1、 密級： jinggangshan university本科畢業(yè)論文（設計）題目： 學 院 電子與信息工程學院 專 業(yè) 電子信息科學與技術 班 級 11級電信本（1）班 學 號 110914051 姓 名 指導教師 起訖時間 2014.11-2015.05 基于單片機極速led魔棒設計【摘要】本設計是基于stc15f104e單片機為核心控制芯片設計的多功能數碼搖搖棒。電路系統(tǒng)主要由電源管理、位置傳感器、主控電路、led驅動以及l(fā)ed顯示等模塊組成。通過完成硬件電路設計、pcb板設計制作、程序設計與調試，最終做出一款能夠實際使用的搖搖棒作品，實現了搖搖棒的圖像顯示效果。該設計在控制系統(tǒng)上采用了成

2、本低、引腳數量少但功能較強的控制芯片，led燈采用了高亮發(fā)光二極管，顯示效果更明顯，電源電路使用了專用的電源管理芯片，做到了功耗低，性能更加穩(wěn)定。本設計主要解決了目前市場上搖搖棒圖片無法變換、分辨率低，顯示不清晰等弊病，還可以根據自己的意愿，改變程序，來滿足自己想要的結果。從目前的發(fā)展前景，搖搖棒深受人們的喜愛，以及成本的控制，使得具有投放市場的價值，將會帶來一定的經濟效益。【關鍵字】 ：單片機；魔棒；led；傳感器；based on single chip microcomputer speed led magic wand designauthor: zhangchao(college o

3、f electronics and information engineering, jinggangshan university jiangxi jian 343009) tutor: xiao kaixuan abstract this design is based on stc15f104e mcu as the core control chip design of multi-function digital shake well. circuit system is mainly composed of power management, position sensor, ma

4、in control circuit, led driver and led display module, etc. by completing the hardware circuit design, pcb design, program design and debugging, finally make a can actually use shake stick work, implements the shake bar image display effect. ) has been used in the design in control system of low cos

5、t, less pin number but function strong control chip, led lights used the highlight light-emitting diodes (leds), show the effect is more obvious, the power supply circuit using the dedicated power management chip, do the low power consumption, more stable performance. this design mainly solves the t

6、eetering on the market at present rod cant transform, low resolution images, show the evils, such as unclear can also according to his own will, change the program, to meet the results they want. from the current development prospects, rocking bar was deeply loved by people.【key words】microcomputer;

7、 magic wand; led; transducer；目 錄【摘要】1第一章 緒論41.1 選題背景以及發(fā)展前景41.2 課題研究的內容和實現的功能41.3 led魔棒的系統(tǒng)設計要求5第二章 總體方案設計52.1 整個電路的組成52.2 設計的原理62.3 stc15f104e單片機內部結構6第三章 硬件電路設計83.1 主控芯片模塊設計83.2 電源管理模塊設計93.3 位置傳感器模塊設計93.4 led驅動模塊設計103.5 led顯示模塊設計113.6 整體硬件電路設計11第四章 搖搖棒制作124.1 搖搖棒的制作124.2 搖搖棒pcb的制作134.3 搖搖棒實物的焊接134.4

8、極速led魔棒的實物圖14第五章 程序設計145.1 程序流程圖145.2 主控芯片程序155.3 位置傳感器的程序175.4 led驅動模塊程序175.5 led顯示模塊程序18第六章 系統(tǒng)的硬件調試及軟件調試196.1 常見的硬件故障196.2 硬件調試方法206.3 軟件調試方法206.4 調試步驟206.5 作品的效果圖21總結22【參考文獻】22附錄1 極速led魔棒的作品說明23附錄2 極速led魔棒的缺陷及優(yōu)化24附錄3 元件清單 25致謝26第1章 緒論1.1 選題背景以及發(fā)展前景 隨著時代不斷的向前推進，科學技術的不斷發(fā)展，人們在滿足日常生活所需以后，觀念意識開始轉向豐富自己

