 按钮开 关 K1K22 水银开 关 S11 发光二 极管 LED1 LED16 5mm 1 6 LSP 下载 端口 1 AT89S521 连接导 线 2 电路电路 第 12 页 共 17 页 原理图原理图 印制板印制板 第 13 页 共 17 页 程序源代码程序源代码 程序名称 程序名称 LED 摇摇棒显示摇摇棒显示 64 16 像素像素 简要说明 外部中断方式简要说明 外部中断方式 INT0 显示 取模方式 纵向取模 字节倒序显示 取模方式 纵向取模 字节倒序 include define uchar unsigned char define uint unsigned int 宏定义宏定义 define KEY P3 0 定义画面切换按键定义画面切换按键 define ky P3 2 uchar KY KY 作用在后面说明作用在后面说明 uchar disp 显示汉字指针显示汉字指针 uchar pic 0 num 0 pic 为按键次数 为按键次数 num 为中断次数为中断次数 uchar code love 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 xFE 0 x3F 0 x00 0 x20 0 x00 0 x20 0 x00 0 x20 0 x00 0 x20 0 x00 0 x20 0 x00 0 x20 0 x00 0 x20 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 xF8 0 x0F 0 x04 0 x10 0 x02 0 x20 0 x02 0 x20 0 x02 0 x20 0 x02 0 x20 0 x04 0 x10 0 xF8 0 x0F 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 xFE 0 x07 0 x00 0 x08 0 x00 0 x10 0 x00 0 x20 0 x00 0 x20 0 x00 0 x10 0 x00 0 x08 0 xFE 0 x07 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 xFE 0 x3F 0 x82 0 x20 0 x82 0 x20 0 x82 0 x20 0 x82 0 x20 0 x82 0 x20 0 x82 0 x20 0 x82 0 x20 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 LOVE uchar code loveyou 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x78 0 x00 0 xFC 0 x00 0 xFE 0 x01 0 xFE 0 x03 0 xFE 0 x07 0 xFE 0 x0F 0 xFE 0 x1F 0 xFC 0 x3F 0 xF8 0 x7F 0 xFC 0 x3F 0 xFE 0 x1F 0 xFE 0 x0F 0 xFE 0 x07 0 xFE 0 x03 0 xFE 0 x01 0 xFC 0 x00 0 x78 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 心形图案心形图案 uchar code hehe 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 xC0 0 x01 0 x40 0 x01 0 xC0 0 x01 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 xF0 0 x0F 0 x08 0 x10 0 x04 0 x20 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 xF0 0 x3F 0 x08 0 x00 0 x04 0 x00 0 x04 0 x00 0 x04 0 x00 0 x08 0 x00 0 xF0 0 x3F 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x20 0 x00 0 x20 0 x00 0 x20 0 x00 0 x20 0 x00 0 x20 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 xF0 0 x3F 0 x08 0 x00 0 x04 0 x00 0 x04 0 x00 0 x04 0 x00 0 x08 0 x00 0 xF0 0 x3F 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x04 0 x20 0 x08 0 x10 0 xF0 0 x0F 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 xC0 0 x01 0 x40 0 x01 0 xC0 0 x01 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 呵呵呵呵 o o 第 14 页 共 17 页 图案图案 unsigned char code hanzi 欢欢 0 x04 0 x10 0 x34 0 x08 