51单片机摇摇棒制作的完全资料

ID:140725 · 发表于 2017-3-7 03:33

“摇摇棒”是基于人眼视觉暂留原理而产生的, 当进行摇动时，由于人的视觉暂留会在发光二极管摇动区域产生一个视觉平面，从而达到在该视觉平面上传达信息的作用。本文介绍了以STC89C52单片机控制为主控芯片、配合高亮度LED二极管以及水银开关构成简易摇摇棒的设计过程，通过分时刷新20个发光二极管来显示输出文字或图案等信息。并在此基础上,利用DS1302时钟芯片显示当前时间,可通过按键对时间进行设置

第一章基本原理
1.1视觉暂留现象
　　（Visual staying phenomenon，duration of vision）
　　人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”。
是光对视网膜所产生的视觉在光停止作用后，仍保留一段时间的现象，其具体应用是电影的拍摄和放映。原因是由视神经的反应速度造成的.其时值是二十四分之一秒。是动画、电影等视觉媒体形成和传播的根据。
视觉实际上是靠眼睛的晶状体成像，感光细胞感光，并且将光信号转换为神经电流，传回大脑引起人体视觉。感光细胞的感光是靠一些感光色素，感光色素的形成是需要一定时间的，这就形成了视觉暂停的机理。
物体在快速运动时, 当人眼所看到的影像消失后，人眼仍能继续保留其影像0.1-0.4秒左右的图像，这种现象被称为视觉暂留现象。是人眼具有的一种性质。人眼观看物体时，成像于视网膜上，并由视神经输入人脑，感觉到物体的像。但当物体移去时，视神经对物体的印象不会立即消失，而要延续0.1 -0.4秒的时间，人眼的这种性质被称为“眼睛的视觉暂留”。

1.2 STC单片机简介
STC单片机是一款增强型51单片机，完全兼容MCS-51，还增加了新的功能，比如新增两级中断优先级，多一个外中断，内置EEPROM，硬件看门狗，具有掉电模式，512B内存等。还支持ISP下载，不用编程器，只要一个MAX232和一些廉价的元件就能写程可擦写10万次。
单片机最小系统:2

图（1）单片机最小系统电路图
1.3 水银开关
摇摇棒在摇动时，只能在朝某一方向摇动时显示，否则会出现镜像字或镜像画面。所以通过接一个水银开关来控制，使摇摇棒从左向右摇动时将内容正确显示出来。
图（2）水银开关结构图

图（3）水银开关实物图1
      水银开关里的水银柱很活跃，导致在接通时容易产生抖动。所以将水银开关斜向上放置（尖端朝斜上方45°角），靠水银自身重力的作用减少抖动。
      因为重力的关系，水银水珠会随容器中较低的地方流去，如果同时接触到两个电极的话，开关便会将电路闭合，开启开关。
主要作用：
1. 触发EXT1中断，在中断程序中显示画面。
2. 水银开关断开时，进入设置状态。(
1.4 时钟芯片
DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加31字节静态RAM，采用SPI三线接口与CPU进行通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达2.5～5.5V。采用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。

图（4） DS1302引脚分配图)
各引脚的功能为：
8、Vcc1：备用电池端；
1、Vcc2：5V电源。当Vcc2>Vcc1+0.2V时，由Vcc2向DS1302供电，当Vcc2< Vcc1时，由Vcc1向DS1302供电。
7、SCLK：串行时钟，输入；
6、I/O：数据输入输出口；
5、CE/RST：复位脚
2、3、X1、X2 是外接晶振脚（32.768KHZ的晶振）
4、地（GND）
基本电路：

:
图（5） DS1302电路图
1.5 按键
图（6）按键外观/
主要作用：切换画面以及时间设置。
1.6 LED
LED是发光二极管（Light Emitting Diode，LED）的简称，也称作发光二极管。这种半导体组件可以作为指示灯、显示板，它不但能够高效率地直接讲点能转化为光能，而且拥有最长达数万小时的使用寿命，同时具备不如传统灯泡易碎，节能省电等优点。
在设计中的作用：作为此设计的显示模块，进行字符的显示。

