结·····················································
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·七．
·致·
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谢·····················································八．
·参
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·考·
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3 文
献·····················································
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二．系统设计方案
1.设计目的
本次设计制作的是一个显示棒，基本要求就是要小巧、轻便，所以要将单片机的系统板简化设计。 通过本次设计，加强学生对MCS-51单片机的深刻理解，提高学生的设计能力和动手能力。 2.设计要求
设计一个16只高亮度LED发光二极管构成的摇摇棒，通过单片机编程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。 3.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，如图所示
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IO口输出，使LED灯点亮，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。
1.LED灯的选择：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。
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。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。
3.抗重影方案的选择：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。
三．系统硬件设计
1.基本原理图为：
基本原理与硬件电路设计：
16只LED发光管作为画面每一列的显示，左右摇晃起到了扫描的作用，人眼的视觉暂留现象看到的是一幅完整的画面。与LED点阵的显示有几分相仿。
其硬件电路如上图中所示：
系统电源VCC为5V，下载程序和调试时一定要保证5V电压，MCS-51单片机作为控制器，在它的P1，P2口接有16只以共阳的方式连接的高亮度LED,由单片机输出低电平点亮。P1口，P2口的上拉电阻不能少。串在LED公共端的二极管D1会产生一定的压降，用来保护LED,经试验测试LED点亮时两端电压为3V左右，在LED的安全承受范围之内。 各部分功能 （１）按键模块
使用一个按键对显示的所有内容进行切换，通过按钮按下的次数确定显示的内容。
Ｓ１：水银开关 功能为棒在摇动时，只能在朝某一方向摇动时显示，否则会出现镜像字或镜像画面，所以通过接一支水银开关来控制，使摇摇棒从左向右摇动时将内容显示出来。 Ｓ２：画面切换开关 功能为用于切换显示不同内容。 Ｓ３：手动复位开关 功能为可以控制系统的启停 （２）LED显示模块
首先，我们根据LED点阵屏的显示原理：点阵屏的显示分为行扫描与列扫描两种，列扫描是将我们的字模数组通过点阵屏的行驱动进行输入，然后通过列对每一行进行扫描，当列为低（高）电平、行为高（低）电平时则表示该点为图案的一部分，将其读出、显示。它的顺序可以总结为：行不断的送数据，每送完设置的信息后列进行读取，然后行再次送数据，列再次读取??依次循环下去，一幅完整的图案就显示在了显示屏上。
而本次设计的LED显示棒数据传输原理与LED点阵屏相似。可以把LED显示棒看成是LED点阵屏中的一列。为了使显示的图案清
晰，我们使用了16个LED管将它们排成一列，整个屏在静止时也就相当于16行×1列。数据传输时我们同样使用行送数据、列扫描。在摆动过程中，应用视觉暂留原理，我们点亮的列不会很快的消失，而是随着摆动的方向继续向前移动，只要移动的速度高于视觉暂留的最短时间显示内容就不会熄灭，至此，一幅图案也就可以这样被“摆动”出来了。 ２．系统硬件
系统功能主要体现在3个部分： 1.单片机控制（STC12C2051）
本装置采用了STC12C2051单片机，它支持直接通过串口线下载程序，对于本设计而言，显示文字需经常改变，STC12C2051方便许多，因此选择STC12C2051作为本设计所用的单片机。 2. 显示功能。（D1~D16）
信息传递主要由显示来完成，本设计显示功能由16个发光二极管来完成。16个发光二极管分为4组，以共阳的方式连接，共用P1口和P2口作为输出口。 3. 传感器系统
硬件传感器主要为摇动传感器，本设计的摇动传感器由滚珠开关构成。
可选摇动开关有水银摇动开关和滚珠开关两种。水银摇动开关稳定性较高，但容易发生破裂，水银外泄，安全性较差。滚珠开关稳定性稍差，但不容易损坏，安全度很高。考虑到实际应用环境，故选用滚珠开关作为系统的摇动传感器。由滚珠开关带来的不稳定性可以通过软件进行弥补。
经过分析论证，我们决定了系统各模块的最终方案，流程图如下：