9、精神的生活，發(fā)達的電子技術，無疑于給人們帶來了更多的樂趣，在生活中扮演越來越重要的角色，信息傳輸更將會給人煥然一新的感覺，將在信息的索取方式使人們更加簡單，更加快捷。在學校的活動，舉辦各種聚會，以及他們自己的私人聚會等，可用于led數據搖搖棒，特別是近年來熱門精選，是增加搖搖棒的市場需求，在文藝演出，和各種比賽，揮霍光欄可以顯示各種你需要的文字、符號、圖像，可以極大地活躍氣氛，調動觀眾的熱情，想象，當輕貼在你的手中，*的話“我愛你”，在遠處就可以讓你的偶像感受到你對他的崇拜的情意。基于在此種情境下，“l(fā)ed魔棒”作為我畢業(yè)設計的研究課題。“l(fā)ed的魔棒”，俗稱“搖搖棒”，事實上是一個顯示設備，

10、是一個具有益智化的玩具，現在市場上廣為使用，用字可以形容：“靜如處子，動如脫兔”，其實就是幾個貼片發(fā)光二極管，當魔棒在按照一定的速度頻率搖晃，就會活靈活現的不停的發(fā)光閃現，會形成多種多樣的文字或者圖片，以至于達成自己想要的成像。本文基于單片機極速led魔棒設計，將其實物化-搖擺顯示器，可以通過搖搖棒顯示文字，將信號輸入控制芯片，將會通過不同的模塊的信號的傳遞，控制16個發(fā)光二極管的不斷的閃爍變化，同時在陰影部分不斷的刷新不同的文字和圖片信息。因為在視覺原理可持久性，由于搖擺桿的過程中，發(fā)光二極管閃爍的跨區(qū)域在人的視力范圍不斷的刷新會留下一個陰影，在搖擺的區(qū)域將會出現設定好的圖片或者文字，在此會

11、傳達平面視覺的信息。此設計的突出點，就是可以根據自己的意愿，改變程序，來滿足自己想要的結果，led點陣顯示有些類似。1.2 課題研究的內容和實現的功能本作品基于硬件單片機的一個設計，通過軟件的c語言程序的編程與信號輸入，各個模塊結合起來，實現整體功能。作品所有的模塊結合精巧，在設計排版線路簡單，軟硬結合靈活，更能發(fā)揮出軟件方便靈活。其主要目的是熟悉單片機的功能，應用c語言編程和單片機很好的結合實現自己的一些想法。在整個設計過程中，主要發(fā)揮自己的想象力，精通學習單片機，熟悉每個模塊的功能，熟悉單片機外圍功能和結合c語言編程，完成整個設計。本設計將使用一個新的強大的抗干擾/強抗靜電/高/低功率/低

12、成本的數據處理和控制的智能單片機stc15f104e。 同類的設計在生活中也存在，好多魔棒根據化學反應原理或者某種特殊離子之間的反應進行發(fā)光，比如夜光杯，夜光棒等。同類課題在市場上，缺少智能化，用高亮度的led燈組裝的存在極大的弊端，不能任意的改變與更換，這樣不能及時符合市場的需求，這樣增加了成本和加大了工作量。基于市場這些的現象與弊端，本作品將會充分發(fā)揮自己的想象，以單片機為底層控制，以單片機為核心，通過各個模塊的組合設計，使用單片機c語言編程信號輸入，能實現多種功能，顯示部分通過16貼片led燈點亮時，它會顯示你想要的各種模式。1.3 led魔棒的系統(tǒng)設計要求基于單片機的設計，控制16個貼

13、片led燈的閃爍，該系統(tǒng)將由電池供電，單片機中斷信號控制模塊，搖動時顯示文本一些簡單的圖案或者識別字符。整體系統(tǒng)設計要求如下： （1）總體方案與硬件設計。 （2）通過對各個主要控制芯片的外圍設計。 （3）對于硬件的了解熟悉，并且對實物魔棒的制作。 （4）程序流程圖的設計，進行語言程序的編寫。 （5）進行調試，對實物led魔棒的展示。在此基礎上，我將設計一個com接口控制模塊，想通過com專用電纜連接電腦，客戶將減少顯示內容的編輯和更換，反復使用。所以，很好的滿足了客戶的多樣性和創(chuàng)造性的需要顯示的內容。第二章 總體方案設計2.1 整個電路的組成 本設計的主要模塊控制電路有以下部分組成：電源管理、