0 xC4 0 x06 0 x04 0 x01 0 xC4 0 x82 0 x3C 0 x8C 0 x20 0 x40 0 x10 0 x30 0 x0F 0 x0C 0 xE8 0 x03 0 x08 0 x0C 0 x08 0 x10 0 x28 0 x60 0 x18 0 xC0 0 x00 0 x40 0 x00 0 x00 迎迎 0 x40 0 x00 0 x42 0 x40 0 x44 0 x20 0 xC8 0 x1F 0 x00 0 x20 0 xFC 0 x47 0 x04 0 x42 0 x02 0 x41 0 x82 0 x40 0 xFC 0 x7F 0 x04 0 x40 0 x04 0 x42 0 x04 0 x44 0 xFE 0 x63 0 x04 0 x20 0 x00 0 x00 使使 0 x40 0 x00 0 x20 0 x00 0 xF8 0 xFF 0 x07 0 x00 0 x04 0 x80 0 xF4 0 x43 0 x14 0 x45 0 x14 0 x29 0 x14 0 x19 0 xFF 0 x17 0 x14 0 x21 0 x14 0 x21 0 x14 0 x41 0 xF6 0 xC3 0 x04 0 x40 0 x00 0 x00 用用 0 x00 0 x80 0 x00 0 x60 0 xFE 0 x1F 0 x22 0 x02 0 x22 0 x02 0 x22 0 x02 0 x22 0 x02 0 xFE 0 x7F 0 x22 0 x02 0 x22 0 x02 0 x22 0 x42 0 x22 0 x82 0 xFF 0 x7F 0 x02 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 神神 0 x08 0 x01 0 x88 0 x00 0 x49 0 x00 0 xEE 0 xFF 0 x58 0 x00 0 x88 0 x00 0 x00 0 x00 0 xF8 0 x1F 0 x88 0 x08 0 x88 0 x08 0 xFF 0 xFF 0 x88 0 x08 0 x88 0 x08 0 xFC 0 x1F 0 x08 0 x00 0 x00 0 x00 奇奇 0 x40 0 x00 0 x40 0 x00 0 x44 0 x00 0 x44 0 x3E 0 x64 0 x12 0 x54 0 x12 0 x4C 0 x12 0 x47 0 x12 0 x4C 0 x3F 0 x54 0 x42 0 x74 0 x80 0 xC6 0 x7F 0 x44 0 x00 0 x60 0 x00 0 x40 0 x00 0 x00 0 x00 魔魔 0 x00 0 x40 0 x00 0 x30 0 xFE 0 x8F 0 x4A 0 x80 0 xAA 0 x5F 0 x9A 0 x4A 0 xFE 0 x2A 0 xAA 0 x1A 0 xCB 0 x0F 0 xAA 0 x7A 0 xFE 0 x8A 0 x9A 0 xAA 0 xAA 0 x8F 0 x6B 0 x80 0 x22 0 xE0 0 x00 0 x00 幻幻 0 x80 0 x20 0 xC0 0 x30 0 xA0 0 x28 0 x98 0 x24 0 x87 0 x22 0 x80 0 x21 0 xC4 0 x30 0 x04 0 x60 0 x04 0 x00 0 x04 0 x20 0 x04 0 x40 0 x04 0 x80 0 x04 0 x40 0 xFE 0 x3F 0 x04 0 x00 0 x00 0 x00 第 15 页 共 17 页 摇摇 0 x10 0 x02 0 x10 0 x42 0 x10 0 x81 0 xFF 0 x7F 0 x90 0 x04 0 x54 0 x05 0 xCC 0 xF4 0 xB4 0 x44 0 x84 0 x44 0 xBC 0 x7F 0 x82 0 x44 0 xA2 0 x44 0 x9B 0 xF4 0 x82 0 x06 0 x00 0 x04 0 x00 0 x00 摇摇 0 x10 0 x02 0 x10 0 x42 0 x10 0 x81 0 xFF 0 x7F 0 x90 0 x04 0 x54 0 x05 0 xCC 0 xF4 0 xB4 0 x44 0 x84 0 x44 0 xBC 0 x7F 0 x82 0 x44 0 xA2 0 x44 0 x9B 0 xF4 0 x82 0 x06 0 x00 0 x04 0 x00 0 x00 棒棒 0 x10 0 x04 0 x10 0 x03 0 xD0 0 x00 0 xFF 0 xFF 0 x90 0 x00 0 x54 0 x05 0 x44 0 x12 0 xD4 0 x15 0 x74 0 x14 0 x5F 0 xFF 0 xD4 0 x14 0 x54 0 x15 0 x56 0 x12 0 x44 0 x06 0 x40 0 x02 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x7C 0 x10 0 xFE 0 x3B 0 xFE 0 x3B 0 x7C 0 x10 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 函数声明函数声明 void display1 void voi