吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计论文纸
P2口输出P2锁存器的内容。FLASH编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。
6、P3口——P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如下所示：
P3.0 RXD(串行输入口) P3.1 TXD(串行输出口) P3.2 INTO(外中断0) P3.3 INT1(外中断1) P3.4 TO(定时/计数器0) P3.5 T1(定时/计数器1)
P3.6 WR(外部数据存储器写选通信号) P3.7 RD(外部数据存储器读选通信号)
此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。 7、RST——复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。
8、ALE/PROG——当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。D0置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。
9、PSEN——程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当STC89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。
10、EA/VPP——外部访问允许，欲使CPU访问外部程序存储器（地址0000H-FFFFH），EA端必需保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接VCC端），CPU则执行内部程序存储器的指令。 FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源VPP，当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。 2.1.2 电源与复位单元
任何电路都离不开电源部分，单片机也不例外，而且我们应该高度重视电源部分，不能因为电源部分电路比较简单而有所忽略，其实有将近一半的故障或制作失败都和电源有关，电源部分做好才能保证电路的正常工作。3节1.5V电池是最好的，电池输出的电压是最干净的，不会有任何干扰波动。本次课程设计使用的由USB口外5V电源。
上电复位：保障上电时能准确地启动系统。
掉电复位：当电源失效或电压降到某一电压值以下时，复位系统自动保存数
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据。
除上电复位和掉电复位外，很多监控电路集成了系统所需的功能。电源测控：供电电压出现异常时提供预警指示或中断请求信号，方便系统实现异常处理。数据保护：当电源或系统工作异常时，对数据进行必要的保护，如保护数据备份或切换后备电池。
复位电路如下图所示：
2.1.3时钟电路单元：
单片机的时钟有一个11.0592MHz的晶振和两个30PF的小电容阻成，它们决定了单片机的工作时间精度为1Us。单片机内各部件之间有条不紊地协调工作，其控制信号是在基本节拍的指挥下按一定时间顺序发出的，这些控制信号在时间上的相互关系就是CPU时序，而产生这种基本节拍的电路就是振荡器和时钟电路。STC89C52RC单片机内部有一个用于构成振荡器的单级反相放大器。
引脚XTAL1为反相器输入端，XTAL2为反相器输出端。当在放大器两个引脚上外接一个晶体（或陶瓷振荡器）和电容组成的并联谐振电路作为反馈元件时，够成一个自激振荡器。
此振荡器由XTAL1端向内部时钟电路提供一定频率的时钟源信号。另外振荡器的工作还可以由软件控制，当对单片机内电源控制寄存器PCON中的PD位置1时，可停止振荡器的工作，使单片机进入省电工作状态，此振荡器称为内部振荡器。
单片机也可以通过外部振荡器向内部时钟电路输入固定频率的时钟源信号。此时，外部信号接至XTAL1端，输入给内部时钟电路，而XTAL2端浮空即可。 片内振荡器频率是由外接石英晶体的频率决定的，其频率值可在0～24MHz之间。当频率稳定性要求不高时，可选用陶瓷振荡器。
片内振荡器对构成并联谐振电路的外接电容C1和C2要求并不严格。外接晶体时，C1和C2的典型值为30PF左右；外接陶瓷振荡器时，C1和C2的典型值为
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47PF左右。而且在设计印刷电路板时，晶体（或陶瓷）振荡器和电容应尽可能安装得靠近单片机，以减少寄生电容，保证振荡器的稳定性和可靠性。
内部方式时钟电路如下图所示：
2.1.4 显示模块：
LED显示器具有功耗低，接口控制方便等优点，而且模块的接口信号和操作指令具有广泛的兼容性，并能直接与单片机接口，可方便地实现各种不同的操作，在各类测量及控制仪表中被广泛的应用。当在LED上显示汉字时，应先取得汉字的点阵构成数据，然后将其写入显示存储器中进行显示。
摇摇棒显示是一种通过同步控制发光二极位置和点亮状态来实现图文显示的新型显示器，其结构新颖，成本低廉，可视角度达360°。
本设计采用16个并排发光二极管分别接单片机的P0口和P2口，利用人眼的“视觉暂留效应”显示文字及图案。
显示模块如下图所示：
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2.2 设计的总电路：
2.3 硬件制作注意项;
1、使用直径为3mm的高亮LED灯焊接显示部分，使用别的直径的LED灯，看效果很好但近看时字不够连贯。
2、水银开关里的水银珠很活跃，导致在接通时容易产生抖动，所以将水银开关斜向上放置（尖尖朝斜上方45°角），靠水银珠自身重力的作用减少抖动。 3、IC座里面隐藏元件，既美观又能保护元件。
4、底座连线部分，通过合理紧凑的布线，可以使线路更加牢固。
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第三章 设计方案的选定
3.1 单片机选择
方案一：选用单片机 STC89C51 作为扫描显示控制核心，由其直接控制 LED 线阵的显示,并外加扫描控制开关控制字符或图形的扫描显示。该方案线路简单，扫描控制开关可选择机械开关或编码开关或水银开关，在基于单片机的LED 显示摇摇棒的设计 ， 显示棒摇摆时接通线路控制单片机扫描输出字符或图形的列编码信号；单片机外另接有中断控制按钮用以切换不同字符或图形的显示，LED 线阵采用普通三极管驱动。 此方案的优点是：单片机C51 的端口较多，可实现显示数据并行传输，速度较快，且外围电路简单，调试较方便。 缺点是：单片机使用的晶振频率较大，软件不易实现对计数的控制。
方案二：由单片机STC89C52 最小系统、寄存器组、驱动电路、LED 线阵和电源部分组成。 单片机最小系统寄存器组驱动电路 LED 线阵显示电源 ，该方案通过单片机将列编码输入寄存器，通过寄存器组移位功能实现字符图像的扫描输出。
与方案一比较，方案二中单片机所需输出端口很少，可选用小型单片机 STC89C52，不仅功能强，而且尺寸小，价位比较低，其数据输出串口输出方式，所需端口较少，编程同 C51 兼容，总体线路较简单，电路板占用面积小；利用寄存器移位功能可轻易实现显示LED 灯数量的扩展，不仅具备方案一的大部分优点，而且外围器件更少，能耗更低，电路调试简单，故选择方案二。
3.2 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和重点。
方案一：使用水银开关。通过摇摆使得水银开关中的水银珠与两个触点接触，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：使用遮光器。在摆棒上安装一个可以摆动的用来遮挡光遮断器光线的细杆，细杆每左右摇摆一次这个杆就会通过遮光器，发生电平变化。同样通过这种电平变化，结合软件控制显示。
本次设计的中断时为了实现数据的单程传输。如果使用遮光器，其触发单片机的时刻处于正中央，不能解决图片因为返回与原来图片重叠的现象。而使用水银开关因为在左右都有触点，所以很容易在往返途中产生中断，从而选择方案一。
3.3 总体方案
整体系统以STC89C52单片机为中央控制器使用16只LED等作为显示单元。当水银开关触发中断时，单片机向16只LED传送数据，依据人体额视觉暂留原理，随着显示棒的摆动前进，输出数据的列是不会立刻消失而是随着摆动逐渐显示在形成的扇形区域。
在摇动LED灯棒的时候单片机必须单程传送数据否则显示的图形会产生重影，影响视觉效果。因此当系统开始通过水银开关中水银的位置来使单片机实现
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