14、位置傳感器、主控芯片，led驅以及l(fā)ed顯示。如圖1所示：圖1 系統(tǒng)框圖電源管理：此設計是一個輕巧，低功耗的作品，在設計過程中需要一個電源部分采用一節(jié)普通7號充電電池或者紐扣電池，通過電源的電路管理和控制整個電路的供電。從而達到了，環(huán)保與方便。位置傳感器：由于視覺暫留原理是，因為人類的視覺在索取信息的頻率是有局限性的，極限平均不到1 / 24秒的時間，因此led搖搖棒充分利用人類視覺暫留的特性，在發(fā)光二極管搖擺的區(qū)域產生陰影平面，給人一種視覺的效果，通過位置傳感器可以有效的控制信號的傳輸與斷開。需要時間的延遲與控制，旨在達到人的視力的效果，從而看到清晰的畫面。主控芯片：在設計中用單片機控制整個

15、模塊，是整個電路的核心，綜合作品的成本控制，此單片機主控芯片價格低廉，功能多，易于控制的單片機。led驅動與顯示：通過發(fā)送一脈沖信號給主控芯片，主控芯片的信號的傳輸發(fā)送，時鐘的控制，將led驅動，然后電源的供電，從而點亮led燈。2.2 設計的原理 led也叫魔杖的搖搖棒，它是左右搖動的桿體，在制作過程中的顯示多種模式的特點，并將會通過計算機串口可以任意改變圖案或文字，各種圖像或文字就會出現在自己的眼前。我的設計制作將會是目前市場上最新，最低的價格，同時，也可以是一個新產品遠程觀看。神奇的數字搖搖棒是出世在閃光系列的一次革命，它是有趣的魔法，可以看到一個藍色的熒光棒。此設計電路是由電源管理、位

16、置傳感器、主控芯片stc15l104e、led驅動及l(fā)ed顯示模塊構成，軟件和硬件充分結合，位置傳感器感應魔棒位置，當感應到魔棒搖晃到最左端時，就發(fā)送一脈沖信號給主控芯片，主控芯片隨即連續(xù)發(fā)送待顯示的字符至led驅動芯片，進而點亮led，隨著魔棒從左向右搖動，依次點亮不同led，由于人眼的光學滯留原理，就可以看得完整的文字或者圖案等信息。在此作品應該注意的問題：1.led燈的選擇：市場上一般的發(fā)光二極管種類很多，五顏六色的，這樣就可以采用更經濟顯示模式。 2.外部中斷信號產生方式：在設計中外部中斷的起著相當重要的作用，控制整個模塊的數據傳輸，扮演者相當重要的角色，因此在選擇外部中斷時，要兼顧整

17、個設計的模塊。慣性開關的使用，將會通過水銀開關將控制電路中部分中斷，軟件和硬件更好的結合起來，使設計更加簡單，使用起來也更加方便。 3.抗重影選項：外部中斷控制還有一個重要作用，就是在搖擺過程中對led燈閃爍頻率的控制，也就是在整個過程中的時間的控制，外部中斷信號的輸出將由水銀開關控制。水銀開關的兩個觸腳和核心單片機的延時外部中斷的接口連接，另一端與搖搖棒接地，水銀開關在搖擺，滾珠在不同的位置產生了不同的中斷，決定何時發(fā)送數據。易的方案，確保了數據有效的單程的傳輸，從而解決了重影的現象。2.3 stc15f104e單片機內部結構選擇應遵循的原則的適用和方便，易于購買的組件中的市場，并應盡量減少

18、組件的數量，達到節(jié)約成本的要求。該stc15f104e芯片包括一個中央處理單元（cpu），程序儲存器（flash）、數據存儲器（sram）、定時器、i/o口、看門狗、片內高精度r/c振蕩時鐘及高度可靠復位等模塊。stc15f104e單片機內部結構如圖2所示：圖2 stc15f104e內部結構圖本設計選用的stc15f104e主要資源與參數體現在片中央處理器單元、i/o口結構、中斷系統(tǒng)、指令系統(tǒng)和定時器/計數器五個方面。為了合理利用資源，本設計選用了8個引腳的 stc15f104e:如表（一）所示：表一：管腳介紹管腳管腳編號說明p3.0/int45p3.0 p3.0端口 3 標準i/o端口int

