電子搖搖棒畢業(yè)設(shè)計(jì)

I緒論提起圖案這個(gè)大家都是不陌生的，只要是人眼每時(shí)每刻看到的，或者想到的都會(huì)成為圖案，從我們小時(shí)候看到的、玩到的。小時(shí)候都愛(ài)玩那個(gè)激光燈，在燈頭處放一個(gè)透明的圖案，經(jīng)過(guò)激光燈強(qiáng)光的照射照到墻上或者地上，也會(huì)出現(xiàn)美麗圖案，也是人眼所看到的，只不過(guò)那種燈光線太強(qiáng)，長(zhǎng)時(shí)間對(duì)著人眼會(huì)對(duì)眼睛有傷害，也只能出現(xiàn)幾種圖案，靜態(tài)圖案不是連續(xù)性的，更換發(fā)出的圖案是不方便的。而我們今天介紹的是弱光，圖案不僅美麗，而且圖案是多種，也可以是動(dòng)態(tài)連續(xù)性的圖案，不用刻意去更換圖案，他會(huì)自動(dòng)的按照把你寫(xiě)在AT89C51里的程序一點(diǎn)點(diǎn)的還原出圖案，20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展。在此時(shí)，電子技術(shù)還在不斷的完善情況下，推動(dòng)了一單片機(jī)來(lái)簡(jiǎn)單控制的電子產(chǎn)品，但是正是應(yīng)為如此，單片機(jī)在現(xiàn)在的領(lǐng)域用處得到了廣泛的作用，應(yīng)用的電子領(lǐng)域幾乎是無(wú)處不在的，從小的來(lái)說(shuō)是到個(gè)人，大的來(lái)說(shuō)是用到軍事領(lǐng)域上，就這一個(gè)小小的電子單片機(jī)，起到的用途是絕不能否認(rèn)的，也是不能小視的，在電子領(lǐng)域推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透到了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力的推動(dòng)和提高了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展與信息化程度，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提升，得到了應(yīng)用廣泛，單片機(jī)的到來(lái)也印證了電子信息化的前進(jìn)的步伐不斷向前，電子信息化的到來(lái)改變了生活，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來(lái)越快。在現(xiàn)在21世紀(jì)社會(huì)中，電子信息化緊鑼密鼓的出現(xiàn)在人們的生活當(dāng)中，緊隨著之前的機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品轉(zhuǎn)向了現(xiàn)在的智能化，從手工制作現(xiàn)在演變的機(jī)械制造，省去了人工成本費(fèi)，加快了工作效率，工作程度得到了大幅度的提高，工作量也加大了不少，這也是現(xiàn)在智能化的結(jié)果，但是伴隨著的也是失業(yè)人口不斷增多，但同時(shí)也加劇了勞動(dòng)變化，從智能化開(kāi)啟，用單片機(jī)去控制，只需要把想要做的事情以程序的方式告訴單片機(jī)，這樣它就會(huì)替你去完成你想要做的大部分事情，在20世紀(jì)，手工的制作得到了廣泛的應(yīng)用，不過(guò)那時(shí)候牽扯的智能東西很少，就連最最基本的通訊也是不方便的，然而現(xiàn)在的冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)等家電領(lǐng)域都有單片機(jī)的影子，單片機(jī)已經(jīng)成為現(xiàn)在電子產(chǎn)品中不可缺少的一部分。控制著家電的運(yùn)作，也可以說(shuō)單片機(jī)是電器中的大腦，串接著整個(gè)家電的運(yùn)作，從而得到了廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在人們的生活覺(jué)悟水平不斷的提高，不斷地向往智能化方向發(fā)展，而現(xiàn)在搖搖棒通過(guò)發(fā)光二極管來(lái)顯示輸出的圖案或者文字，通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，承接著程序在電路中的運(yùn)轉(zhuǎn)，時(shí)而改變?cè)械臇|西，真正的發(fā)現(xiàn)這種東西控制在整個(gè)命脈，呈現(xiàn)著美麗的圖畫(huà)。當(dāng)人的手不斷的搖動(dòng)進(jìn)行搖動(dòng)時(shí)，由于人的眼睛視覺(jué)原理，會(huì)在發(fā)光二極管搖動(dòng)的區(qū)域下產(chǎn)生一個(gè)視覺(jué)平面原理，通過(guò)搖動(dòng)，會(huì)在在視覺(jué)平面內(nèi)的二極管通過(guò)震蕩不同頻率的刷新，會(huì)在搖動(dòng)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生圖像，從而達(dá)到在該視覺(jué)平面上傳達(dá)信息的作用，使肉眼更直觀的感受到，看到圖案的顯示。單片機(jī)更加簡(jiǎn)捷與新穎的信息傳遞方式無(wú)疑會(huì)給人們帶來(lái)耳目一新的感受。而現(xiàn)代工具務(wù)求簡(jiǎn)捷化、便攜化，使用外部中斷控制數(shù)據(jù)傳輸時(shí)刻。因此，搖動(dòng)顯示裝置的到來(lái)，必將會(huì)給人們帶來(lái)一種新的方便的文化傳遞方式。動(dòng)速度自動(dòng)調(diào)整顯示速度，不論搖晃的速度快或慢，圖像始終穩(wěn)定顯示。配合手的左右搖晃就可呈現(xiàn)一幅完整的畫(huà)面。這種方法實(shí)用性很廣，滿足廣大用戶愛(ài)好，但是好多東西畢竟也有缺點(diǎn)，就是圖像比較單一，攜帶不方便，因?yàn)閾u搖棒封裝不好封裝，好容易造成短路，短路是不可逆的，也是非常危險(xiǎn)的，它也是非常脆弱的，不耐摔，尤其是晶振，容易把管腳摔斷，對(duì)于電子產(chǎn)品，也是不可強(qiáng)求的，根據(jù)對(duì)搖搖棒已有的設(shè)計(jì)和研究，大都采用一種方式進(jìn)行搖搖棒動(dòng)態(tài)顯示內(nèi)容的更改，即用USB有線的方式從電腦向單片機(jī)的下載程序，這種方法簡(jiǎn)單快捷，實(shí)用性強(qiáng)，只需要用電腦，然后把編好的程序燒寫(xiě)進(jìn)單片機(jī)里，進(jìn)行測(cè)試，得到自己想要通過(guò)搖動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的圖案。本設(shè)計(jì)電子搖搖棒主要功能為：1、靜態(tài)的時(shí)候發(fā)光二極管能夠正常閃爍；2、搖動(dòng)的時(shí)候可以正確顯示文字或圖形；3、顯示程序里字樣；4、顯示“程序里畫(huà)面；5、按鍵可以切換不同畫(huà)面；6、通過(guò)搖動(dòng)轉(zhuǎn)換圖形，輪流顯示。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理1.1基于搖搖棒設(shè)計(jì)原理電子搖搖棒是由單片機(jī)控制16個(gè)LED發(fā)光二極管進(jìn)行不同頻率的亮滅刷新，在人的搖動(dòng)過(guò)程中在搖動(dòng)的區(qū)域平面上實(shí)現(xiàn)掃面顯示，它是利用人的視覺(jué)暫留原理觀察到的現(xiàn)象，通過(guò)快速的搖動(dòng)看起來(lái)像是十六個(gè)LED顯示燈一直亮著，其實(shí)是分多次亮的，像我們看到汽車(chē)在馬路上跑一樣，當(dāng)他快速跑時(shí)，我們看到車(chē)輪像是在慢慢一圈圈向后轉(zhuǎn)動(dòng)一樣，當(dāng)它慢走時(shí)，車(chē)輪還是正常向前滾動(dòng)，這個(gè)要根據(jù)具體要顯示的圖形或者文字的需要來(lái)決定，通過(guò)程序的要求進(jìn)行亮滅的，搖動(dòng)的搖搖棒也是一樣的通過(guò)搖晃改變位置在不同的位置顯示不同的數(shù)據(jù)，達(dá)到一定的速度后就會(huì)看到需要顯示的文字圖像等信息了。1.2AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。1.3.單片機(jī)具有如下特點(diǎn)：與Mc5兼容4K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定128×8位內(nèi)部RAM32可編程I/O線兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。1.4AT89C51管腳說(shuō)明VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須接上拉電阻。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為低八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。