51單片機搖搖棒制作的完全資料

ID:140725 · 發表于 2017-3-7 03:33

“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

第一章基本原理
1.1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”。

1.2 STC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可擦寫10萬次。
單片機最小系統:2

圖（1）單片機最小系統電路圖
1.3 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（2）水銀開關結構圖

圖（3）水銀開關實物圖1
      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。(
1.4 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（4） DS1302引腳分配圖)
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：

:
圖（5） DS1302電路圖
1.5 按鍵
圖（6）按鍵外觀/
主要作用：切換畫面以及時間設置。
1.6 LED
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。

圖（7） LED結構圖
第二章原理圖;
圖（8）總原理圖
第三章實物說明圖

圖（9）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):○1切換畫面。○2設置時間。 ○3時間加。 ○4時間減。
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（10） IC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。

第四章使用說明
步驟一：將電源連接好。

圖（11）電源開關及按鍵
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（12）初始效果圖
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（13）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（14）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
      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（15）設置狀態下LED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（16）設置小時

圖（17）設置分鐘

圖（18）設置秒
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。(

第五章軟件設計3
5.1 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，運行主程檢測按鍵，實現畫面切換及時間設置。
5.2 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。,
5.3主程序流程圖(

圖（19）主程序流程圖"

第六章部分效果圖

圖（20）效果圖電信0802班

/*************************************************************
旋轉LED字體程序
單片機 STC89C52
字模軟件用的PC2002
逐列取模方式
***************************************************************/
#include "SYSTEM.H"
#include <reg52.h>
#include <DIG.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int //宏定義
uint i=0 ;
uint j=0 ;
sbit key=P3^7;
sbit she=P2^7;
sbit shi=P2^6;
sbit fen=P2^5;
sbit mia=P2^4;
uchar h1;
uchar h2;
uchar m1;
uchar m2;
uchar s1;
uchar s2;
uchar K1J,K2J,K3J; //鍵值
//char Set_Mode = 0;
extern uchar k;
extern uchar Set; //調整值
unsigned char code Disp_Tab[] = {0xff,0x7f,0xbf,0x3f,0xdf,0x5f,0x9f,0x1f,0xef,0x6f}; //段碼控制
/*****n（us）延時子程序*****/
void DelayUs(uint N)
{
uint x ;
for(x=0;x<=N;x++);
}
/*--------------------------------------------------------------*/
//鍵盤掃描
void Keysan(void)
{
if(!key) //換字
{ DelayUs(7000);
if(!key)
{
j++;
}
if(j==5) { j=0; }
}
if(~P2_3&K1J) { k++; }
K1J=~(~P2_3);
if(~P2_2&K2J) { Set=1; }
K2J=~(~P2_2);
if(~P2_1&K3J) { Set=-1; }
K3J=~(~P2_1);
if(k == 4) {k = 0; }
switch(k)
{ //case 4: break;
case 3: she=0;shi=1;fen=1;mia=0; DS1302_AddTime(DS1302_SECOND, Set);P1=Disp_Tab[s1];P0=Disp_Tab[s2];Set=0; break; //設置秒
case 2: she=0;shi=1;fen=0;mia=1; DS1302_AddTime(DS1302_MINUTE, Set);P1=Disp_Tab[m1];P0=Disp_Tab[m2];Set=0; break; //設置分
case 1: she=0;shi=0;fen=1;mia=1; DS1302_AddTime(DS1302_HOUR , Set);P1=Disp_Tab[h1];P0=Disp_Tab[h2];Set=0; break; //設置時
case 0: P0=0xff;P1=0xff;P2=0xff;Set=0; break;
default: break;
}
}
/*****主函數*****/
void main(void)
{ k=0;
DS1302_Initial();//DS1302初始化
while(1)
{
EA=1;//開總中斷
EX0=1;//開外部中斷0
//全滅
P0=0xff;
P1=0xff;
P2=0xff;
//讀出時間
h1=(Read1302(DS1302_HOUR)&0x70)>>4;
h2=(Read1302(DS1302_HOUR)&0x0f);
m1=(Read1302(DS1302_MINUTE)&0x70)>>4;
m2=(Read1302(DS1302_MINUTE)&0x0f);
s1=(Read1302(DS1302_SECOND)&0x70)>>4;
s2=(Read1302(DS1302_SECOND)&0x0f);
Keysan();
}
}
/*************外部中斷函數（顯示）*******************/
void exter0() interrupt 0
{
for(i=0;i<160;i++)
{
switch(j)
{case 0: P0=love0[i*3];P1=love0[i*3+1];P2=love0[i*3+2];DelayUs(30);break;
case 1: P0=love1[i*3];P1=love1[i*3+1];P2=love1[i*3+2];DelayUs(30);break;
case 2: P0=love2[i*3];P1=love2[i*3+1];P2=love2[i*3+2];DelayUs(20);break;
case 3: P0=love3[i*3];P1=love3[i*3+1];P2=love3[i*3+2];DelayUs(30);break;
case 4: if(i<50){P0=0xFF;P1=0xFF;P2=0xFF;DelayUs(20);}
if((i>49)&&(i<60)){P0=dig[h1][(i-50)*3];P1=dig[h1][(i-50)*3+1];P2=dig[h1][(i-50)*3+2];DelayUs(20);}
if((i>59)&&(i<70)){P0=dig[h2][(i-60)*3];P1=dig[h2][(i-60)*3+1];P2=dig[h2][(i-60)*3+2];DelayUs(20);}
if((i>69)&&(i<80)){P0=dig[10][(i-70)*3];P1=dig[10][(i-70)*3+1];P2=dig[10][(i-70)*3+2];DelayUs(20);}
if((i>79)&&(i<90)){P0=dig[m1][(i-80)*3];P1=dig[m1][(i-80)*3+1];P2=dig[m1][(i-80)*3+2];DelayUs(20);}
if((i>89)&&(i<100)){P0=dig[m2][(i-90)*3];P1=dig[m2][(i-90)*3+1];P2=dig[m2][(i-90)*3+2];DelayUs(20);}
if((i>99)&&(i<110)){P0=dig[10][(i-100)*3];P1=dig[10][(i-100)*3+1];P2=dig[10][(i-100)*3+2];DelayUs(20);}
if((i>109)&&(i<120)){P0=dig[s1][(i-110)*3];P1=dig[s1][(i-110)*3+1];P2=dig[s1][(i-110)*3+2];DelayUs(20);}
if((i>119)&&(i<130)){P0=dig[s2][(i-120)*3];P1=dig[s2][(i-120)*3+1];P2=dig[s2][(i-120)*3+2];DelayUs(20);}
if(i>129){P0=0xFF;P1=0xFF;P2=0xFF;DelayUs(20);}
break;
}
}
}

