LED摇摇棒的单片机实现

刘 玉 张秀林 安 然

（1.中北大学动态测试技术重点实验室，山西 太原 030051；2.中北大学信息与通信工程学院，山西 太原 030051）

1 引言

随着人们物质生活水平的提高，人们对精神生活的追求也愈加强烈，对信息的渴求已成为了人们必不可少的需要，更加简捷与新颖的信息传递方式无疑会给人们带来耳目一新的感受。而现代工具务求简捷化、便携化，因此，摇动显示装置的到来，必将会给人们带来一种新的方便的文化传递方式。

“摇动显示装置”，俗称“摇摇棒”，是基于人的视觉暂留原理[1]，通过分时刷新16个发光二极管来显示输出文字或图案等信息的显示装置。输出信号频率的控制通过单片机来实现[2]，用摇动传感器检测当前摇动状态。当进行摇动时，由于人的视觉暂留原理，会在发光二极管[3]摇动区域产生一个视觉平面，在视觉平面内的二极管通过不同频率的刷新，会在摇动区域内产生图像，从而达到在该视觉平面上传达信息的作用。

2 系统设计方案

2.1 设计思路

系统设计一个 LED 显示棒，且需要有按键进行内容切换，它主要是由中央控制部分，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，利用视觉暂留原理最终使图案完整 的显示在摆动的显示屏中。

2.2 系统硬件设计

系统各模块的最终方案如图2所示：

图2 LED显示棒系统原理框图

整套系统以 AT89S52[4]单片机为核心控制系统，使用16只LED灯作为显示屏，当水银开关触发中断 T1 时，单片机向 16 只 LED 传送数据，依据人体的视觉暂留原理，随着显示棒摆动前进，输出数据的列也不会立刻消失而是随着摆动逐渐显示在了形成的扇形区。硬件电路[5，6]如图3所示

图3 硬件电路图

2.3 系统软件设计

在摇动 LED 棒的时候单片机必须单程送数据否则显示的图形会产生重影，影响视觉效果。因此当系统开始工作后通过水银开关[7]的位置来使单片机实现单程 送数据给 LED。如果水银开关位于右边，则进入外部中断 T1 并将一变量置 1。在 变量为 1 期间让单片机以一定的频率将数据送给 LED。如果水银开关位于左边，则进入外部中断 T0 并将变量置 0，在这期间单片机不会送数据给 LED。在送数据 时，数据送完后应延时一段时间来使摇动时显示的每个字不会太拥挤。之后再立 刻熄灭 LED 并开始重新判断水银开关的位置（整体流程图见图 4）[8]

图4 系统流程图

3 实验结果与分析

根据上述原理做成的实物图如图5所示

图5 做成的实物图

测试单片机的工作情况，能否正常用LED显示出各图案，并且记录各图案持续的时间和稳定显示度以及一个循环周期所用的时间。并且检查LED的发光亮度，使之可以明显的分辩出来（用秒表记录）。

图6 实验结果

表1 实验参数

由图6和表1我们可以看到，第一个因为字多，摆动幅度不够大或延时不够短的原因，出现的图案不是准确的静态，不过可以明显的显示出来。其它的可以比较好的显示出来。

4 结论

用单片机对摇动显示进行实例化，设计一个LED摇动显示器来显示文字、图像等信息，并且做出了实物。本文中设计的摇摇棒具有很好的市场前景，可满足各种大型演出、集会、游行等宣传需要，为人们的生活提供便利。

[1] 樊勇.浅谈视觉暂留现象[J].初中生世界：八年级物理，2011，11：59-60.

[2] 楼然苗，李光飞.单片机课程设计指导（第2版）[M].北京：北京航空航天大学出版社，2012.

[3] 柏德葳.全球LED产业发展动态[J].电子测试，2007，8：4-7.

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[8] 谭浩强.C语言程序设计（第三版）[M].北京：清华大学出版社，2005.