1.5設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)制作的是一個(gè)電子搖搖棒，基本就是要小巧、輕便、便攜，進(jìn)行模塊化，信息集成化，通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的控制程序，來(lái)控制搖搖棒的功能，從而通過(guò)搖動(dòng)來(lái)顯示畫(huà)面，通過(guò)本次設(shè)計(jì)，加強(qiáng)對(duì)單片機(jī)AT89C51的深刻理解，提高對(duì)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的思考能力和動(dòng)手能力。1.6設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)由16個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成的搖搖棒，從而通過(guò)AT89C51單片機(jī)，在單片機(jī)里編程，寫(xiě)好要出現(xiàn)的圖案或者文字，在正常工作狀態(tài)下，用手來(lái)左右搖晃就可呈現(xiàn)一幅完整的畫(huà)面，可以顯示字符、圖案。1.6.1設(shè)計(jì)思路本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求LED發(fā)光二極管顯示棒并且需要有按鍵進(jìn)行程序內(nèi)容正常切換，它主要是由單片機(jī)控制部分，LED驅(qū)動(dòng)部分，LED顯示部分以及電源部分組成。單片機(jī)主要是存儲(chǔ)，把數(shù)據(jù)提取的字模進(jìn)行存儲(chǔ)，當(dāng)接收到按鍵輸入的指令時(shí)，單片機(jī)就將相應(yīng)的字模代碼通過(guò)I/O口輸出，使LED燈點(diǎn)亮，利用視覺(jué)原理最終使圖案完整的顯示在擺動(dòng)的顯示屏中。1.6.2搖搖棒的基本原理通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)進(jìn)行搖動(dòng)時(shí)，由于人的眼睛視覺(jué)原理，會(huì)在發(fā)光二極管搖動(dòng)的區(qū)域下產(chǎn)生一個(gè)視覺(jué)平面原理，通過(guò)搖動(dòng)，會(huì)在在視覺(jué)平面內(nèi)的二極管通過(guò)震蕩不同頻率的刷新，會(huì)在搖動(dòng)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生圖像，從而達(dá)到在該視覺(jué)平面上傳達(dá)信息的作用。輸出信號(hào)頻率的控制通過(guò)極管進(jìn)行不同頻率的亮滅刷新。

第2章基于單片機(jī)的搖搖棒方案設(shè)計(jì)2.1搖搖棒結(jié)構(gòu)圖內(nèi)部時(shí)鐘方式時(shí)，引腳XTAL1和XTAL2兩端接石英晶體和微調(diào)電容，構(gòu)成自激振蕩器，本次設(shè)計(jì)中所使用的晶振為12MHz，微調(diào)電容為33pF。振蕩器發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘電路圖（1）。復(fù)位電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)復(fù)位電路原理是在單片機(jī)的復(fù)位引腳RST上外接電阻和電容，實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位。當(dāng)復(fù)位電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上時(shí)復(fù)位有效。復(fù)位電平的持續(xù)時(shí)間必須大于單片機(jī)的兩個(gè)機(jī)器周期。具體數(shù)值可以由RC電路計(jì)算出時(shí)間常數(shù)。本設(shè)計(jì)中使用10K電阻配合10uF電容。圖（2）圖（1）圖（2）2.2搖搖棒電路圖的總設(shè)計(jì)電路總圖由五個(gè)模塊組成：其中單片機(jī)模塊為電路圖圖的主控模塊1.電源模塊2.復(fù)位開(kāi)關(guān)模塊3.水銀開(kāi)關(guān)模塊4.二極管顯示模塊5.單片機(jī)模塊電路圖總設(shè)計(jì)2.2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)AT89S51單片機(jī)最小系統(tǒng)是使單片機(jī)正常工作所需的最基本的環(huán)境，其主要由單片機(jī)芯片、晶振和電容組成。2.2LED發(fā)光二極管燈的選擇一般的LED發(fā)光二極管。有多種顏色，你可以選擇同樣顏色的發(fā)光二極管用來(lái)可以同樣顏色顯示圖案。在網(wǎng)上買(mǎi)的話價(jià)格一般是比較便宜的，比較實(shí)惠，但是顏色比較單一，只是一種顏色，看著比較單調(diào)。要是選擇多種顏色的LED發(fā)光二極管，在網(wǎng)上買(mǎi)的話價(jià)格一般是比較貴點(diǎn)的，但是它可以顯示多樣的圖案和文字而且好看，不過(guò)看著好看，但是這樣的LED發(fā)光二極管的工作電流也要大于一般傳統(tǒng)二極管。為了使顯示的圖案清晰、明了，好看，我們選擇用多種顏色也行，但是具體還得看個(gè)人，不過(guò)我們可以用多種顏色的LED發(fā)光二極管可以使得顯示的畫(huà)面更為明顯、簡(jiǎn)單、好看，要用3節(jié)干電池帶動(dòng)，也可以用變電器，把220V交流電電壓變成4.5的直流電電壓。2.2.1外部中斷信號(hào)產(chǎn)生方式使用水銀開(kāi)關(guān)。通過(guò)搖晃使得水銀開(kāi)關(guān)與焊接的左右兩個(gè)觸點(diǎn)接觸，利用這種接觸產(chǎn)生的電平變化來(lái)觸發(fā)中斷，制作簡(jiǎn)單，使用方便。使用光遮斷器。在棒上裝一個(gè)可以擺動(dòng)的用來(lái)遮擋光遮斷器光線的細(xì)桿，細(xì)桿每擺動(dòng)一次這個(gè)桿就會(huì)通過(guò)一次光遮斷器，發(fā)生電平變化。如果使用光遮斷器，其觸發(fā)單片機(jī)的時(shí)刻處于正中間，不能解決畫(huà)面因?yàn)榉祷嘏c原來(lái)圖片重疊的現(xiàn)象。而使用水銀開(kāi)關(guān)，因?yàn)樵谧笥叶加杏|點(diǎn)，所以很容易的在往返途中產(chǎn)生兩次中斷，方便指令控制,容易實(shí)現(xiàn)。2.2.2：LED顯示電路的設(shè)計(jì)我們要根據(jù)LED點(diǎn)陣屏的顯示原理，點(diǎn)陣屏的顯示分為行掃描與列掃描兩種列掃描是將我們的字模數(shù)組通過(guò)點(diǎn)陣屏的行驅(qū)動(dòng)進(jìn)行輸入,然后通過(guò)列對(duì)每一行進(jìn)行掃描,當(dāng)行列為低(高)電平,行為高(低)電平時(shí)則表示該點(diǎn)為圖案的一部分,將其讀出,顯示。它的順序可以總結(jié)為:行不斷的送數(shù)據(jù),每送完設(shè)置的信息后列進(jìn)行讀取,然后行列再次送數(shù)據(jù),行列再次讀取……依次循環(huán)下去,一幅完整的圖案就顯示在了顯示屏上，我們點(diǎn)亮的每列不會(huì)很快的消失,而是隨著擺動(dòng)的方向繼續(xù)向前移動(dòng),只要移動(dòng)的速度高于視覺(jué)暫留的最短時(shí)間顯示內(nèi)容就不會(huì)熄滅,本次設(shè)計(jì)中采用16盞高亮藍(lán)色LED作為顯示條帶，將其分別編為4組同時(shí)接入P1口，另外通過(guò)四個(gè)三極管接到P2.4~P2.7作為位選控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)分時(shí)亮，2.2.3LED顯示模塊首先，我們根據(jù)LED點(diǎn)陣屏的顯示原理：點(diǎn)陣屏的顯示分為行掃描與列掃描兩種，列掃描是將我們的字模數(shù)組通過(guò)點(diǎn)陣屏的行驅(qū)動(dòng)進(jìn)行輸入，然后通過(guò)列對(duì)每一行進(jìn)行掃描，當(dāng)列為低（高）電平、行為高（低）電平時(shí)則表示該點(diǎn)為圖案的一部分，將其讀出、顯示。它的順序可以總結(jié)為：行不斷的送數(shù)據(jù)，每送完設(shè)置的信息后列進(jìn)行讀取，然后行再次送數(shù)據(jù)，列再次讀取……依次循環(huán)下去，一幅完整的圖案就顯示在了顯示屏上?？梢园袻ED顯示棒看成是LED點(diǎn)陣屏中的一列。為了使顯示的圖案清晰，我們使用了16個(gè)LED管將它們排成一列，整個(gè)屏在靜止時(shí)也就相當(dāng)于16行×1列。數(shù)據(jù)傳輸時(shí)我們同樣使用行送數(shù)據(jù)、列掃描。在擺動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)用視覺(jué)暫留原理，我們點(diǎn)亮的列不會(huì)很快的消失，而是隨著擺動(dòng)的方向繼續(xù)向前移動(dòng)，只要移動(dòng)的速度高于視覺(jué)暫留的最短時(shí)間顯示內(nèi)容就不會(huì)熄滅，至此，一幅圖案也就可以這樣被“擺動(dòng)”出來(lái)了。