摇摇棒硬件电路制作出来的实物图如下：
振动开关：选用滚珠弹式开关，型号为SW-28020P。开关在静止時为开路OFF状态， 当受到外力碰触而达到相应震动力时,或移动速度达到适当离(偏)心力时，导电接脚会产生瞬间导通呈瞬间ON状态;当外力消失時,开关恢复为开路OFF状态。适用于小电流控制的触发。本项目也可用水银开关。因为重力的关系，水银水珠会向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。但水银开关易被损坏，水银对人体及环境均有毒害，因此使用水银开关时，需小心谨慎，本项目用滚珠弹式开关更为合适。 3、发光二极管：选用3mm红色LED。普通发光二极管的正向饱和压降为1.6Ｖ～2.1Ｖ, 正向工作电流为5～20mA 。3mm红光LED最大耗散电流0.05W；最大工作电流20mA；最大正向电压2V；最小反向电压5V；最大反向电流50uA；波长为650nm。 4、两脚自锁开关 六脚自锁开关 5、晶振 11.0592M 6、10K排阻 7、直插电阻 8、铝电解电容 瓷片电容 三、系统功能分析 整套系统以52单片机为核心控制系统，使用LED灯作为显示屏，灯直接与单片机I/O口相连，当惯性开关触发中断T1时，单片机向16只LED传送数据，依据人的视觉暂留原理，随着显示棒的摆动前进，输出数据的列也不会立刻消失而是随着摆动逐渐显示在形成的扇形区域， LED发光管作为画面每一列的显示，左右摇晃起到了扫描的作用，人眼的视觉暂留现象看到的是一幅完整的画面。与LED点阵的显示有几分相似。 图3-1摇摇棒系统框图 本项目通过研究利用事先编好程序来控制16个LED发光二极管，并配合左右手的摇晃来显示字符和简易图形的电子装置，设计并制作一个依靠摇动能显示字符、图形的 LED 显示棒。此装置利用STC89C52单片机对发光二极管阵列进行控制。用滚珠开关检测当前摇动状态，单片机控制16个发光二极管进行不同频率的亮灭刷新，则只要摇动就可以可显示输出文字及图案等信息，从而达到在该视觉平面上传达信息的作用。 1
四、硬件及测试 （一）摇摇棒原理图 图4-1 摇摇棒原理图 STC89C52单片机作为控制器控制着整个电路。在它的P0、P2口接有16只高亮度LED，通过编写单片机代码，能够自由的控制LED的亮灭。六脚按键开关，电池和一个led指示灯构成电源，单排针RXD、TXD连接单片机进行程序的下载工作；为确保单片机系统中电路稳定可靠工作，两脚按键开关，铝电解电容和电阻构成复位电路，利用电解电容电压不能突变的特性，对电路起到保护作用。单片机的时钟由晶振和电容组成。XTAL1向内部时钟电路提供时钟源信号，保证单片机内各部件之间有条不紊协调工作。两脚按键开关和一个电阻构成画面切换电路，按键控制单片机RO端的高低电平，从而实现系统可以不同显示内容的切换。振动开关和电阻构成一个振动通断电路，通过摇晃控制单片机INTO端的高低电平，以此控制使摇摇棒从左向右摇动时将内容显示出来。 1.电源程序及下载模块 图4-2 电源及程序下载电路 该模块分为由单排针构成的程序下载部分和电池盒供电的电源电路，程序下载部分2、3管脚分别连接单片机的RXD、TXD管脚，作为下载程序的输入输出端口，电池供电通过六脚自锁按键开关来控制通断，通过指示灯判断电源供电是否正常。 焊接P1、S1、R1、D1。 使用下载器CH340，用杜邦线将CH340连接在电脑主机USB和P1之间，测量VCC5的电位，按下六脚自锁开关，观察灯是否点亮。测试CH340之后，断开CH340。焊接电池盒引线，装上电池，测量两引线间电压、VCC5电位，按下六脚自锁开关，观察灯是否点亮。 测试结果：使用下载器CH340，连接电脑主机USB和P1之间，测得VCC5=5.042V，按下六脚自锁开关，灯亮。断开CH340，装上电池，测得两引线电压V=4.848v，VCC5=4.848v，按下六脚自锁开关，灯亮。 2.单片机最小系统 1）单片机 图4-3 单片机 STC89C52RC单片机40引脚供电，20引脚接地，21-28引脚和32-39引脚I/O来控制led通断，9引脚接复位电路实现复位功能，10、11引脚是单片机下载输入输出端口，12引脚为振动信号输入端口，17引脚为画面切换信号输入端口，18、19引脚为单片机的振荡信号输入端口。 焊接单片机芯片座。 插上单片机芯片STC89C52RC，去掉电池，CH340供电，测量各引脚电位并记录。 测试结果：V（XTAL1）=1.971v，V（XTAL2）=2.023v，V（GND）=0,V(P0)=3.570v，测得其他引脚电压值V=5.016v。断开CH340，电池供电，测得V（XTAL1）=1.744v，V（XTAL2）=1.743v，V（GND）=0，V（P0）=3.026v，测得其他引脚电压值V=4.695v，与CH340供电相比，各引脚电位降低0.5v。 2）复位电路 