19、4外部中斷4，只能下降沿中斷，支持掉電喚醒p3.2/int07p3.2port2 標準i/o口int0外部中斷0，既可上升沿中斷也可以下降沿中斷。如果it0(tcon.0）設置為1，僅下降沿中斷int0引腳。ito（tcon.o)被清0，int0管腳既可上升沿中斷也可以下降沿中斷int0支持掉電喚醒p3.1端口66 1 標準i/o端口p3.3/int1/rstout_low8p3.3port3 標準i/o口int1外部中斷1，既可上升沿中斷也可以下降沿中斷。如果it0(tcon.1）設置為1，僅下降沿中斷int1引腳。it1（tcon2）為0，上升沿中斷int1引腳支持支持下降沿中斷。沿中斷。

20、int1支持掉電喚醒rstout_lowrstout_low輸出低電平，可以先設置高讀p3.4/rst/t0/clkout1/int2/irc_clko1p3.4port4 標準i/o口rst復位腳t0定時器/計數器0的外部輸入clkout1定時器/計數器1的時鐘輸入該引腳可配置為通過設置int_clko 1 位/ t1clko一clk_out1，而且對t1引腳輸入的外部時鐘頻率輸出。p3.5/t1/clkout0/int33p3.5port5 標準i/o口t1定時器/計數器1的外部輸入clkout0定時器/計數器0的時鐘輸入該引腳可配置為通過設置int_clko 0 位/ t0clko一cl

21、k_out0，而且對t0引腳輸入的外部時鐘頻率輸出。int3int3 int3外部中斷3，只有下降沿中斷vcc2電源正極gnd4電源負極，接地如圖3所示：為 stc15f104e管腳圖：圖3 stc15f104e管腳圖第三章 硬件電路設計3.1 主控芯片模塊設計 本設計主要以stc15f104e為主控芯片（如圖4所示），其優(yōu)點是微小集成電路控制器，貼片封裝，操作溫度范圍為4085，低功耗，強抗靜電，抗干擾。在89c51設計采用int1作為外部驅動；復位中斷控制終端；使用中斷開關控制程序開始運行最好的擺動方，防止重影；p3.0、p3.1 p3.2，如i/o接口作為輸出端口分別連接一個led燈，結

22、合軟件的操作可以通過led燈的亮滅來顯示文本和圖形的控制。通過計算機編程后，將程序下載至主控芯片，進而控制整個電路按照指令運行。同時，對com接口的設計，連接到計算機通過com電纜為客戶顯示，編輯和更改內容，減少浪費，重復使用，很好的滿足了客戶端顯示的多樣性和創(chuàng)造性的內容需要。圖4 主控芯片模塊3.2 電源管理模塊設計 為了最大限度減輕產品重量，以及更大范圍應用本產品，電源部分采用一節(jié)普通7號電池，再通過電源管理芯片cx2601升壓至3v，進而給整個電路供電。即減輕了重量，又方便更換電池。cx2601是一款升壓芯片，常用于單節(jié)電池的小手電筒中，價格低廉，性能穩(wěn)定。如圖5所示： 圖5 電源管理模

23、塊3.3 位置傳感器模塊設計位置檢測傳感器（如圖6所示）采用水銀開關來檢測魔棒的搖晃位置。外部中斷控制還有一個重要作用，就是在搖擺過程中對led燈閃爍頻率的控制，也就是在整個過程中的時間的控制，外部中斷信號的輸出將由水銀開關控制。水銀開關的兩個引腳，和核心單片機的外部中斷接口連接，兩端口的高水平，搖擺桿接地。水銀開關在搖擺，滾珠在不同的位置產生了不同的中斷，決定何時發(fā)送數據。易的方案，確保了數據有效的單程的傳輸，從而解決了重影的現象。與其他位置開關相比，由于電極接觸液態(tài)汞，無噪音，體積小，形式多樣，結構簡單，價格低廉。與其他位置開關相比，由于電極接觸液態(tài)汞，無噪音，體積小，形式多樣，結構簡單，