復制代碼

代碼下載(Keil2工程文件)：

搖搖棒2.3軟件版本3.1 時鐘顯示.7z (16.53 KB, 下載次數: 305)

ID:116826 · 發表于 2017-3-7 17:06

感謝樓主費心分享，希望看到更多有趣的制作。

ID:134810 · 發表于 2017-3-13 16:24

就感覺這種led很高級，但是做不出來。。

ID:266857 · 發表于 2017-12-26 00:39

厲害！厲害！想試試

ID:266955 · 發表于 2017-12-26 10:55

厲害，厲害

ID:282266 · 發表于 2018-2-5 12:33

學習一下

ID:300115 · 發表于 2018-3-31 21:41

樓主看到回我一下

ID:222798 · 發表于 2018-4-1 19:54

為什么我的顯示不正常

ID:299588 · 發表于 2018-4-1 22:02

樓主好牛�。�！

ID:300115 · 發表于 2018-4-8 19:02

樓主可否發一下程序了

ID:297157 · 發表于 2018-4-26 17:27

厲害了~

ID:342911 · 發表于 2018-6-1 15:26

多謝樓主專門注冊了論壇回復你

ID:343198 · 發表于 2018-6-1 22:36

很不錯，收藏了

ID:359150 · 發表于 2018-6-27 14:09

剛好要用到，前來學習一下。但是我的黑幣被無故吞掉了

ID:360276 · 發表于 2018-6-27 15:39

牛逼非常牛逼

ID:360276 · 發表于 2018-6-27 15:40

大佬大佬大佬

ID:356047 · 發表于 2018-7-4 23:13

樓主您好.請問能否使用ta89c2051代替.原因是c2051體積小,根主要是手上有多片二手貨,加以利用.謝謝

ID:364969 · 發表于 2018-7-5 16:50

您好，我是蘇州鋒馳單片機原廠，本司可替代松瀚2711，義隆飛凌153系列，價格低廉質量好售后優，如有需要致電張R：15050229229

ID:400986 · 發表于 2018-9-21 14:14

謝謝樓主的分享

ID:130743 · 發表于 2018-9-28 21:05

樓主很厲害啊，我也想復制一個出來

ID:399179 · 發表于 2018-9-29 07:57

水銀開關用震動開關行不？

ID:89286 · 發表于 2018-10-10 20:20

thanks for sharing

ID:355694 · 發表于 2018-11-11 10:55

感謝樓主費心分享，希望看到更多有趣的制作。

ID:443026 · 發表于 2018-12-10 09:16

哇，這個資料很棒，謝謝樓主。

ID:440142 · 發表于 2018-12-21 20:28

這些天買材料試試看能不能搞出來，蠻好玩的

ID:440142 · 發表于 2018-12-22 08:13

沒有原理圖，哎！

ID:451098 · 發表于 2018-12-23 12:23

好厲害！

ID:511844 · 發表于 2019-5-8 19:34

感謝樓主！

ID:110278 · 發表于 2019-8-8 09:41

好用。。。。

ID:484435 · 發表于 2019-8-8 19:17

謝謝分享

ID:98493 · 發表于 2019-9-27 11:38

好東西支持支持

ID:8222 · 發表于 2019-9-28 22:49

謝謝分享，跟大師學習。

ID:208849 · 發表于 2019-9-29 13:32

不貼完整的圖紙嗎？

ID:631873 · 發表于 2019-11-25 20:00

請問轉動的板子上怎么供電？不會纏繞嗎？

ID:631873 · 發表于 2019-11-25 20:04

這個轉動的板子上是如何解決供電問題的�。坎粫p繞嗎

ID:625113 · 發表于 2019-11-25 23:34

厲害厲害，好酷炫，想做做看

ID:650409 · 發表于 2019-11-26 23:24

或許是我們自己制作的硬件問題，我們自己所做的搖搖棒始終達不到我所要的要求。。但還是得給樓主鼓勵，加油，很棒

ID:701875 · 發表于 2020-3-3 17:22

十分感謝！�。�

ID:206082 · 發表于 2020-3-8 21:32

感謝樓主

ID:695749 · 發表于 2020-3-8 23:04

感謝樓主的分享！

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