图4-4 复位电路 两脚按键开关，铝电解电容和电阻构成复位电路，利用电解电容在上电后两端电压不能突变的原理，对电路起到保护作用。 焊接C1、S1、R1、R2。 上电复位功能：CH340供电，按下六脚自锁开关，用示波器观察RESET引脚电位变化情况。 图4-5 RESET引脚波形1 测量自锁开关打开和闭合两种状态下稳定后单片机RESET电位，自锁开关打开V（RESET）=0v，自锁开关闭合V（RESET）=5.038v。比较过渡过程（C2充电）持续时间与  的关系。 按键复位功能：CH340供电，按下两脚轻触开关S1并松手（C1先通过R1放电，后通过R2充电），用示波器观察RESET。 
图4-6 RESET引脚波形2 3）晶振电路
图4-7 晶振电路 晶振能够产生中央处理器（CPU）执行指令所必须的时钟频率信号，CPU一切指令的执行都是建立在这个基础上的。 焊接：C3、C4、Y1。 CH340供电，用示波器观察XTAL1和XTAL2两引脚间的波形，并记录波形、频率及有效值。 图4-8 晶振电路波形 4）下载程序测试 秒表和摇摇棒：CH340供电，在Keil中写一段小程序（比如使P1.0为低电平），安装CH340驱动，通过STC-isp下载，观察下载成功。 5）单片机最小系统 图4-9 单片机最小系统 ①52单片机 52单片机是最核心的器件，最小系统板里的其它器件都是为了满足52单片机正常运行而存在的。52单片机芯片是一个微处理器，所编写的程序加载到单片机里才能够正常运行。 ②时钟电路 时钟电路的主要器件为晶振，为52单片机提供稳定的时钟，相当于单片机的心脏，没有时钟，单片机无法运行。时钟电路根据晶振的类型不同，可能有电感和电容配合使用。 ③复位电路 复位电路的作用是将单片机程序复位到初始状态，从初始状态重新开始运行。当程序跑飞或电源不稳定时，可实行复位功能。 ④电源电路 电源电路是的目的是为52单片机最小系统板供电，将输入电源转化为52单片机所需的稳定电源。 ⑤程序加载口 将编写好的单片机程序通过该接口加载到52单片机里运行。 3.外围电路 1）画面切换开关和振动开关 图4-9 画面切换开关和振动开关 画面切换开关：通过按下画面切换开关的一瞬间, 按键控制单片机RO端的高低电平，从而实现系统可以不同显示内容的切换。 焊接P37、R20。 CH340供电，松开S3，测试P37电位V（P37）=3.161v，按下P37，再次测试P37电位V（P37）=3.074v。 振动开关：通过摇晃振动开关来控制振动开关的通断，进而改变单片机P32端口的电压，把振动信号转变为电位变化输入单片机。 焊接R21、S4。 CH340供电，S4静止，测试P32电位V（P32）=4.206v，按下S4晃动，再次测试P32电位V（P32）=0v。 2)LED电路 图4-10 LED电路 焊接R2-R17、D2-D17，测量V（VCC）=0.169v、V（LED）=0.010v。下载程序（使P0.0为低电平），再次测量D2两端电位V=1.966v，观察D2亮。D3-D17测试结果同前，均正常点亮。 五、系统调试与结果分析 在焊接的过程中，出现问题最多的是电池盒的焊接，电池盒引线中细丝较多，在焊接旋转并插入焊盘的过程中容易遗漏，导致接触不良。于是只能用吸锡器将锡去除，重新焊接。但温度过高也会导致引线断裂，所以电池盒的引线需要留出较长的长度。此外，电池盒内部正极引线的位置会导致电池与接触面接触不良，导致电池无法正常有效的工作，需要用镊子将引线拉到旁边，固定位置。 图5-1 实物图 1
图5-2 PCB图
六、展望和总结 在开始本实验时，因为知识的匮乏，对摇摇棒的原理不甚清楚。初始，便按照老师的图完成原理图，在完成原理图工作后，老师细讲了一遍其工作原理，对摇摇棒的原理有了更深刻的认识。在完成本项目时，印象最深刻的步骤便是画元件的封装，这是一个需要细心，追求精细的一个过程，大到元件的外部尺寸，小到元件引脚的大小。但在这个过程中，急于求成，并未达到这个要求，便一直重复修改。在画PCB图时，上课未认真听讲，导致电源线放在了底层，出现了一个极大的错误。在完成本实验项目的过程中，扩展了自己的知识层面，加强了自己的动手能力，积累了宝贵的经验。明白了只有不断的去实践，才能发现自己的不足和错误，并且不断地改正自己和完善自己，才能不断地进步、不断地提高自己的能力。希望在以后的学习过程中能有更多实践的机会来检验自己和提高自己
视频:
摇摇棒.zip
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