24、價格低廉。從左到右搖桿搖動時顯示的內容。如圖7所示： 圖6 位置傳感器 圖7 水銀開關 3.4 led驅動模塊設計led驅動芯片74hc595，它是硅cmos器件結構，低電壓ttl電路兼容，符合jedec標準。如圖8所示：單片機內各部件之間通過信號的傳輸與中斷，其控制信號是在一定的時序下進行，這些通過振蕩器和時鐘電路實現其功能。該振蕩器由xtal1端內部時鐘電路提供時鐘信號源12mhz。在振蕩器和時鐘電路的控制下，信號會有條不紊的控制每個模塊，各個模塊之間相互中斷，信號穿相互，是用一定的時間發(fā)出的命令，時間序列，這些控制信號之間的關系是cpu。該振蕩器由xtal1端內部時鐘電路提供時鐘信號源1

25、2mhz。 圖8 led驅動模塊3.5 led顯示模塊設計 發(fā)光二極管，市場上廣為使用的led燈，這是半導體組件，輕便簡單，而且節(jié)省能源。如圖9所示：發(fā)光二極管的結構圖9 發(fā)光二極管設計中l(wèi)ed點亮的原理：當單片機p3.1和p3.2口給led燈輸入低電平，于是陰極led燈均處于低電平狀態(tài)，在陽極電壓的作用下，水銀開關應與陽極的led，led是5v，電流通過，所以點亮led。led的驅動電壓超過1.5v以上，電流200ma，驅動電壓和電流的led不同。led顯示模塊采用16個高亮貼片led，各串聯(lián)一個1k電阻組成，受驅動芯片控制。貼片led相比直插型led，排列緊密，分辨率高，顯示更清楚。如圖1

26、0所示：圖10 led顯示模塊3.6 整體硬件電路設計 如圖11所示為整體電路電路圖，選用芯片時因考慮到stc15f104e在價格上占有優(yōu)勢，同時供貨穩(wěn)定，受到了國內很多工程師的青睞。用stc單片機相比更穩(wěn)定，而在高速度，內部資源整合也更豐富，所以用stc15f104e芯片為核心。在led的選用上，盡量選擇節(jié)省空間實惠又能實現功能的led，所以選用了5050貼片燈珠，效果良好。在搖動led棒的時候，單片機將會通過水銀開關控制，單一方向傳送數據這樣有效的避免重影現象。當打開搖搖棒上電時，整個模塊開始工作，通過位置水銀開關延時控制時間，將數據信號單方向傳輸給led燈。如果慣性開關位于右邊，給單片機

27、一個高電平1（外部中斷1并將變量置1）。在變量為1，同時單片機發(fā)出信號，將數據傳輸給led燈，點亮燈。如果慣性開關位于左側，一個高水平（1單片機的外部中斷0和變量設置為0）。輸出信號頻率的控制通過單片機來實現，用水銀開關檢測當前搖動狀態(tài)。當進行搖動時，由于人的視覺暫留原理，會在發(fā)光二極管搖動區(qū)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(qū)域內產生圖像，從而達到在該視覺平面上傳達信息的作用。 圖11 極速led魔棒整體電路圖 第四章 搖搖棒制作4.1 搖搖棒的制作本設計通過軟件altium designer release10仿真模擬，pcb網絡自動路由的核心，和電路原理

28、圖的設計和pcb設計系統(tǒng)界面只有正確的表到網絡中。altium designer release10仿真模擬系統(tǒng)有符合設計參數所需元器件，經過系統(tǒng)的默認，設置格點的大小，將設計電路圖進行調整修改，使整個電路pcb更加美觀。pcb設計可以減少布線和裝配誤差，節(jié)省維修，調試和設備檢修時間有利于標準化，和高密度布線，體積小，重量輕，使電子設備更加精細化，從而節(jié)省成本。整個電路焊接的步驟如下：1.將元器件分類，并檢查是否符合本設計所需要的元器件。2.對元器件的參數的檢測，以及對達到標準的元器件引腳進行修正。 3.鍍錫焊接，電烙鐵溫度控制鍍錫，并不能燒毀芯片，并清潔焊接部位。 4.2 搖搖棒pcb的制作

