基于基于 STC89C52STC89C52 單片機的單片機的 搖搖棒系統搖搖棒系統 沈陽工業大學沈陽工業大學 信息科學與工程學院信息科學與工程學院 電子信息工程電子信息工程 08020802 班班 閆博謇閆博謇 080402056080402056 摘摘 要要 隨著科技的不斷發展 社會的不斷進步 供人們娛樂休閑的工具越來越多 搖搖棒 也隨之成為一個熱點產品 搖搖棒 是基于人眼視覺暫留原理而產生的 當進行搖動時 由于人的視覺暫留會在發光二極管搖動區域產生一個視覺平面 從而達到在該視覺平面上 傳達信息的作用 本文介紹了以 STC89C52 單片機控制為主控芯片 配合高亮度 LED 二極管 以及水銀開關構成簡易搖搖棒的設計過程 通過分時刷新 20 個發光二極管來顯示輸出文字 或圖案等信息 并在此基礎上 利用 DS1302 時鐘芯片顯示當前時間 可通過按鍵對時間進行 設置 關鍵詞 視覺暫留 單片機 LED DS1302 AbstractAbstract With the continuous development of the science and technology and the society a lot of tools providing the entertainment and leisure for people have been more and more So the shaking stick has been a kind of hot produces gradually It is based on the principle of the human visual and temporary leave to product when shaken it the men s visual and temporary leave can produce a visual plane in the LED s shaking region in order to achieve the function conveying information in the plane of vision This paper introduces the process of designing the simple shaking stick with the controlling chip It is controlled mainly by the STC89c52 MCU a high brightness LED and the mercury switch It is completed through refreshing 20 LED in the time sharing to display some information like the text output or the design And on this basis the use of the chip of the DS1302 would show current time It would be set time through the button Keywords Visual staying phenomenon MCU LED DS1302 目錄目錄 摘要 第一章 基本原理 1 1 視覺暫留現象 1 2 STC 單片機簡介 1 3 水銀開關 1 4 時鐘芯片 1 5 按鍵 1 6 LED 第二章 原理圖 第三章 實物說明圖 第四章 使用說明 步驟一 步驟二 步驟三 步驟四 步驟五 第五章 軟件設計 5 1 設計思路 5 2 系統工作流程 5 3 主程序流程圖 第六章 部分效果圖 參考文獻 附件 第一章第一章 基本原理基本原理 1 11 1 視覺暫留現象視覺暫留現象 Visual staying phenomenon duration of vision 人眼在觀察景物時 光信號傳入大腦神經 需經過一段短暫的時間 光的作用結束后 視覺形象并不立即消失 這種殘留的視覺稱 后像 視覺的這一現象則被稱為 視覺暫 留 是光對視網膜所產生的視覺在光停止作用后 仍保留一段時間的現象 其具體應用是 電影的拍攝和放映 原因是由視神經的反應速度造成的 其時值是二十四分之一秒 是動畫 電影等視覺媒體形成和傳播的根據 視覺實際上是靠眼睛的晶狀體成像 感光細胞感光 并且將光信號轉換為神經電流 傳回大腦引起人體視覺 感光細胞的感光是靠一些感光色素 感光色素的形成是需要一定 時間的 這就形成了視覺暫停的機理 物體在快速運動時 當人眼所看到的影像消失后 人眼仍能繼續保留其影像 0 1 0 4 秒左右的圖像 這種現象被稱為視覺暫留現象 是人眼具有的一種性質 人眼觀看物體時 成像于視網膜上 并由視神經輸入人腦 感覺到物體的像 但當物體移去時 視神經對物 體的印象不會立即消失 而要延續 0 1 0 4 秒的時間 人眼的這種性質被稱為 眼睛的視 覺暫留 1 21 2 STCSTC 單片機簡介單片機簡介 STC 單片機是一款增強型 51 單片機 完全兼容 MCS 51 還增加了新的功能 比如新增 兩級中斷優先級 多一個外中斷 內置 EEPROM 硬件看門狗 具有掉電模式 512B 內存等 還支持 ISP 下載 不用編程器 只要一個 MAX232 和一些廉價的元件就能寫程序 可擦寫 10 萬次 單片機最小系統單片機最小系統 圖 圖 1 1 單片機最小系統電路圖單片機最小系統電路圖 1 31 3 水銀開關水銀開關 搖搖棒在搖動時 只能在朝某一方向搖動時顯示 否則會出現鏡像字或鏡像畫面 所 以通過接一個水銀開關來控制 