LED搖搖棒的單片機實現

劉 玉 張秀林 安 然

（1.中北大學動態測試技術重點實驗室，山西 太原 030051；2.中北大學信息與通信工程學院，山西 太原 030051）

1 引言

隨著人們物質生活水平的提高，人們對精神生活的追求也愈加強烈，對信息的渴求已成為了人們必不可少的需要，更加簡捷與新穎的信息傳遞方式無疑會給人們帶來耳目一新的感受。而現代工具務求簡捷化、便攜化，因此，搖動顯示裝置的到來，必將會給人們帶來一種新的方便的文化傳遞方式。

“搖動顯示裝置”，俗稱“搖搖棒”，是基于人的視覺暫留原理[1]，通過分時刷新16個發光二極管來顯示輸出文字或圖案等信息的顯示裝置。輸出信號頻率的控制通過單片機來實現[2]，用搖動傳感器檢測當前搖動狀態。當進行搖動時，由于人的視覺暫留原理，會在發光二極管[3]搖動區域產生一個視覺平面，在視覺平面內的二極管通過不同頻率的刷新，會在搖動區域內產生圖像，從而達到在該視覺平面上傳達信息的作用。

2 系統設計方案

2.1 設計思路

系統設計一個 LED 顯示棒，且需要有按鍵進行內容切換，它主要是由中央控制部分，LED 驅動部分，LED顯示部分以及電源部分組成，如圖1所示：

圖1 LED顯示棒系統框圖

單片機將提取的字模進行存儲，當接收到按鍵輸入的指令時單片機就將相應的字模代碼通過I/O口輸出，使LED點亮，利用視覺暫留原理最終使圖案完整 的顯示在擺動的顯示屏中。

2.2 系統硬件設計

系統各模塊的最終方案如圖2所示：

圖2 LED顯示棒系統原理框圖

整套系統以 AT89S52[4]單片機為核心控制系統，使用16只LED燈作為顯示屏，當水銀開關觸發中斷 T1 時，單片機向 16 只 LED 傳送數據，依據人體的視覺暫留原理，隨著顯示棒擺動前進，輸出數據的列也不會立刻消失而是隨著擺動逐漸顯示在了形成的扇形區。硬件電路[5，6]如圖3所示

圖3 硬件電路圖

2.3 系統軟件設計

在搖動 LED 棒的時候單片機必須單程送數據否則顯示的圖形會產生重影，影響視覺效果。因此當系統開始工作后通過水銀開關[7]的位置來使單片機實現單程 送數據給 LED。如果水銀開關位于右邊，則進入外部中斷 T1 并將一變量置 1。在 變量為 1 期間讓單片機以一定的頻率將數據送給 LED。如果水銀開關位于左邊，則進入外部中斷 T0 并將變量置 0，在這期間單片機不會送數據給 LED。在送數據 時，數據送完后應延時一段時間來使搖動時顯示的每個字不會太擁擠。之后再立 刻熄滅 LED 并開始重新判斷水銀開關的位置（整體流程圖見圖 4）[8]

圖4 系統流程圖

3 實驗結果與分析

根據上述原理做成的實物圖如圖5所示

圖5 做成的實物圖

測試單片機的工作情況，能否正常用LED顯示出各圖案，并且記錄各圖案持續的時間和穩定顯示度以及一個循環周期所用的時間。并且檢查LED的發光亮度，使之可以明顯的分辯出來（用秒表記錄）。

圖6 實驗結果

表1 實驗參數

由圖6和表1我們可以看到，第一個因為字多，擺動幅度不夠大或延時不夠短的原因，出現的圖案不是準確的靜態，不過可以明顯的顯示出來。其它的可以比較好的顯示出來。

4 結論

用單片機對搖動顯示進行實例化，設計一個LED搖動顯示器來顯示文字、圖像等信息，并且做出了實物。本文中設計的搖搖棒具有很好的市場前景，可滿足各種大型演出、集會、游行等宣傳需要，為人們的生活提供便利。

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