LED顯示器具有功耗低，接口控制方便等優(yōu)點(diǎn)，而且模塊的接口信號(hào)和操作指令具有廣泛的兼容性，并能直接與單片機(jī)接口，可方便地實(shí)現(xiàn)各種不同的操作，在各類測(cè)量及控制儀表中被廣泛的應(yīng)用。當(dāng)在LED上顯示漢字時(shí)，應(yīng)先取得漢字的點(diǎn)陣構(gòu)成數(shù)據(jù)，然后將其寫(xiě)入顯示存儲(chǔ)器中進(jìn)行顯示。搖搖棒顯示是一種通過(guò)同步控制發(fā)光二極位置和點(diǎn)亮狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)圖文顯示的，其結(jié)構(gòu)新穎，成本低廉。本設(shè)計(jì)采用16個(gè)并排發(fā)光二極管，利用人眼的“視覺(jué)暫留效應(yīng)”顯示文字及圖案。顯示模塊如下圖所示2.3抗重影方案的選擇使用外部中斷控制數(shù)據(jù)傳輸時(shí)刻，外部中斷信號(hào)由慣性開(kāi)關(guān)產(chǎn)生，觸發(fā)方式為下降沿觸發(fā)。水銀開(kāi)關(guān)左右兩邊的觸點(diǎn)分別與單片機(jī)兩個(gè)外部中斷接口相連，默認(rèn)為高電平，搖動(dòng)的擺桿接地。水銀開(kāi)關(guān)處于不同位置進(jìn)入不同的中斷，從而決定何時(shí)送數(shù)據(jù)。該方案簡(jiǎn)單易行，可以保證數(shù)據(jù)是單程傳輸?shù)?，避免了重影?.4主程序流程圖系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，內(nèi)部進(jìn)行初始化后，等待外部中斷。當(dāng)搖動(dòng)到指定位置時(shí)，由滾珠開(kāi)關(guān)出觸發(fā)外部中斷，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間延時(shí)后開(kāi)始顯示。顯示完成返回主程序，等待下一個(gè)搖動(dòng)周期的到來(lái)。2.5單片機(jī)工作過(guò)程 單片機(jī)自動(dòng)完成賦予它的任務(wù)的過(guò)程，也就是單片機(jī)執(zhí)行程序的過(guò)程，即一條條執(zhí)行的指令的過(guò)程，所謂指令就是把要求單片機(jī)執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫(xiě)下來(lái)，這是在設(shè)計(jì)人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的，一條指令對(duì)應(yīng)著一種基本操作；單片機(jī)所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機(jī)的指令系統(tǒng)，不同種類的單片機(jī)，其指令系統(tǒng)亦不同。為使單片機(jī)能自動(dòng)完成某一特定任務(wù)，必須把要解決的問(wèn)題編成一系列指令（這些指令必須是選定單片機(jī)能識(shí)別和執(zhí)行的指令），這一系列指令的集合就成為程序，程序需要預(yù)先存放在具有存儲(chǔ)功能的部件——存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)器由許多存儲(chǔ)單元（最小的存儲(chǔ)單位）組成，就像大樓房有許多房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房的每個(gè)房間的被分配到了唯一一個(gè)房間號(hào)一樣，每一個(gè)存儲(chǔ)單元也必須被分配到唯一的地址號(hào)，該地址號(hào)稱為存儲(chǔ)單元的地址，這樣只要知道了存儲(chǔ)單元的地址，就可以找到這個(gè)存儲(chǔ)單元，其中存儲(chǔ)的指令就可以被取出，然后再被執(zhí)行。程序通常是順序執(zhí)行的，所以程序中的指令也是一條條順序存放的，單片機(jī)在執(zhí)行程序時(shí)要能把這些指令一條條取出并加以執(zhí)行，必須有一個(gè)部件能追蹤指令所在的地址，這一部件就是程序計(jì)數(shù)器PC（包含在CPU中），在開(kāi)始執(zhí)行程序時(shí)，給PC賦以程序中第一條指令所在的地址，然后取得每一條要執(zhí)行的命令，PC在中的內(nèi)容就會(huì)自動(dòng)增加，增加量由本條指令長(zhǎng)度決定，2.5.1單片機(jī)的應(yīng)用目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車(chē)的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域。2.6串口電路設(shè)計(jì) 2.7串口接收程序ORG00H AJMP MAIN ;跳到主程序 ORG 23H AJMP URT ;串口中斷入口 ORG 50H MAIN: ;主程序開(kāi)始 MOV SP,#60H ;設(shè)置堆棧 MOV R0,#0000H ;設(shè)置存儲(chǔ)數(shù)據(jù)地址（D:0x0000）片外RAM MOV TMOD,#20H ;設(shè)置定時(shí)器模式作為波特率發(fā)生器 SETB EA ;開(kāi)啟總中斷 MOV SCON,#50H ;設(shè)置串口模式 MOV TH1,#0FDH ;設(shè)置波特率9600 MOV TL1,TH1 SETB TR1 SETB ES AJMP $ ;等待中斷//2、將接收到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到外部RAM中，判斷接收是否完畢，接收完畢后就不再接收 URT: ;中斷服務(wù)子程序 PUSH ACC ;斷點(diǎn)保護(hù) JNB RI,URT1 ;判斷中斷類型是收中斷還是發(fā)中斷，如果是RI低電平跳轉(zhuǎn)到URT1，如果RI高電平跳轉(zhuǎn)到URT0 URT0: ;接收程序 CLR ES ;關(guān)中斷 CLR RI ;清除標(biāo)志位 MOV A,SBUF ;將緩沖區(qū)SBUFF的內(nèi)容讀入寄存器A中 MOV SBUF,A;再將A中的值原樣輸出（用于校驗(yàn)接收個(gè)數(shù)） MOVX @R0,A ;將A中的數(shù)存儲(chǔ)起來(lái)（在從D:0x0000開(kāi)始的單元中） INC R0 CJNE R0,#0200H,URT1 ;接收超過(guò)256個(gè)數(shù)就不再接收了 CLR EA ACALL DISPLAY URT1: SETB ES POP ACC RTI: RETI第3章關(guān)于一些元器件的介紹3.1LED發(fā)光二極管的原理發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過(guò)渡層，稱為PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽(yáng)極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。3.2滾珠開(kāi)關(guān)與水銀開(kāi)關(guān)的原理及特點(diǎn)滾珠開(kāi)關(guān)也叫鋼珠開(kāi)關(guān)，珠子開(kāi)關(guān)，其實(shí)都是震動(dòng)開(kāi)關(guān)的一種只是叫法不一樣是通過(guò)珠子接觸導(dǎo)針的原理來(lái)控制電路的接通或者斷開(kāi)的。滾珠開(kāi)關(guān)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就如同打開(kāi)或關(guān)掉電燈一樣，開(kāi)關(guān)觸碰里頭的金屬板電燈就亮，離開(kāi)就關(guān)，滾珠開(kāi)關(guān)也是利用類似的原理。利用開(kāi)關(guān)中的小珠的滾動(dòng)，制造與金屬端子的觸碰或改變光線行進(jìn)的路線，就能產(chǎn)生導(dǎo)通或不導(dǎo)通的效果。滾珠開(kāi)關(guān)目前已有許多不同類型的產(chǎn)品，包括角度感應(yīng)開(kāi)關(guān)、震動(dòng)感應(yīng)開(kāi)關(guān)、離心力感應(yīng)開(kāi)關(guān)、光電式滾珠開(kāi)關(guān)。以往此類型開(kāi)關(guān)以水銀開(kāi)關(guān)為主，把水銀(汞)當(dāng)作觸擊的元件，觸擊元件就為滾珠所取代。滾珠開(kāi)關(guān)運(yùn)用層面極廣，例如：如胎壓監(jiān)控系統(tǒng)(TPMS)、腳踏車(chē)燈、數(shù)位相框旋轉(zhuǎn)、屏幕旋轉(zhuǎn)、視訊鏡頭翻轉(zhuǎn)、防盜系統(tǒng)等，偵測(cè)物體角度變化、傾倒、移動(dòng)、震動(dòng)、旋轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，滾珠開(kāi)關(guān)皆適用。滾珠開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)圖：滾珠開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖對(duì)應(yīng)材質(zhì)：a.