29、1.繪制印制電路板 根據原理圖，畫出網絡表格，自動布局。 2.規(guī)劃電路板本設計搖搖棒pcb的大小：200*11mm。如圖12所示：圖12 電路板圖 3.設置參數裝入網絡表及原件的封裝形式，pcb編輯器的工作參數，自動布局如圖13所示：圖13裝配圖4.3 搖搖棒實物的焊接 1.檢查元器件的參數，符合設計的元器件，并且進行分類。如圖14所示： 圖14 元器件 2.焊接順序是從低到高，先小后大，由易到難，一般先焊接特殊部件和第一部件，安裝過程不影響下道工序。如圖15所示：圖15 焊接圖1.先焊接40p的ic插座（注意：芯片的缺口是朝下的！印制電路板的設計，以方便布線，然后12m）晶體，30pf的陶瓷

30、電容，電解電容10uf，10k的電阻，焊接引腳。現在芯片燒寫程序。如果程序不能寫，請檢查是否在電路焊接，然后下一步2.將所有的元器件焊接成功以后，在焊接水銀開關，因為水銀主要元素是汞，汞是有毒的。在焊接過程中要注意，水銀開關的左右搖擺，還有時間頻率的控制，因此在焊接的過程中，要傾斜一定的角度，這樣在搖擺的過程中減少重力造成的時間的系統(tǒng)誤差。除了熔膠粘貼上一層厚厚的保護熱的水銀開關。它的時間來啟動調試。如圖16所示：圖16 檢測圖 4.4 極速led魔棒的實物圖 圖17 極速led魔棒反面 圖18 極速led魔棒正面第五章 程序設計5.1 程序流程圖 通過軟件編程控制制作模塊之間的信號的傳輸，軟

31、件設計流程如下：基于keil軟件進行軟件程序編寫，下載至主控芯片即可。如圖19所示：圖19 程序流程圖1.主函數程序：程序包含主函數，主函數可以理解為程序主體，它可以調用其他的子函數來達到目的。3.延時子程序：通過控制指令，在整個程序模塊的控制中時間的延時性，控制搖搖棒搖擺的頻率，和水銀開關控制時序性一直，有效的控制重影現象。5.2 主控芯片程序在設計中用單片機控制整個模塊，是整個電路的核心，綜合作品的成本控制，此單片機主控芯片價格低廉，功能多，易于控制的單片機。p3.0、p3.1 p3.2，如i/o接口作為輸出端口分別連接一個led燈，結合軟件的操作可以通過led燈的亮滅來顯示文本和圖形的控

32、制。通過計算機編程后，將程序下載至主控芯片，進而控制整個電路按照指令運行。sbit sclk = p33; /時鐘sbit rck = p34; /數據鎖存sbit date = p35; /數據sbit int_0 = p32;void main()num=0;time=0;qingling(10);while(1)if(int_0 = 0)qingling(30);while(!int_0); if(time=20)&(time0;i-)date = d&0x80;/發(fā)送bit0-bit7d=1;sclk=0;_nop_(); /_nop_();_nop_();sclk = 1;_nop_

33、();/_nop_();_nop_();sclk = 0;/rck = 0;_nop_();_nop_();_nop_();/rck = 1;/上升沿送數據到輸出鎖存器/_nop_();_nop_();_nop_();/rck = 0;void lock() /鎖存rck = 0;_nop_();_nop_();_nop_();rck = 1;/上升沿送數據到輸出鎖存器_nop_();_nop_();_nop_();rck = 0;5.5 led顯示模塊程序首先，對led點陣屏顯示原理的基礎：點陣屏顯示的行掃描和列掃描，掃描是我們的矩陣陣列通過驅動輸入的點陣屏。然后通過每行的列掃描，當分為低（