使搖搖棒從左向右搖動時將內容正確顯示出來 圖 圖 2 2 水銀開關結構圖水銀開關結構圖 圖 圖 3 3 水銀開關實物圖 水銀開關實物圖 水銀開關里的水銀柱很活躍 導致在接通時容易產生抖動 所以將水銀開關斜向上放 置 尖端朝斜上方 45 角 靠水銀自身重力的作用減少抖動 因為重力的關系 水銀水珠會隨容器中較低的地方流去 如果同時接觸到兩個電極的 話 開關便會將電路閉合 開啟開關 主要作用 1 觸發 EXT1 中斷 在中斷程序中顯示畫面 2 水銀開關斷開時 進入設置狀態 1 41 4 時鐘芯片時鐘芯片 DS1302 是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能 低功耗的實時時鐘芯片 附加 31 字節 靜態 RAM 采用 SPI 三線接口與 CPU 進行通信 并可采用突發方式一次傳送多個字節的時 鐘信號和 RAM 數據 實時時鐘可提供秒 分 時 日 星期 月和年 一個月小與 31 天時 可以自動調整 且具有閏年補償功能 工作電壓寬達 2 5 5 5V 采用雙電源供電 主電 源和備用電源 可設置備用電源充電方式 提供了對后備電源進行涓細電流充電的能力 圖 圖 4 4 DS1302DS1302 引腳分配圖引腳分配圖 各引腳的功能為 各引腳的功能為 8 Vcc1 備用電池端 1 Vcc2 5V 電源 當 Vcc2 Vcc1 0 2V 時 由 Vcc2 向 DS1302 供電 當 Vcc2 Vcc1 時 由 Vcc1 向 DS1302 供電 7 SCLK 串行時鐘 輸入 6 I O 數據輸入輸出口 5 CE RST 復位腳 2 3 X1 X2 是外接晶振腳 32 768KHZ 的晶振 4 地 GND 基本電路 基本電路 圖 圖 5 5 DS1302DS1302 電路圖電路圖 1 51 5 按鍵按鍵 圖 圖 6 6 按鍵外觀 按鍵外觀 主要作用 切換畫面以及時間設置 1 61 6 LEDLED LED 是發光二極管 Light Emitting Diode LED 的簡稱 也稱作發光二極管 這種 半導體組件可以作為指示燈 顯示板 它不但能夠高效率地直接講點能轉化為光能 而且 擁有最長達數萬小時的使用壽命 同時具備不如傳統燈泡易碎 節能省電等優點 在設計中的作用 作為此設計的顯示模塊 進行字符的顯示 第二章第二章 原理圖原理圖 圖 圖 8 8 總原理圖 總原理圖 第三章第三章 實物說明圖實物說明圖 圖 圖 9 9 總體實物圖 總體實物圖 1 水銀開關 傳感器 2 20 位 LED 顯示器 3 DS1302 時鐘芯片 4 STC89C52 單片機 主控芯片 5 電源開關 供電 6 功能按鍵 四個 切換畫面 設置時間 時間加 時間減 1 2 3 4 7 時鐘芯片備用電池 當電源關閉時為時鐘芯片供電 保證時間的實時性 圖 圖 1010 ICIC 座里隱藏元件座里隱藏元件 IC 座里隱藏元件 這樣做既美觀又能節省空間 還可以保護元件 第四章第四章 使用說明使用說明 步驟一 將電源連接好 步驟一 將電源連接好 圖 圖 1111 電源開關及按鍵 電源開關及按鍵 步驟二 將電源開關打開 步驟二 將電源開關打開 此時 20 位 LED 開始閃爍 搖動搖搖棒將會看到如下效果 圖 圖 1212 初始效果圖 初始效果圖 步驟三 進入按鍵功能狀態 步驟三 進入按鍵功能狀態 方法如下 將搖搖棒 LED 一側向下放置 即使水銀開關兩個引腳不導通 如圖 13 此狀態是 實現所有按鍵功能的通用狀態 若不在此狀態 按鍵將都不可用 時間設置同樣是在此狀 態下進行的 圖 圖 1313 按鍵功能狀態 按鍵功能狀態 此時按下 換字 鍵 再搖動搖搖棒 畫面會切換 將會看到如下效果 如圖 14 圖 圖 1414 切換畫面 切換畫面 本搖搖棒系統共存儲 5 個畫面 通過 換字 按鍵進行循環切換 其中第五個換面顯 示的是實時時間 時間信息由時鐘芯片提供 步驟四 設置時間步驟四 設置時間 首先進入按鍵功能狀態 將搖搖棒 LED 一側向下放置 即使水銀開關兩個引腳不導 通 如圖 13 設置狀態下 LED 顯示說明 如下圖所示 從右至左四個 LED 分別表示 調秒標志位 調分標志位 調時標志位 設置狀態標志位 時間信息的個位和十位分別由四個 LED 以二進制碼的形式顯示 圖 圖 1515 設置狀態下 設置狀態下 LEDLED 顯示說明圖顯示說明圖 按下 設置 按鍵 設置狀態標志位點亮 調時標志位點亮 對小時設置 按 加 按鍵或 減 按鍵可以對小時進行設置 時間信息以二進制形式顯示 再按下 設置 按鍵 設置狀態標志位點亮 調分標志位點亮 對分鐘設置 設置方 法同上 再按下 設置 按鍵 設置狀態標志位點亮 調秒標志位點亮 對秒設置 設置方法 同上 圖 圖 1616 設置小時 設置小時 圖 圖 1717 設置分鐘 設置分鐘 圖 圖 1818 設置秒 設置秒 步驟五 退出設置步驟五 退出設置 設置完成后再按一下 設置 按鍵 退出設置狀態 此時 20 個 LED 全滅 否則搖搖棒 顯示將不正確 第五章第五章 軟件設計軟件設計 5 15 1 設計思路設計思路 由于搖搖棒在搖動時 只能在朝某一方向搖動時顯示 否則會出現鏡像字或鏡像畫面 所以通過接一個水銀開關來控制 在搖搖棒左向右搖動時 水銀開關導通 觸發單片機的外部中斷 運行中斷程序 顯 示預設畫面 在搖搖棒右向左搖動時 水銀開關斷開 運行主程序 檢測按鍵 實現畫面切換及時 間設置 5 25 2 系統工作流程系統工作流程 1 顯示預設圖形 并按鍵切換 2 按鍵設置時間 3 顯示時間 5 35 3 主程序流程圖主程序流程圖 開始 設置初始常數 初始化時鐘