LED显示棒设计报告整理.pdfVIP

1 引言 LED显示棒，又称摇摇棒， 是一种利用视觉暂留效应制作的 “高科技”玩具。 可以用“静如处子，动如脱兔”来形容它，即当静止时，它只是几个 LED发光二 极管（后简称 LED ） ，而一旦按照一定的频率去摇晃它，它就会随着位置的变 化而变化（亮或灭），最终显示一幅图片或字符串。 本设计要求制作完成一个 LED 的显示棒。 要求 LED 灯线状排列，通过摇动 时形成的亮灯扇形区域能够分辨出如：“电”、“ A”、五环之类的汉字或图案 且可以使用按键对显示内容进行切换。 2 系统设计方案 2.1 设计思路 本系统要求设计一个 LED 显示棒，且需要有按键进行内容切换，它主要是 由中央控制部分、 LED 驱动部分、 LED 显示部分以及电源部分组成，如图 1 所 示： 图 1：LED 显示棒系统框图 单片机将提取的字模进行存储， 当接收到按键输入的指令时单片机就将相应 的字模代码通过 I/O 口输出，使 LED 点亮，利用视觉暂留原理最终使图案完整 的显示在摆动的显示屏中。 本题的难点在于送数据的时间间隔以及较长画面或文字的完整显示。 以下将 对各模块的方案进行论证与比较： 2.2 模块方案的论证与比较 2.2.1 LED 灯的选择 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、明了，我们选择方案二，经过比较，使用蓝色的 LED 使得显示画面更为明显、突出，使用 3 节 1.5V 电池为其供电，提供足够的 电流。 2.2.2 外部中断信号产生方式 通过外部中断可以控制数据开始传输的时刻。 选择好外部中断来源是本次制 作的难点及重点。 方案一：使用惯性开关。 通过摇晃使得惯性开关的摆杆与焊接的左右两个触 点接触， 利用这种接触产生的电平变化来触发中断，结合软件控制显示， 制作简 单，使用方便。 方案二：使用光遮断器。 在棒上装一个可以摆动的用来遮挡光遮断器光线的 细杆，细杆每左右摆动一次这个杆就会通过一次光遮断器，发生电平变化。 同样 通过这种电平变化，结合软件控制显示。 本次设计中产生的中断是为了实现数据的单程传输。 如果使用光遮断器， 其 触发单片机的时刻处于正中间，不能解决画面因为返回与原来图片重叠的现象。 而使用惯性开关， 因为在左右都有触点， 所以很容易的在往返途中产生两次中断， 方便指令控制，所以选择使用方案一。 2.2.3 抗重影方案的选择 方案一：使用外部中断控制数据传输时刻。外部中断信号由惯性开关产生， 触发方式为下降沿触发。 惯性开关左右两边的触点分别与单片机两个外部中断接 口相连，默认为高电平， 摇动的摆杆接地。 惯性开关处于不同位置进入不同的中 断，从而决定何时送数据。该方案简单易行，可以保证数据是单程传输的，避免 了重影。不摇动时把惯性开关处在左边就可以使 LED 棒熄灭，可以达到省电的 效果。 方案二： 使用定时器与外部中断。当我们在摆动手臂的时候， 短时间内摆动 位置和左右幅度不会有太大变化， 利用我们手臂的这个运动规律，