34、高）的水平，高（低）水平說點作為案件的一部分，讀取和顯示。其順序可以概括為：繼續(xù)發(fā)送數據，每個發(fā)送設置信息列讀，然后再發(fā)送數據，在關閉循環(huán)讀取列一遍，圖案的完整的圖片顯示在屏幕上。為了使圖案清晰顯示，我們使用16個led管，它們排成一行，整個屏幕是在第十六行1列。我們使用相同的線發(fā)送數據，列掃描數據傳輸。因為在視覺原理可持久性，由于搖擺桿的過程中，發(fā)光二極管閃爍的跨區(qū)域在人的視力范圍不斷的刷新會留下一個陰影，會出現文字及圖案或者會在搖動區(qū)域內產生圖像。void display(uchar m_unm,uchar *table) /顯示 uint i; for(i=32*5*m_unm;i(32

35、*5*m_unm+160);i+) hc595(tablei);hc595(tablei+1);/di_date=tablei+1;lock();delay(sudu*13);hc595(0xff);/di_date=0xff;hc595(0xff);lock();delay(sudu*1);i+; /void display2(n,uchar *table) uint i; for(i=0;i(32*n);i+) hc595(tablei);hc595(tablei+1);/di_date=tablei+1;lock();delay(sudu*13);hc595(0xff);/di_date

36、=0xff;hc595(0xff);lock();delay(sudu*1);i+; void qingling(uint t)/顯示清除hc595(0xff);/di_date=0xff;hc595(0xff);delay(t);第六章 系統(tǒng)的硬件調試及軟件調試硬件和軟件相結合調試在單片機外圍調試廣泛運用，硬件的好與壞，只有通過軟件的測試才能體現硬件的漏洞與錯誤。在軟件程序調試的之前，首先進行硬件系統(tǒng)故障的排除，一般程序如下：6.1常見的硬件故障（1）邏輯錯誤邏輯錯誤在本設計也是存在的問題，主要在印刷電路板時候設計錯誤，在印刷電路板的高密度布線，焊接時極易造成短路。（2）器件失效電子元器件失

37、效是指電學特性參數指標不能滿足本設計的要求，或者部分元器件已經完全喪失了自身的功能，無法使用，或者在電路排版不正確，導致系統(tǒng)無法使用該元器件，然而有時存在元器件選取錯誤。（3）可靠性差系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素很多，插槽焊接出現的問題，導致接觸不良，或者元器件的引腳的缺失都會導致系統(tǒng)的不穩(wěn)定，輸入輸出的信號不穩(wěn)定造成的，然后造成邏輯電平不穩(wěn)定；（4）電源故障如果升壓控制不當，升壓的過程中電源會引起損壞，電壓過高導致芯片燒毀，電壓過低，led燈顯示的不夠清晰，或者負載能力弱等原因。6.2硬件調試方法1在繪制裝配圖的過程中，往往忽視了一一對應的元件封裝類型和組件的示意圖，在加載過程中，系統(tǒng)誤差。那么電路原理

38、圖在繪制的過程中，要和元器件封裝號保持一致性，減少系統(tǒng)誤差。2.用復寫紙將被復制到銅布線工藝復雜，易產生移動圖紙。該文件的接線圖的副本應當直在ccl的邊緣，盡量與設計圖紙和比賽的規(guī)格尺寸，和復寫紙切成大小相同，銅配合物，與膠帶圖結束與印版緊密，圖紙不易移動。3.化學腐蝕，易斷的電路板的蝕刻時間太長。在化學蝕刻電路板，通過抖動和加熱的方法，更好的保證質量和提高腐蝕速率。6.3軟件調試方法在軟件程序的設計，搖擺的頻率在顯示中，很重要的一部分，根據人的視覺暫留原理，在搖擺過程中，控制搖擺的頻率，和延時子程序相結合，假如頻率快，發(fā)光二極管來不及顯示，只有二極管在搖擺，沒點亮二極管。假如搖擺的頻率過慢，

39、會出現重影現象，畫面還有圖示顯示的不清楚，因此，為了有更好的效果，一定控制左右搖擺的時間。6.4調試步驟在設計實物開始檢測的之前，在實驗要求下，通過所學的理論知識，對相關的元器件的參數進行認真的分析，并且在protel畫了一張圖，根據每個模塊之間的相互聯(lián)系和電路板的焊接的原理。測試模塊的電路系統(tǒng)，并檢測元器件是否順利完成設計。最后進一步分析實驗數據。第一步，第一個測試的led，一個簡單的程序的輸入（包括main()p1=0*00;p2=0*00;）,如果發(fā)現led等不亮，有可能引腳沒有焊接牢固或者線斷了，在重新焊接一個貼片led燈。通過這樣的方式，一次類推檢查每一個發(fā)光二極管，不斷的測試，不斷