青銅蓋、b.青銅珠子-底層鍍鎳-表層鍍金、c.青銅管-底層鍍鎳-表層鍍金、d.ABS膠座或PC膠座、e.VC熱縮套管、f.硬青銅導(dǎo)針-底層鍍鎳-表層鍍金、g.磷銅彈簧夾滾珠開(kāi)關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域：我國(guó)是滾珠開(kāi)關(guān)的消費(fèi)大國(guó)，在電子玩具、醫(yī)療電子產(chǎn)品、車(chē)載音響、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、檢測(cè)測(cè)量設(shè)備、汽車(chē)交通運(yùn)輸?shù)扔袕V泛的應(yīng)用。作為滾珠最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，玩具行業(yè)、家用電器行業(yè)在我國(guó)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。滾珠開(kāi)關(guān)由于體積小重量輕，在本領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用如：數(shù)碼相框的旋轉(zhuǎn)屏幕，手機(jī)重力感應(yīng)、防盜器材、智能化系統(tǒng)。但滾珠開(kāi)關(guān)也有它不足的地方，有角度限制，要有一定的角度才能使?jié)L珠開(kāi)關(guān)觸發(fā)。因此還是有一部分用水銀開(kāi)關(guān)，滾珠開(kāi)關(guān)的需求量一直呈上升趨勢(shì)，市場(chǎng)前景看好。我國(guó)滾珠開(kāi)關(guān)形成大批量生產(chǎn)的時(shí)間是在數(shù)碼消費(fèi)產(chǎn)品，尤其是手機(jī)產(chǎn)業(yè)，數(shù)碼相框等電子消費(fèi)產(chǎn)品飛速發(fā)展的時(shí)期，不久的將來(lái)滾珠開(kāi)關(guān)將是接插元件中主要產(chǎn)品之一，還適合于各類小家電、彩電、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、組合音響、DVD、辦公設(shè)備、通信設(shè)備、電子樂(lè)器、醫(yī)療電子設(shè)備、數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化控制設(shè)備等應(yīng)用。滾珠開(kāi)關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)單位的分布較廣，各地區(qū)均能設(shè)計(jì)生產(chǎn)，目前，按鈕開(kāi)關(guān)在技術(shù)上日趨成熟，產(chǎn)品價(jià)格極具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，相當(dāng)部分規(guī)格產(chǎn)品具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)和高可靠性能產(chǎn)品可以滿足海內(nèi)外客商的配套需求，出口產(chǎn)品可以滿足指令要求。如今這類產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)主要集中廣東珠三角地區(qū)。3.2.1水銀開(kāi)關(guān)的原理水銀開(kāi)關(guān)，又稱傾側(cè)開(kāi)關(guān)，是電路開(kāi)關(guān)的一種，以一接著電極的小巧容器儲(chǔ)存著一小滴水銀，容器中多數(shù)為真空或注入惰性氣體。原理因?yàn)橹亓Φ年P(guān)系，水銀水珠會(huì)隨容器中較低的地方流去，如果同時(shí)接觸到兩個(gè)電極的話，開(kāi)關(guān)便會(huì)將電路閉合，開(kāi)啟開(kāi)關(guān)。我們將水銀開(kāi)關(guān)放在棒體的頂端，在搖動(dòng)棒提的過(guò)程中由于離心力的關(guān)系，水銀珠會(huì)離開(kāi)兩個(gè)電極，當(dāng)方向改變時(shí)，由于速度的下降會(huì)是水銀珠落到管體的底端然后就會(huì)閉合電路。注意：水銀對(duì)人體及環(huán)境均有毒害，因此使用水銀開(kāi)關(guān)時(shí)，請(qǐng)務(wù)必小心謹(jǐn)慎，以免破出；在不再使用時(shí)，也應(yīng)該妥善處理。特點(diǎn)水銀開(kāi)關(guān)是根據(jù)封裝在玻璃外殼或金屬外殼內(nèi)的水銀移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)通斷的，因而水銀開(kāi)關(guān)與機(jī)械開(kāi)關(guān)相比，有許多特點(diǎn):①可以在惡劣環(huán)境條件下使用。由于水銀開(kāi)關(guān)是密封的，內(nèi)部的水銀和外界是隔絕的，因此它可以使用在有油、蒸汽、灰塵及腐蝕性氣體的環(huán)境中。②通斷所需的外力小。水銀是惟一能在常溫下保持液態(tài)的水銀開(kāi)關(guān)金屬，它的表面張力和比重都較大，只要稍加外力使水銀開(kāi)關(guān)產(chǎn)生傾斜，水銀便可移動(dòng)，使開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)通斷。③水銀的導(dǎo)電性較好，水銀開(kāi)關(guān)電極間的接觸電阻一般小于100mΩ。④水銀開(kāi)關(guān)允許通過(guò)的電流取決于電極的材料，鎢絲電極最大允許電流為10A，而一般合金絲最大允許電流一般為1A。⑤由于水銀開(kāi)關(guān)的通斷由水銀重力確定，所以它可以長(zhǎng)期可靠地工作。⑥電極的接點(diǎn)是液態(tài)接觸，無(wú)任何噪聲。⑦由于水銀可以流動(dòng)，只要加速度達(dá)到設(shè)定值以上，水銀開(kāi)關(guān)就可以通或斷，因而可以作為振動(dòng)的敏感元件使用。⑧體積小，形式多樣，且為全密封式器件。⑨結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。⑩質(zhì)量高，產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)，適合初學(xué)者使用3.2.2區(qū)別1、滾珠開(kāi)關(guān)所有材料均可達(dá)到環(huán)保要求，而水銀開(kāi)關(guān)`因本身材質(zhì)問(wèn)題無(wú)法達(dá)到。2、滾珠開(kāi)關(guān)因?qū)ǚ绞绞峭ń饘僦?，同時(shí)觸發(fā)產(chǎn)生信號(hào)的，因滾珠同時(shí)觸發(fā)的接觸面積較小且滾珠是活動(dòng)的，因此導(dǎo)通有時(shí)會(huì)有閃斷現(xiàn)象，而水銀開(kāi)關(guān)是同觸發(fā)端接觸，因汞是液態(tài)，接觸面大穩(wěn)定，一般來(lái)說(shuō)導(dǎo)通效果更穩(wěn)定。3、滾珠開(kāi)關(guān)是金屬殼體，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較好。3.3晶振的封裝及應(yīng)用12MHZ晶振是一款能夠定期產(chǎn)生重復(fù)信號(hào)的石英晶振，頻率值為12.000mhz，它產(chǎn)生的信號(hào)通常為正弦波，12MHz晶體振蕩器是一款輸出頻率是由石英晶體控制，每秒鐘產(chǎn)生重復(fù)12萬(wàn)次振動(dòng)的電子單元，晶振12MHZ用途很廣，常見(jiàn)是用在在單片機(jī)上，它可以產(chǎn)生12個(gè)機(jī)器周期，起到一個(gè)定時(shí)的作用。1.通用晶體振蕩器，用于各種電路中，產(chǎn)生振蕩頻率。2.時(shí)鐘脈沖用石英晶體諧振器，與其它元件配合產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)，廣泛用于數(shù)字電路中。3.微處理器用石英晶體諧振器。4.CTVVTR用石英晶體諧振器。5.鐘表用石英晶體振蕩器。3.3.1工作原理石英晶體振蕩器是高精度和高穩(wěn)定度的振蕩器，被廣泛應(yīng)用于彩電、計(jì)算機(jī)、遙控器等各類振蕩電路中，以及通信系統(tǒng)中用于頻率發(fā)生器、為數(shù)據(jù)處理設(shè)備產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)和為特定系統(tǒng)提供基準(zhǔn)信號(hào)。石英晶體振蕩器是利用石英晶體(二氧化硅的結(jié)晶體)的壓電效應(yīng)制成的一種諧振器件，它的基本構(gòu)成大致是:從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片(簡(jiǎn)稱為晶片，它可以是正方形、矩形或圓形等)，在它的兩個(gè)對(duì)應(yīng)面上涂敷銀層作為電極，在每個(gè)電極上各焊一根引線接到管腳上，再加上封裝外殼就構(gòu)成了石英晶體諧振器，簡(jiǎn)稱為石英晶體或晶體、晶振。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。