1、基于单片机的 LED 显示摇摇棒的设计 第1 页、共 20 页 1 引 言 1.1 系统设计要求 设计并制作一个依靠摇动能显示字符、图形的 LED 显示棒。 系统设计的基本要求： 设计一个基于 LED 的显示棒，其中 LED 灯必须呈线状排列，并至少使用 16 只，系统采用电池供电，摇动显示棒时形成的亮灯扇形区域能让人分辨出字 符“A”、文字“电” 以及国际奥委会五环图形，并用按键实现显示的切换。 系统设计的发挥部分： 摇动显示棒时形成的亮灯扇形区域能够让人分辨出英文单词“Welcome”、 汉字词组“美亚”和北京奥运会会徽图形，并适当增加设计特色与创新。 1.2 系统设计思路及特点 该 LE
2、D 显示棒摇动时显现的字符或图形由 LED 灯显示，LED 灯成线状排 列，每个瞬间线阵只能显示数字编码后的文字或图形的一列，利用人眼的视觉 暂留原理，将需要显示的字符或图形分成 N 列（N16），一般人手左右摆动的 频率为几赫兹到十几赫兹，因此，通过单片机控制 LED 线阵以一较低频率扫描 显示字符或图形的每一列，摆动显示棒时即可因视觉暂留看出显示的字符或图 形；左右摆动一次通过端口电平变化，调用相应的显示子程序，字符切换通过 外部中断实现，该系统设计对程序设计的要求较硬件电路要高。 2 系统理论设计 2.1 系统总体方案比较及说明 方案一：选用单片机 AT89C51 作为扫描显示控制核心，
3、由其直接控制 LED 线阵的显示,并外加扫描控制开关控制字符或图形的扫描显示， 原理框图如图1 所示。 单片机 AT89C51 LED驱动电路 LED线阵 显示 电源（干电池） 扫描控制开关 图1 方案一原理框图 该方案线路简单，扫描控制开关可选择机械开关或编码开关或水银开关，在 基于单片机的 LED 显示摇摇棒的设计 第2 页、共 20 页 显示棒摇摆时接通线路控制单片机扫描输出字符或图形的列编码信号； 单片机外 另接有中断控制按钮用以切换不同字符或图形的显示，LED 线阵采用普通三极管 驱动，电路采用 4 节充电电池供电。 此方案的优点是：单片机 C51 的端口较多，可实现显示数据并行传输
4、，速度 较快，且外围电路简单，调试较方便。 缺点是：为了增大显示清晰度，除去可能由背景 LED 灯占用的端口外，单片 机剩余端口无法使线阵中 LED 灯数量扩展至 24 只以上；单片机使用的晶振频率 较大，软件不易实现对计数的控制。 方案二：由单片机 AT89C2051 最小系统、寄存器组、驱动电路、LED 线阵和电源 部分组成，原理方框图如图2 所示。 单片机 最小系统 寄 存 器 组 驱 动 电 路 LED 线 阵 显 示 电源 图 2 方案二系统设计框图 该方案通过单片机将列编码输入寄存器，通过寄存器组移位功能实现字符 图像的扫描输出。 与方案一比较，方案二中单片机所需输出端口很少，可选用小型单片机 AT89C2051，不仅功能强，而且尺寸小，价位比较低，其数据输出串口输出方 式，所需端口较少，编程同 C51 兼容，总体线路较简单，电路板占用面积小； 利用寄存器移位功能可轻易实现显示 LED 灯数量的扩展，不仅具备方案一的大 部分优点，而且外围器件更少，能耗更低，电路调试简单，故选择方案二。 2.2 系统总体结构设计及说明系统总体结构设计及说明 以小型单片机 AT8