图（7） LED结构图
第二章原理图;
图（8）总原理图
第三章实物说明图

图（9）总体实物图
1.       水银开关：传感器
2.       20位LED：显示器
3.       DS1302: 时钟芯片
4.       STC89C52单片机:主控芯片
5.       电源开关:供电
6.       功能按键(四个):○1切换画面。○2设置时间。 ○3时间加。 ○4时间减。
7.       时钟芯片备用电池：当电源关闭时为时钟芯片供电，保证时间的实时性。

图（10） IC座里隐藏元件
IC座里隐藏元件，这样做既美观又能节省空间，还可以保护元件。

第四章使用说明
步骤一：将电源连接好。

图（11）电源开关及按键
步骤二：将电源开关打开。
此时20位LED开始闪烁，摇动摇摇棒将会看到如下效果：

图（12）初始效果图
步骤三：进入按键功能状态。
方法如下：
将摇摇棒LED一侧向下放置，即使水银开关两个引脚不导通（如图13）。（此状态是实现所有按键功能的通用状态。若不在此状态，按键将都不可用。时间设置同样是在此状态下进行的）。

图（13）按键功能状态
此时按下【换字】键，再摇动摇摇棒，画面会切换，将会看到如下效果（如图14）：

图（14）切换画面
本摇摇棒系统共存储5个画面，通过【换字】按键进行循环切换。其中第五个换面显示的是实时时间，时间信息由时钟芯片提供。
步骤四：设置时间
      首先进入按键功能状态。【将摇摇棒LED一侧向下放置，即使水银开关两个引脚不导通（如图13）】。
      设置状态下LED显示说明：
      如下图所示，从右至左四个LED分别表示：调秒标志位、调分标志位、调时标志位、设置状态标志位。时间信息的个位和十位分别由四个LED以二进制码的形式显示。

图（15）设置状态下LED显示说明图
按下【设置】按键，设置状态标志位点亮，调时标志位点亮，对小时设置。按【加】按键或【减】按键可以对小时进行设置，时间信息以二进制形式显示。
再按下【设置】按键，设置状态标志位点亮，调分标志位点亮，对分钟设置。设置方法同上。
再按下【设置】按键，设置状态标志位点亮，调秒标志位点亮，对秒设置。设置方法同上。

图（16）设置小时

图（17）设置分钟

图（18）设置秒
步骤五：退出设置
设置完成后再按一下【设置】按键，退出设置状态，此时20个LED全灭。否则摇摇棒显示将不正确。(

第五章软件设计3
5.1 设计思路-
由于摇摇棒在摇动时，只能在朝某一方向摇动时显示，否则会出现镜像字或镜像画面，所以通过接一个水银开关来控制。

在摇摇棒左向右摇动时，水银开关导通，触发单片机的外部中断，运行中断程显示预设画面。
在摇摇棒右向左摇动时，水银开关断开，运行主程检测按键，实现画面切换及时间设置。
5.2 系统工作流程
1.显示预设图形，并按键切换。
2.按键设置时间。
3.显示时间。,
5.3主程序流程图(

图（19）主程序流程图"

第六章部分效果图

图（20）效果图电信0802班

/*************************************************************
旋转LED字体程序
单片机 STC89C52
字模软件用的PC2002
逐列取模方式
***************************************************************/
#include "SYSTEM.H"
#include <reg52.h>
#include <DIG.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int //宏定义
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; //键值
//char Set_Mode = 0;
extern uchar k;
extern uchar Set; //调整值
unsigned char code Disp_Tab[] = {0xff,0x7f,0xbf,0x3f,0xdf,0x5f,0x9f,0x1f,0xef,0x6f}; //段码控制
/*****n（us）延时子程序*****/
void DelayUs(uint N)
{
uint x ;
for(x=0;x<=N;x++);
}
/*--------------------------------------------------------------*/
//键盘扫描
void Keysan(void)
{
if(!key) //换字
{ 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; //设置秒
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; //设置分
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; //设置时
case 0: P0=0xff;P1=0xff;P2=0xff;Set=0; break;
default: break;
}
}
/*****主函数*****/
void main(void)
{ k=0;
DS1302_Initial();//DS1302初始化
while(1)
{
EA=1;//开总中断
EX0=1;//开外部中断0
//全灭
P0=0xff;
P1=0xff;
P2=0xff;
//读出时间
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();
}
}
/*************外部中断函数（显示）*******************/
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;
}
}
}