若在石英晶體的兩個(gè)電極上加一電場(chǎng)，晶片就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形。反之，若在晶片的兩側(cè)施加機(jī)械壓力，則在晶片相應(yīng)的方向上將產(chǎn)生電場(chǎng)，這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。如果在晶片的兩極上加交變電壓，晶片就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，同時(shí)晶片的機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)。在一般情況下，晶片機(jī)械振動(dòng)的振幅和交變電場(chǎng)的振幅非常微小，但當(dāng)外加交變電壓的頻率為某一特定值時(shí)，振幅明顯加大，比其他頻率下的振幅大得多，這種現(xiàn)象稱為壓電諧振，它與LC回路的諧振現(xiàn)象十分相似。它的諧振頻率與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸等有關(guān)。當(dāng)晶體不振動(dòng)時(shí)，可把它看成一個(gè)平板電容器稱為靜電電容C，它的大小與晶片的幾何尺寸、電極面積有關(guān)，一般約幾個(gè)PF到幾十PF。當(dāng)晶體振蕩時(shí)，機(jī)械振動(dòng)的慣性可用電感L來(lái)等效。一般L的值為幾十mH到幾百mH。晶片的彈性可用電容C來(lái)等效，C的值很小，一般只有0.0002~0.1pF。晶片振動(dòng)時(shí)因摩擦而造成的損耗用R來(lái)等效，它的數(shù)值約為100Ω。由于晶片的等效電感很大，而C很小，R也小，因此回路的品質(zhì)因數(shù)Q很大，可達(dá)1000~10000。加上晶片本身的諧振頻率基本上只與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸有關(guān)，而且可以做得精確，因此利用石英諧振器組成的振蕩電路可獲得很高的頻率穩(wěn)定度。計(jì)算機(jī)都有個(gè)計(jì)時(shí)電路，盡管一般使用"時(shí)鐘"這個(gè)詞來(lái)表示這些設(shè)備，但它們實(shí)際上并不是通常意義的時(shí)鐘，把它們稱為計(jì)時(shí)器(timer)可能更恰當(dāng)一點(diǎn)。計(jì)算機(jī)的計(jì)時(shí)器通常是一個(gè)精密加工過(guò)的石英晶體，石英晶體在其張力限度內(nèi)以一定的頻率振蕩，這種頻率取決于晶體本身如何切割及其受到張力的大小。有兩個(gè)寄存器與每個(gè)石英晶體相關(guān)聯(lián)，一個(gè)計(jì)數(shù)器(counter)和一個(gè)保持寄存器(holdingregister)。石英晶體的每次振蕩使計(jì)數(shù)器減1。當(dāng)計(jì)數(shù)器減為0時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)中斷，計(jì)數(shù)器從保持寄存器中重新裝入初始值。這種方法使得對(duì)一個(gè)計(jì)時(shí)器進(jìn)行編程，令其每秒產(chǎn)生60次中斷(或者以任何其它希望的頻率產(chǎn)生中斷)成為可能。每次中斷稱為一個(gè)時(shí)鐘嘀嗒(clocktick)。晶振在電氣上可以等效成一個(gè)電容和一個(gè)電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個(gè)電容的二端網(wǎng)絡(luò)，電工學(xué)上這個(gè)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)諧振點(diǎn)，以頻率的高低分其中較低的頻率為串聯(lián)諧振，較高的頻率為并聯(lián)諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個(gè)頻率的距離相當(dāng)?shù)慕咏?，在這個(gè)極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個(gè)電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會(huì)組成并聯(lián)諧振電路。這個(gè)并聯(lián)諧振電路加到一個(gè)負(fù)反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄，所以即使其他元件的參數(shù)變化很大，這個(gè)振蕩器的頻率也不會(huì)有很大的變化。晶振有一個(gè)重要的參數(shù)，那就是負(fù)載電容值，選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率。一般的晶振振蕩電路都是在一個(gè)反相放大器(注意是放大器不是反相器)的兩端接入晶振，再有兩個(gè)電容分別接到晶振的兩端，每個(gè)電容的另一端再接到地，這兩個(gè)電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等于負(fù)載電容，請(qǐng)注意一般IC的引腳都有等效輸入電容，這個(gè)不能忽略。一般的晶振的負(fù)載電容為15p或12.5p，如果再考慮元件引腳的等效輸入電容，則兩個(gè)33p的電容構(gòu)成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇。3.3.2作用晶振在應(yīng)用具體起到的作用，微控制器的時(shí)鐘源可以分為兩類:基于機(jī)械諧振器件的時(shí)鐘源，如晶振、陶瓷諧振槽路;RC(電阻、電容)振蕩器。一種是皮爾斯振蕩器配置，適用于晶振和陶瓷諧振槽路。另一種為簡(jiǎn)單的分立RC振蕩器?；诰д衽c陶瓷諧振槽路的振蕩器通常能提供非常高的初始精度和較低的溫度系數(shù)。RC振蕩器能夠快速啟動(dòng)，成本也比較低，但通常在整個(gè)溫度和工作電源電壓范圍內(nèi)精度較差，會(huì)在標(biāo)稱輸出頻率的5%至50%范圍內(nèi)變化。但其性能受環(huán)境條件和電路元件選擇的影響。需認(rèn)真對(duì)待振蕩器電路的元件選擇和線路板布局。在使用時(shí)，陶瓷諧振槽路和相應(yīng)的負(fù)載電容必須根據(jù)特定的邏輯系列進(jìn)行優(yōu)化。具有高Q值的晶振對(duì)放大器的選擇并不敏感，但在過(guò)驅(qū)動(dòng)時(shí)很容易產(chǎn)生頻率漂移(甚至可能損壞)。影響振蕩器工作的環(huán)境因素有:電磁干擾(EMI)、機(jī)械震動(dòng)與沖擊、濕度和溫度。這些因素會(huì)增大輸出頻率的變化，增加不穩(wěn)定性，并且在有些情況下，還會(huì)造成振蕩器停振。上述大部分問(wèn)題都可以通過(guò)使用振蕩器模塊避免。這些模塊自帶振蕩器、提供低阻方波輸出，并且能夠在一定條件下保證運(yùn)行。最常用的兩種類型是晶振模塊和集成RC振蕩器(硅振蕩器)。晶振模塊提供與分立晶振相同的精度。硅振蕩器的精度要比分立RC振蕩器高，多數(shù)情況下能夠提供與陶瓷諧振槽路相當(dāng)?shù)木?。選擇振蕩器時(shí)還需要考慮功耗。分立振蕩器的功耗主要由反饋放大器的電源電流以及電路內(nèi)部的電容值所決定。CMOS放大器功耗與工作頻率成正比，可以表示為功率耗散電容值。比如，HC04反相器門(mén)電路的功率耗散電容值是90pF。在4MHz、5V電源下工作時(shí)，相當(dāng)于1.8mA的電源電流。再加上20pF的晶振負(fù)載電容，整個(gè)電源電流為2.2mA。陶瓷諧振槽路一般具有較大的負(fù)載電容，相應(yīng)地也需要更多的電流。相比之下，晶振模塊一般需要電源電流為10mA~60mA。硅振蕩器的電源電流取決于其類型與功能，范圍可以從低頻(固定)器件的幾個(gè)微安到可編程器件的幾個(gè)毫安。一種低功率的硅振蕩器，如MAX7375，工作在4MHz時(shí)只需不到2mA的電流。在特定的應(yīng)用場(chǎng)合優(yōu)化時(shí)鐘源需要綜合考慮以下一些因素:精度、成本、功耗以及環(huán)境需求。3.3.3晶振電路晶體是晶體振蕩器電短路就相當(dāng)于一個(gè)電容器和并聯(lián)的電阻，然后在系列，高點(diǎn)和低點(diǎn)的頻率，其中頻率稍低是一個(gè)高頻諧振電路。串聯(lián)諧振電路是并聯(lián)諧振的并聯(lián)諧振電路加入負(fù)反饋電路可以構(gòu)成一個(gè)正弦振蕩電路，由于晶體等效電感非常窄的頻率范圍內(nèi)，即使參數(shù)已經(jīng)改變了很多的振蕩器頻率其它組分的變化不大。AT89C51單片機(jī)的內(nèi)部振蕩器為高增益放大器，一般地，晶振比較常用的有6MHz、12MHz。晶振的頻率越高，系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。STC的單片機(jī)最高可支持到40MHz的晶振，但為了系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的運(yùn)行還是選擇常用的晶震，如果單片機(jī)上使用了串行口通信，則一般會(huì)考慮使用12MHz的晶振，方便波特率的計(jì)算。