LED显示棒设计报告.docx

LED显示棒设计报告.docxLED显示棒设计报告1引言LED显示棒,又称摇摇棒,是一•种利用视觉暂留效应制作的“高科技”玩具。可以用“静如处子,动如脱兔”來形容它,即当静止时,它只是几个LED发光二极管(后简称LED),而一旦按照-淀的频率去摇晃它,它就会随着位置的变化而变化(亮或灭),最终显示一幅图片或字符串。本设计要求制作完成一个LED的显示棒。要求LED灯线状排列,通过摇动时形成的亮灯扇形区域能够分辨出如:“电”、“A”、五坏之类的汉字或图案且可以使用按键对显示内容进行切换。,且需要有按键进行内容切换,它主要是由小央控制部分、LED驱动部分、LED显示部分以及电源部分组成,如图1所示:图1:LED显示棒系统框图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I/O口输出,使LED点亮,利用视觉新留原理最终使图案完整的显示在摆动的显不屏中。木题的难点在于送数据的时间间隔以及较长画血或文字的完整显示。以下将对各模块的方案进行论证与比较::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,但是颜色较为黯淡,不鲜亮。方案二:高亮LED发光二极管。正如其名,它的亮度比传统二极管要亮,而且同样也有很多颜色,但是高亮LED的工作电流也要人于传统二极管。为了使显示的图案清晰、明了,我们选择方案二,经过比较,使用蓝色的LED使得显示画血更为明显、突出,,提供足够的电流。。选择好外部小断來源是木次制作的难点及重点。方案一: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屮断,结合软件控制显示,制作简单,使川方便。方案二:使用光遮断器。在棒上装一个可以摆动的用來遮描光遮断器光线的细杆,细杆每左右摆动一次这个杆就会通过一次光遮断器,发生电平变化。同样通过这种电平变化,结合软件控制显示。本次设计屮产生的中断是为了实现数据的单程传输。如果使用光遮断器,其触发单片机的时刻处于正屮间,不能解决画血因为返冋与原来图片重替的现象。而使用惯性开关,因为在左右都有触点,所以很容易的在往返途屮产生两次屮断,方便指令控制,所以选择使用方案一。: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屮断接口相连,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,可以保证数据是单稈传输的,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。方案二:使用定时器与外部屮断。当我们在摆动手臂的时候,短时间内摆动位置和左右幅度不会有太人变化,利用我们于•臂的这个运动规律,只要能得到棒从一侧摆动到另一•侧的时间,然后把这个时间分成N份,在每一份的时间里显示不同的花样就能实现图形的显示。设计屮摇动的摆子与左右两个触点接触各一次的时间可以通过外部屮断和定时器计算出来,然后川单片机的另一个定时器T1,具定时时间是TO的N分之一,每次小断依次显示一列,就可以得到预期显示的图案了。该方法可以控制摇动频率低的时候不显示图形。但程序的稳定性不高,图形Z间的间隔不易确定,只要电源开关开着LED始终是点亮的。木次设计要求显示的字符长度较短,使川方案一中的外部小断方法只要控制好延时就可以达到完整显示图案的1=1的,而且方案一川只使用了外部屮断,它所占用的内存比方案二屮既使用外部屮断又使用两个定时器所占用的单片机资源要少,所以选择使用方案一。。在题H要求的基础上,我们决定从帔件和软件两部分对此摇动棒进行特别改造,比如美化外形,实现画面的动态显示等。3系统设计1总体设计1经过分析论证,我们决定了系统齐模块的最终方案,流程图如下:图2:LED显示棒系统原理框图整套系统以AT89S52单片机为核心控制系统,使用32只LED灯作为显示屏,其屮前24只直接与单片机I/O口相连,后8只由一个74HC595控制。当惯性开关触发小断T1时,单片机向32只LED传送数据,依据人体的视觉暂留丿京理,随着显示棒的摆动前进,输岀数据的列也不会立刻消失而是随着摆动逐渐显示在了形成的扇形区域。(整体电路图见附录图1),通过按钮按下的次数确定显示的内容。