复制代码

代码下载(Keil2工程文件)：

摇摇棒2.3软件版本3.1 时钟显示.7z (16.53 KB, 下载次数: 298)

ID:116826 · 发表于 2017-3-7 17:06

感谢楼主费心分享，希望看到更多有趣的制作。

ID:134810 · 发表于 2017-3-13 16:24

就感觉这种led很高级，但是做不出来。。

ID:266857 · 发表于 2017-12-26 00:39

厉害！厉害！想试试

ID:266955 · 发表于 2017-12-26 10:55

厉害，厉害

ID:282266 · 发表于 2018-2-5 12:33

学习一下

ID:300115 · 发表于 2018-3-31 21:41

楼主看到回我一下

ID:222798 · 发表于 2018-4-1 19:54

为什么我的显示不正常

ID:299588 · 发表于 2018-4-1 22:02

楼主好牛！！！

ID:300115 · 发表于 2018-4-8 19:02

楼主可否发一下程序了

ID:297157 · 发表于 2018-4-26 17:27

厉害了~

ID:342911 · 发表于 2018-6-1 15:26

多谢楼主专门注册了论坛回复你

ID:343198 · 发表于 2018-6-1 22:36

很不错，收藏了

ID:359150 · 发表于 2018-6-27 14:09

刚好要用到，前来学习一下。但是我的黑币被无故吞掉了

ID:360276 · 发表于 2018-6-27 15:39

牛逼非常牛逼

ID:360276 · 发表于 2018-6-27 15:40

大佬大佬大佬

ID:356047 · 发表于 2018-7-4 23:13

楼主您好.请问能否使用ta89c2051代替.原因是c2051体积小,根主要是手上有多片二手货,加以利用.谢谢

ID:364969 · 发表于 2018-7-5 16:50

您好，我是苏州锋驰单片机原厂，本司可替代松瀚2711，义隆飞凌153系列，价格低廉质量好售后优，如有需要致电张R：15050229229

ID:400986 · 发表于 2018-9-21 14:14

谢谢楼主的分享

ID:130743 · 发表于 2018-9-28 21:05

楼主很厉害啊，我也想复制一个出来

ID:399179 · 发表于 2018-9-29 07:57

水银开关用震动开关行不？

ID:89286 · 发表于 2018-10-10 20:20

thanks for sharing

ID:355694 · 发表于 2018-11-11 10:55

感谢楼主费心分享，希望看到更多有趣的制作。

ID:443026 · 发表于 2018-12-10 09:16

哇，这个资料很棒，谢谢楼主。

ID:440142 · 发表于 2018-12-21 20:28

这些天买材料试试看能不能搞出来，蛮好玩的

ID:440142 · 发表于 2018-12-22 08:13

没有原理图，哎！

ID:451098 · 发表于 2018-12-23 12:23

好厉害！

ID:511844 · 发表于 2019-5-8 19:34

感谢楼主！

ID:110278 · 发表于 2019-8-8 09:41

好用。。。。

ID:484435 · 发表于 2019-8-8 19:17

谢谢分享

ID:98493 · 发表于 2019-9-27 11:38

好东西支持支持

ID:8222 · 发表于 2019-9-28 22:49

谢谢分享，跟大师学习。

ID:208849 · 发表于 2019-9-29 13:32

不贴完整的图纸吗？

ID:631873 · 发表于 2019-11-25 20:00

请问转动的板子上怎么供电？不会缠绕吗？

ID:631873 · 发表于 2019-11-25 20:04

这个转动的板子上是如何解决供电问题的啊？不会缠绕吗

ID:625113 · 发表于 2019-11-25 23:34

厉害厉害，好酷炫，想做做看

ID:650409 · 发表于 2019-11-26 23:24

或许是我们自己制作的硬件问题，我们自己所做的摇摇棒始终达不到我所要的要求。。但还是得给楼主鼓励，加油，很棒

ID:701875 · 发表于 2020-3-3 17:22

十分感谢！！！

ID:206082 · 发表于 2020-3-8 21:32

感谢楼主

ID:695749 · 发表于 2020-3-8 23:04

感谢楼主的分享！

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