光移LED搖摇棒设计报告.doc

光移LED摇摇棒设计报告 姓 名： 维玩电子 学 号： 1号 专业班级： 电子信息工程071 指导教师：  摘 要 本文介绍了一种以STC15W202S单片机为主控制器，利用视觉暂留效果和单片机外部中断技术，实现了在摇动过程中形成的扇形平面内清晰显示文字、字母、图案的LED摇摇棒。系统基于MCU控制、32个高亮度LED发光二极管、供电模块等构成摇摇棒。同时配合手的左右摇晃就可呈现一幅完整的画面，可以显示字符、图片等。 关键词： STC15W202S单片机；视觉暂留；动态扫描；中断；LED 目　录 第1章 系统设计 1 1.1　设计要求 1 1.1.1 基本要求 1 1.1.2 扩展部分 1 1.1.3 系统功实现 1 1.2　总体设计方案 2 1.2.1 LED摇摇棒的工作原理 2 1.2.2 系统总体设计方案 2 第2章 系统硬件电路设计 4 2.1 单片机最小系统设计 4 2.2 LED显示电路的设计 5 2.3传感器电路设计 6 2.4 按键控制电路设计 7 2.5 电源电路设计 8 第3章 系统软件设计 9 3.1主程序流程图 9 3.2 主程序设计思路 9 3.3 多幅画面切换设计 10 第4章 系统测试 11 4.1 硬件测试 11 4.2 软件测试 11 4.3 测试结果 12 第5章 心得与体会 13 参考文献 14 附录1：电路图 15 附录2：源程序 16 第1章 系统设计 1.1　设计要求 设计制作一个依靠摇动能显示字符、图形的LED摇摇棒 1.1.1 基本要求 设计一个基于LED的摇摇棒，LED灯必须线状排列，至少使用16只。 摇动时形成的亮灯扇形区域能够让人分辨出图案或字符。 用按键实现显示8个画面切换。 采用电池供电。 扩展部分 1、使用32个LED灯。 2、画面信息可通过下载更新。 3、其他特色和创新。 1.1.3 系统功实现  1.2　总体设计方案 1.2.1 LED摇摇棒的工作原理 LED摇摇棒是基于人的视觉暂留原理的，通过分时刷新32个发光二极管来显示输出文字或图案等信息的显示装置。输出信号频率的控制通过单片机来实现，用摇动传感器检测当前摇动状态。当进行摇动时，由于人的视觉暂留原理，会在发光二极管摇动区域产生一个视觉平面，在视觉平面内的二极管通过不同频率的刷新，会在摇动区域内产生图像，从而达到在该视觉平面上传达信息的作用。此外通过按键 切换不同的画面。 1.2.2 系统总体设计方案 本系统在硬件上主要包括 STC15W202S最小系统、LED显示模块、传感器模块、电源供电模块、按键切换模块等重要模块。其基本的工作原理是：主要是利用人的视觉暂留效应，使手摆动到不同位置的时候，让位于一条直线上的LED显示二维图像的不同的列，实现图形扫描显示。采用STC15W202S单片机为控制核心模块，使用74HC595串转并输出控制发光二极管的显示，软件上将图文转化成表供单片机调用，设计上使用机械滚珠开关产生中断，以准确执行表的内容。外部设计一个按键，通过按键次数，单片机会判断所需要调用的显示画面数据。总体设计框图，如图1所示。 图1　LED摇摇棒的总体设计框图  第2章 系统硬件电路设计 2.1 单片机最小系统设计 为了设计此系统，我们采用了STC15W202S单片机作为控制芯片，STC15W202S系列单片机是STC生产的单时钟/机器周期的单片机。是高速/高可靠/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机。采用第八代加 密技术，加密型超强，指令代码完全兼容传统的8051，速度快8~12倍。内部集成高精度R/C时钟，+/-1%温漂，常温下温漂 5%，5MHz~35MHz宽范围可设置，可彻底省去昂贵晶振电路和外部复位电路。图2为单片机最小系统。 主要特性： 大容量2048字节片内RAM数据存储器 高速：1个时钟/机器周期，增强型8051内核，速度比传统8051快7～12倍 宽电压：5.5V ～ 2.4V 低功耗设计 不需外部复位的单片机 不需外部晶振的单片机 支持掉电唤醒 ISP/IAP ，在系统可编程/在应用可编程 硬件看门狗(WDT) SPI高速同步串行通信接口 比较器 图2　 单片机最小系统电路图 2.2 LED显示电路的设计 方案一：传统LED发光二极管。颜色多样，在可以同样显示图案的前提下使用它更为经济，但是颜色较为黯淡，不鲜亮。 方案二：高亮LED发光二极管。正如其名，它的亮度比传统二极管要亮，而且同样也有很多颜色，但是高亮LED的工作电流也要大于传统二极管。 为了使显示的图案清晰、