3.4瓷片電容瓷片電容是一種用陶瓷材料作介質(zhì),在陶瓷表面涂覆一層金屬薄膜,再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后作為電極而成的電容器。通常用于高穩(wěn)定振蕩回路中，作為回路、旁路電容器及墊整電容器。電容的作用：MLCC(1類)—微型化,高頻化,超低損耗,低ESR,高穩(wěn)定,高耐壓,高絕緣,高可靠,無(wú)極性,低容值,低成本,耐高溫.主要應(yīng)用于高頻電路中。.MLCC(2類)—微型化,高比容,中高壓,無(wú)極性,高可靠,耐高溫,低ESR,低成本.主要應(yīng)用于中,低頻電路中作隔直,耦合,旁路和濾波等電容器使用識(shí)別方法：瓷片電容的識(shí)別方法：電容的識(shí)別方法與電阻的識(shí)別方法基本相同，分直標(biāo)法、色標(biāo)法和數(shù)標(biāo)法3種。電容的基本單位用法拉(F)表示，其它單位還有：毫法(mF)、微法(μF)/mju:/、納法(nF)、皮法(pF)。其中：1法拉=1000毫法(mF)，1毫法=1000微法(μF)，1微法=1000納法(nF)，1納法=1000皮法(pF)容量大的電容其容量值在電容上直接標(biāo)明，如10μF/16V容量小的電容其容量值在電容上用字母表示或數(shù)字表示字母表示法：1m=1000μF1P2=1.2PF1n=1000PF數(shù)字表示法：三位數(shù)字的表示法也稱電容量的數(shù)碼表示法。三位數(shù)字的前兩位數(shù)字為標(biāo)稱容量的有效數(shù)字，第三位數(shù)字表示有效數(shù)字后面零的個(gè)數(shù)，它們的單位都是pF。第4章PCB板電路設(shè)計(jì)4.1PCB板制作及分類印制電路版（PrintedCircuitBoard,簡(jiǎn)稱PCB），它是以一定尺寸的絕緣板為基材，以銅箔為導(dǎo)線，經(jīng)特定工藝加工，用一層或若干層導(dǎo)電圖形（銅箔的鏈接關(guān)系）以及設(shè)計(jì)好的孔（如元件孔、機(jī)械安裝孔、金屬化過(guò)孔等）來(lái)實(shí)現(xiàn)元件間的電氣連接關(guān)系，它就像在紙上印刷上去似的，故得名印制電路板或稱印刷線路板。在電子設(shè)備中，印制電路板可以對(duì)各種元件提供必要的機(jī)械支撐，提供電路的電氣連接并用標(biāo)記符號(hào)把板上安裝的各個(gè)元件標(biāo)注出來(lái)，以便于插件、檢查及調(diào)試。按照在一塊板上導(dǎo)電圖形的層數(shù)，印制電路板可分為一下三類：?jiǎn)蚊姘澹褐竷H一面又導(dǎo)電圖形的電路板，也稱單面板。雙面板：指兩面都有導(dǎo)電圖形的電路板，也稱雙層板。其兩面的導(dǎo)電圖形之間的電連接通過(guò)過(guò)孔來(lái)完成。多層板：由交替的導(dǎo)電圖形層及絕緣材料層疊壓粘合而成的電路板。除電路板兩個(gè)時(shí)面有導(dǎo)電圖形外，內(nèi)部還有一層或都多層相互絕緣的導(dǎo)電層，各層之間通過(guò)金屬化過(guò)孔實(shí)現(xiàn)電氣連接。它主要應(yīng)用于復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)。4.2印制電路板的設(shè)計(jì)的一般步驟1：.繪制印制電路板主要任務(wù)是繪制搖搖棒原理圖，并且確保無(wú)誤后，生成網(wǎng)絡(luò)表，用與PCB設(shè)計(jì)時(shí)自動(dòng)布局。2：.規(guī)劃電路板主要完成確定電路板的物理邊界，電氣邊界，電路板的層數(shù)，各種元件的封裝形式和布局要求等任務(wù)，本文搖搖棒PCB的大小為：30.1cm*5.1cm。3.：設(shè)置參數(shù)主要是設(shè)置軟件中電路板的工作層，PCB編輯器的工作參數(shù)，自動(dòng)布局等。4：.裝入網(wǎng)絡(luò)表及元件的封裝形式網(wǎng)絡(luò)表是PCB自動(dòng)布線的核心（筆者用的單面板，用的手動(dòng)布線），也是電路理圖設(shè)計(jì)與印制電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)的接口。只有正確裝入網(wǎng)絡(luò)表后，才能進(jìn)行對(duì)電路板的自動(dòng)布局等。PartTypeDesignatorFootprint0.1uFC2RAD0.11KR220805R1KR230805R1KR200805R1KR210805R1KR260805R1KR270805R1KR240805R1KR250805R1KR130805R1KR140805R1KR110805R1KR120805R1KR150805R1KR180805R1KR190805R1KR160805R1KR170805R10KR4AXIAL0.410uFC1RB.1/.2W10uFC5RB.1/.2W112MHzY2XTAL30pFC3RAD0.130pFC4RAD0.189C51U1DIP40100KR280805R100KR2AXIAL0.4BAT3VB1BAT2032BAT3VB2BAT2032POWERK4SIP3ResetK2K1UART1J6SIP4圖電路需要的封裝參數(shù)5.：元件的布局元件的布局包括自動(dòng)和手動(dòng)調(diào)整兩個(gè)過(guò)程。在規(guī)劃好電路板和裝入網(wǎng)絡(luò)表之后，系統(tǒng)能自動(dòng)裝入元件，并自動(dòng)將它們放置在電路板上。自動(dòng)布線是系統(tǒng)根據(jù)某種算法在電氣邊界內(nèi)自動(dòng)擺放元件的位置。如果自動(dòng)布局不盡如意，則在進(jìn)行手工調(diào)整。6：.手動(dòng)布線手動(dòng)布線時(shí)，要注意相連導(dǎo)線之間要有一定的絕緣距離；信號(hào)線在拐彎處不能走直線；電源線和地線的布線要短，粗且避免形成回路。第5章硬件電路的設(shè)計(jì)5.1單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)其實(shí)是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘控制嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作。時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的信號(hào)。在51為核心的單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器，其輸入端引腳為XTAL1,其輸出端引腳為XTAL2。只要在XTAL1和XTAL2之間跨接石英晶體和和兩個(gè)微調(diào)電容，就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖，這種方式稱為內(nèi)部時(shí)鐘方式。在時(shí)鐘電路中由1個(gè)12MHz的晶振、2個(gè)33pF的瓷片電容組成具體電路如圖所示。5.2單元電路設(shè)計(jì)5.2.1按鍵模塊使用一個(gè)按鍵對(duì)顯示的所有內(nèi)容進(jìn)行切換，通過(guò)按鈕按下的次數(shù)確定顯示的內(nèi)容。5.2.2驅(qū)動(dòng)模塊單片機(jī)有一個(gè)12MHz的晶振和兩個(gè)33PF的小電容阻成，它們決定了單片機(jī)的工作時(shí)間精度為1Us。單片機(jī)內(nèi)各部件之間有條不紊地協(xié)調(diào)工作，其控制信號(hào)是在基本節(jié)拍的指揮下按一定時(shí)間順序發(fā)出的，這些控制信號(hào)在時(shí)間上的相互關(guān)系就是CPU時(shí)序，而產(chǎn)生這種基本節(jié)拍的電路就是振蕩器和時(shí)鐘電路。STC89C51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的單級(jí)反相放大器。引腳XTAL1為反相器輸入端，XTAL2為反相器輸出端。當(dāng)在放大器兩個(gè)引腳上外接一個(gè)晶體（或陶瓷振蕩器）和電容組成的并聯(lián)諧振電路作為反饋元件時(shí)，夠成一個(gè)自此振蕩器由XTAL1端向內(nèi)部時(shí)鐘電路提供一定頻率的時(shí)鐘源信號(hào)。另外振蕩器的工作還可以由軟件控制，當(dāng)對(duì)單片機(jī)內(nèi)電源控制寄存器PCON中的PD位置1時(shí)，可停止振蕩器的工作，使單片機(jī)進(jìn)入省電工作狀態(tài)，此振蕩器稱為內(nèi)部振蕩器。單片機(jī)也可以通過(guò)外部振蕩器向內(nèi)部時(shí)鐘電路輸入固定頻率的時(shí)鐘源信號(hào)。此時(shí)，外部信號(hào)接至XTAL1端，輸入給內(nèi)部時(shí)鐘電路，而XTAL2端浮空即可。片內(nèi)振蕩器頻率是由外接石英晶體的頻率決定的，其頻率值可在0～24MHz之間。當(dāng)頻率穩(wěn)定性要求不高時(shí)，可選用陶瓷振蕩器。片內(nèi)振蕩器對(duì)構(gòu)成并聯(lián)諧振電路的外接電容C1和C2要求并不嚴(yán)格。外接晶體時(shí)，C1和C2的典型值為33PF左右；外接陶瓷振蕩器時(shí)，C1和C2的典型值為47PF左右。