40、的檢查。可以檢測系統(tǒng)模塊與led插槽的問題，反復的檢測發(fā)現問題，解決問題。硬件和軟件的設置不匹配，造成led顯示不正常。必須結合正確的測試。第二步，測試電源模塊，led驅動模塊等，整體焊接電路完整，這些沒有多少問題，電路清晰，模塊結合完整。第三步，軟件測試。在軟件方面，雖說調試過程相對來說很簡單，主要控制主傳輸延時的功能，但是耗時間有點多，因此，有耐心的檢測。最終，實現搖桿的功能，這樣的設計是消除重影，我們的解決方案是使用一個外部中斷數據傳輸。第二難度不完整是，字符顯示在擺動時候再顯示。通過試驗和錯誤，我們改變了數據傳遞的方法：通過人物選擇一個字符而不是發(fā)送的一組字符傳輸，在傳輸結束后延遲，通

41、過不斷的調試，實現了功能的充分發(fā)揮。同時，也解決了連續(xù)不間斷的圖像的問題。綜上所述，本設計只要在信號互相之間的傳輸的過程中，有效的通過水銀開關控制延時時間，就在顯示模塊，顯示清晰的畫面，達成理想中的效果。6.5 作品的效果圖經過硬件的檢測和軟件程序的調試，作品展示圖如圖20.1_4所示下： 圖20.1 作品實際效果（顯示漢字） 圖20.2 作品實際效果（顯示英文） 圖20.3 作品實際效果（顯示圖像） 圖20.4作品實際效果（顯示圖像） 總結本設計對產品持續(xù)優(yōu)化改進，前前后后做了三版，不斷取得突破突破。在主控模塊上，設計了com接口。連接到計算機通過com電纜為客戶顯示，編輯和更改內容，減少浪

42、費，重復使用，很好的滿足了客戶端顯示的多樣性和創(chuàng)造性的內容需要目前市場上的產品解決了搖搖棒的圖片不能轉換，分辨率低，沒有表現出明顯的缺點。顯示部分采用貼片led，排列緊密，顯示更清晰。供電方面只使用一節(jié)7號電池，更普遍，方便大眾選擇。本設計的優(yōu)勢完全改變了市場上一些傳統(tǒng)的玩具，此設計偏向更智能化，輕巧，隨身使用，解決了一些畫面沒有辦法改變的情況，還有一些笨重的玩具，這是目前控制價格最低，質量最好的作品，將來市場面很廣。可以用于音樂會，體育賽事，夜晚的標記，營銷，廣告，假日聚會，慶祝生日，禮品，禮品等。同時由于時間資金有限，本產品還有一些不足，如外形設計不美觀等，對此，我們還會繼續(xù)改進產品，不斷

43、優(yōu)化完善。【參考文獻】 1 郭天祥.新概念51單片機c語言教程.電子工業(yè)出版社.2009 2 丁向榮.單片微機原理與接口技術基于stc15系列單片機.電子工業(yè)出版社.2012 3 徐愛鈞.stc15增強型8051單片機c語言編程與應用.電子工業(yè)出版社.2014 4 譚浩強著. c語言設計（第三版）. 北京：清華大學出版社，2005年 5 stc15l104e芯片手冊 6 嚴天峰.單片機應用系統(tǒng)設計與仿真調試m.北京：北京航空航天大學出版社，2005.p98100. 7 青島理工大學琴島學院吧.電協(xié)課堂基于單片機的搖搖棒的制作資料.mht. 8 led發(fā)光二極管.百度百科. 9 宏晶科技.stc12c5412ad系列.附錄1 極速led魔棒的作品說明速度led魔杖”是單片機控制系統(tǒng)的高精度，根據視覺暫留原理，該系統(tǒng)是非常準確的led點亮，旋轉和擺動的用戶,可以在天空形成了非常漂亮的圖片，文本模式。畫面清晰亮麗，可分為10組，顯示，具有單周期函數，