而且在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，晶體（或陶瓷）振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得靠近單片機(jī)，以減少寄生電容，保證振蕩器的穩(wěn)定性和可靠性。5.3硬件電路設(shè)計(jì)基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)電源VCC為4.5V，下載程序和調(diào)試時(shí)一定要保證4.5V電壓，實(shí)際使用時(shí)用3節(jié)干電池串聯(lián)4.5V即可。STC89C51單片機(jī)作為控制器，在它的P0、P2口接有16個(gè)，共陽(yáng)極的方式連接LED，由單片機(jī)輸出的低電平點(diǎn)亮。P0口的上拉電阻RA1不能少。串在LED公共端的二極管D1會(huì)產(chǎn)生一定的壓降，用來(lái)保護(hù)LED，經(jīng)實(shí)測(cè)LED點(diǎn)亮?xí)r兩端電壓為3V左右，在LED的安全承受范圍內(nèi)。K1是畫(huà)面切換開(kāi)關(guān)，用于切換顯示不同內(nèi)容；S1為水銀開(kāi)關(guān)。由電源VCC為4.5V，實(shí)際使用時(shí)用3節(jié)干電池串聯(lián)4.5V即可。STC89C51單片機(jī)作為控制器，在它的P0、P2口接有16只，以共陽(yáng)極的方式連接LED，由單片機(jī)輸出，低電平來(lái)點(diǎn)亮。水銀開(kāi)關(guān)的作用：棒在搖動(dòng)時(shí)，只能朝某一方向搖動(dòng)時(shí)顯示，否則會(huì)出現(xiàn)鏡像字或鏡像畫(huà)面，所以通過(guò)接一只水銀開(kāi)關(guān)來(lái)控制，使搖搖棒從左向右搖動(dòng)時(shí)將內(nèi)容顯示出來(lái)。 5.4傳感器系統(tǒng) 硬件傳感器主要為搖動(dòng)傳感器，本設(shè)計(jì)的搖動(dòng)傳感器由水銀開(kāi)關(guān)構(gòu)成。水銀搖動(dòng)開(kāi)關(guān)穩(wěn)定性較高，但容易發(fā)生破裂，水銀外泄，安全性較差。滾珠開(kāi)關(guān)穩(wěn)定性稍差，但不容易損壞，安全度很高。5.5電源電路設(shè)計(jì)任何電路都離不開(kāi)電源部分，離開(kāi)電源是什么都不工作的，單片機(jī)也不例外，而且我們應(yīng)該高度重視電源部分，電源部分做好才能保證電路的正常工作。3節(jié)1.5V電池或者用USB接口供電是最好的，電池輸出的電壓是最干凈的，不會(huì)有任何干擾波動(dòng)。5.6開(kāi)關(guān)電路電路中開(kāi)關(guān)使用了水銀開(kāi)關(guān)，是通過(guò)水銀滾動(dòng)接觸導(dǎo)針的原理來(lái)控制電路的接通或者斷開(kāi)的。水銀開(kāi)關(guān)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就如同打開(kāi)或關(guān)掉電燈一樣，開(kāi)關(guān)觸碰里頭的金屬板電燈就亮，離開(kāi)就關(guān)，利用開(kāi)關(guān)中的水銀珠的滾動(dòng)，制造與金屬端子的觸碰或改變光線行進(jìn)的路線，就能產(chǎn)生導(dǎo)通或不導(dǎo)通的效果。當(dāng)水銀珠滾到金色引腳那一端的時(shí)候就會(huì)導(dǎo)通，正是這個(gè)原理可以用做單片機(jī)外部中斷的下降沿的信號(hào)控制，在使用水銀開(kāi)關(guān)提供單片機(jī)下降沿信號(hào)時(shí)，要給一個(gè)10K的上拉電阻給單片機(jī)，這樣水銀開(kāi)關(guān)沒(méi)有接通的時(shí)候外部中斷引腳就會(huì)保持高電平，如果但接通會(huì)產(chǎn)生一個(gè)下降沿中斷。如果沒(méi)有水銀開(kāi)關(guān)搖搖棒就會(huì)產(chǎn)生鏡像效應(yīng)。5.7復(fù)位電路實(shí)用性復(fù)位電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)復(fù)位電路的計(jì)算機(jī)CPU部分是一樣的使用計(jì)算機(jī)程序來(lái)產(chǎn)生崩潰的時(shí)候，按下電腦里面的復(fù)位按鈕從頭開(kāi)始。在單片機(jī)系統(tǒng)中運(yùn)行時(shí)，受環(huán)境干擾飛行運(yùn)行，當(dāng)你按下它的內(nèi)部程序復(fù)位按鈕，程序就會(huì)自動(dòng)重新啟動(dòng)5.8常見(jiàn)的硬件故障電源故障電壓值不符合設(shè)計(jì)要求，電源線及插座不對(duì)應(yīng)，電源功率太小，負(fù)載能力差。（3）線路故障樣機(jī)硬件的邏輯錯(cuò)誤是由于設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和加工過(guò)程中的工藝性錯(cuò)誤所造成的。這類錯(cuò)誤包括：錯(cuò)線，斷路，短路等幾種，其中短路時(shí)最常見(jiàn)的故障，也是最危險(xiǎn)的，有時(shí)候一條線路短路甚至?xí)斐呻娐钒鍩龎模员M量避免電路中短路現(xiàn)象。（4）元器件失效元器件失效的原因有兩個(gè)方面：一是器件本身已損壞或性能不符合要求；二是由于組裝錯(cuò)誤而造成的元器件失效，如電解電容，二極管的極性錯(cuò)誤，集成塊安裝方向錯(cuò)誤等。（5）可靠性差引起系統(tǒng)不可靠的因素很多，如金屬化孔，接插件接觸不良會(huì)造成系統(tǒng)時(shí)好時(shí)壞；內(nèi)部和外部的干擾，電源紋波系數(shù)過(guò)大，器件負(fù)載過(guò)大等造成邏輯電平不穩(wěn)定；另外，走線和布局的不合理等也會(huì)引起系統(tǒng)可靠性差5.9硬件調(diào)試方法脫機(jī)調(diào)試脫機(jī)調(diào)試是在電路板加電之前，先用萬(wàn)用表等工具，根據(jù)硬件電氣原理圖和裝配圖仔細(xì)檢查樣機(jī)線路的正確性，并核對(duì)元器件的型號(hào)，規(guī)格和安裝是否符合要求。應(yīng)特別注意電源的走線，防止電源之間的短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查拓展系統(tǒng)總線是否存在相互間的短路或其他信號(hào)線的短路。對(duì)于樣機(jī)所用的電源事先必須單獨(dú)調(diào)試，調(diào)試好后，檢查其電壓值，負(fù)載能力，極性等均符合要求，才能加到系統(tǒng)的各個(gè)部件上。在不插片子的情況下，加電檢查各插件上引腳的電位，仔細(xì)檢查各地點(diǎn)電位是否正常，尤其應(yīng)注意單片機(jī)插座上的各點(diǎn)電位是否正常，若有高壓，聯(lián)機(jī)時(shí)將會(huì)損壞開(kāi)發(fā)機(jī)。聯(lián)機(jī)調(diào)試通過(guò)脫機(jī)調(diào)試可排除一些明顯的硬件故障。有些硬件故障還是要通過(guò)聯(lián)機(jī)調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)和排除。聯(lián)機(jī)前先斷電，把開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的仿真插頭插到樣機(jī)的單片機(jī)插座上，檢查一下開(kāi)發(fā)機(jī)與樣機(jī)之間的電源、接地是否良好。一切正常，即可打開(kāi)電源。通電后執(zhí)行開(kāi)發(fā)機(jī)讀寫(xiě)指令，對(duì)用戶機(jī)的存儲(chǔ)器、I/O端口進(jìn)行讀寫(xiě)操作、邏輯檢查，若有故障，可用示波器觀察波形。通過(guò)對(duì)波形的觀察分析，尋找故障原因，并進(jìn)一步排除故障。可能的故障有：線路連接上的邏輯錯(cuò)誤、有斷線或短路現(xiàn)象、集成電路失效等。在繪制元器件封裝圖的過(guò)程中，常常會(huì)忽略元器件封裝型號(hào)與原理圖中的一一對(duì)應(yīng)，導(dǎo)致在元器件加載的過(guò)程中系統(tǒng)會(huì)報(bào)錯(cuò)。那么繪制電路原理圖以及元器件封裝的過(guò)程中要特別注意兩者的元器件封裝號(hào)的一致。靜態(tài)調(diào)試：先不加輸入信號(hào)，測(cè)量各級(jí)直流工作電壓和電流是否正常。直流電壓的測(cè)試非常方便，可直接測(cè)量。而電流的測(cè)量就不太方便，通常采用兩種方法來(lái)測(cè)量。若電路在印制電路板上留有測(cè)試用的中斷點(diǎn)，串入電流表直接測(cè)量出電流的數(shù)值，然后再用焊錫連接好。若沒(méi)有測(cè)試孔，則可測(cè)量直流電壓，再根據(jù)電阻值大小計(jì)算出直流電流。一般對(duì)晶體管和集成電路進(jìn)行靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)試。動(dòng)態(tài)調(diào)試：加上輸入信號(hào)，觀測(cè)電路輸出信號(hào)是否符合要求。也就是調(diào)整電路的交流通路元件，如電容、電感等，使電路相關(guān)點(diǎn)的交流信號(hào)的波形、幅度、頻率等參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。若輸入信號(hào)為周期性的變化信號(hào)，可用示波器觀測(cè)輸出信號(hào)。當(dāng)采用分塊調(diào)試時(shí)，除輸入級(jí)采用外加輸入信號(hào)外，其他各級(jí)的輸入信號(hào)應(yīng)采用前輸出信號(hào)。對(duì)于模擬電路，觀測(cè)輸出波形是否符合要求。對(duì)于數(shù)字電路，觀測(cè)輸出信號(hào)波形、幅值、脈沖寬度、相位及動(dòng)態(tài)邏輯關(guān)系是否符合要求。在數(shù)字電路調(diào)試中，常常希望讓電路狀態(tài)發(fā)生一次性變化，而不是周期性的變化。因此，輸入信號(hào)應(yīng)為單階躍信號(hào)(又稱開(kāi)關(guān)信號(hào))，用以觀察電路狀態(tài)變化的邏輯關(guān)系。5.9.1硬件制作注意事項(xiàng)1、使用直徑為3mmLED燈焊接顯示部分，使用別的直徑的LED燈，看效果很好但是看時(shí)，字不夠連貫，有可能是板子孔打歪了或者是焊接時(shí)所留的引腳長(zhǎng)短不一樣。2、水銀開(kāi)關(guān)里的水銀很活躍，導(dǎo)致在接通時(shí)容易產(chǎn)生抖動(dòng)，所以將水銀開(kāi)關(guān)斜向上放置，靠水銀珠自身重力的作用減少抖動(dòng)。3、IC座里面隱藏元件，既美觀又能保護(hù)元件。4底座連線部分，通過(guò)合理緊湊的布線，可以使線路更加牢固

第6章軟件設(shè)計(jì)6.1軟件設(shè)計(jì)思路 在搖動(dòng)LED棒的時(shí)候單片機(jī)必須單程送數(shù)據(jù)否則顯示的圖形會(huì)產(chǎn)生重影，影響視覺(jué)效果。因此當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)始工作后通過(guò)慣性開(kāi)關(guān)的位置來(lái)使單片機(jī)實(shí)現(xiàn)單程送數(shù)據(jù)給LED。如果慣性開(kāi)關(guān)位于右邊，則進(jìn)入外部中斷T1并將一變量置1。在變量為1期間讓單片機(jī)以一定的頻率將數(shù)據(jù)送給LED。如果慣性開(kāi)關(guān)位于左邊，則進(jìn)入外部中斷T0并將變量置0，在這期間單片機(jī)不會(huì)送數(shù)據(jù)給LED。在送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)送完后應(yīng)延時(shí)一段時(shí)間來(lái)使搖動(dòng)時(shí)顯示的每個(gè)字不會(huì)太擁擠。之后再立刻熄滅LED并開(kāi)始重新判斷慣性開(kāi)關(guān)的位置。6.2軟件程序調(diào)試1、在字模選取時(shí)，字模走向，點(diǎn)陣格式等方面選取不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致顯示出的圖像，文字信息等不完整或不能顯示；那么，字模的選取方面，點(diǎn)陣格式，字模走向等的選擇必須與硬件電路中的一一對(duì)應(yīng)。2、在軟件設(shè)計(jì)程序編程時(shí)，延時(shí)子程序設(shè)計(jì)的時(shí)間長(zhǎng)短會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。時(shí)間設(shè)的太長(zhǎng)，在搖晃過(guò)程中，LED發(fā)光二極管點(diǎn)亮的速度會(huì)很慢，致使在使用過(guò)程中左右搖晃的頻率，幅度會(huì)很大，畫(huà)面就不容易顯示或者不清晰，只出現(xiàn)部分畫(huà)面等情況；時(shí)間設(shè)的太短，發(fā)光二極管點(diǎn)亮的速度會(huì)很快，那么搖晃過(guò)程中，甚至有些應(yīng)該亮的頻率比較高的二極管根本來(lái)不急點(diǎn)亮，那么在人眼看來(lái)，那些二極管根本就沒(méi)點(diǎn)亮。因此，在設(shè)置延時(shí)子程序時(shí)間的問(wèn)題上，要計(jì)算出單向甩出搖搖棒所需的具體時(shí)間。這樣，LED燈亮的速度才會(huì)適中，致使演示效果完好。6.3調(diào)試現(xiàn)象與分析在開(kāi)始實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)前，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，分析實(shí)驗(yàn)所涉及的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，查閱身邊的資料，并根據(jù)自己以前所學(xué)的理論知識(shí)，有了大概設(shè)計(jì)框圖后，在PROTEL中畫(huà)出原理圖，然后根據(jù)原理圖分模塊焊出電路板，并對(duì)模塊進(jìn)行調(diào)試。第一步，測(cè)試LED顯示電路和S51單片機(jī)最小系統(tǒng)。首先測(cè)試LED，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)LED不亮，于是檢測(cè)試該LED的引腳，發(fā)現(xiàn)線路斷了，接好后LED都亮。于是燒入搖搖棒程序，但LED燈不閃，猜測(cè)是數(shù)碼管芯片與插槽接觸不良的問(wèn)題，就把插槽重新焊接，之后，再次測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)有時(shí)閃爍有時(shí)不亮。說(shuō)明不是插槽的問(wèn)題，于是反復(fù)檢查最小系統(tǒng)模塊，通過(guò)用電壓表對(duì)數(shù)碼管的每個(gè)引腳進(jìn)行高低電平測(cè)試，最終發(fā)現(xiàn)原來(lái)是接線問(wèn)題，即有根電線忘了連接，使得硬件與軟件的設(shè)置不匹配，從而導(dǎo)致了LED顯示不正常。改正后重新測(cè)試，手動(dòng)搖晃可正常呈現(xiàn)圖像。6.4軟件調(diào)試方法軟件調(diào)試與所選用的軟件結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計(jì)技術(shù)有關(guān)。如果采用模塊程序設(shè)計(jì)技術(shù)，則逐個(gè)模塊調(diào)試好以后，再進(jìn)行系統(tǒng)程序總調(diào)試。如果采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，一般是逐個(gè)任務(wù)。對(duì)于模塊結(jié)構(gòu)程序，要一個(gè)個(gè)子程序分別調(diào)試。調(diào)試子程序時(shí)，一定要符合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，即入口條件和出口條件。調(diào)試的手段可采用單步的運(yùn)行方式和斷點(diǎn)運(yùn)行方式，通過(guò)檢查用戶系統(tǒng)CPU的現(xiàn)場(chǎng)、RAM的內(nèi)容和I/O口的狀態(tài)，檢測(cè)程序執(zhí)行結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)要求。通過(guò)檢測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)程序中的死循環(huán)錯(cuò)誤、機(jī)器碼錯(cuò)誤及轉(zhuǎn)移地址的錯(cuò)誤，同時(shí)也可以發(fā)現(xiàn)用戶系統(tǒng)中的硬件故障、軟件算法及硬件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。在調(diào)試過(guò)程中不斷調(diào)整用戶系統(tǒng)的軟件和硬件，逐步通過(guò)一個(gè)個(gè)程序模塊。各程序模塊通過(guò)后，可以把各功能塊聯(lián)系起來(lái)一起進(jìn)行整體程序綜合調(diào)試。在這階段若發(fā)生故障，可以考慮各子程序在運(yùn)行時(shí)是否破壞現(xiàn)場(chǎng)，緩沖單元是否發(fā)生沖突，零位的建立和清除在設(shè)計(jì)上有否失誤，堆棧區(qū)域有否溢出，輸入設(shè)備的狀態(tài)是否正常，等等。若用戶系統(tǒng)是在開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的監(jiān)控程序下運(yùn)行時(shí)，還要考慮用戶緩沖單元是否和監(jiān)控程序的工作單元發(fā)生沖突。 第7章缺陷及其解決方案7.1缺陷搖搖棒是利用的是人眼的視覺(jué)神經(jīng)特性而成，LED發(fā)光管作為每一列的畫(huà)面顯示器，用手上下左右搖晃作用而，利用水銀來(lái)滾動(dòng)所顯示的畫(huà)面，人眼的視覺(jué)所看到等現(xiàn)象使得看到的是一幅完整的畫(huà)面。這也是搖搖棒的缺陷之處，然而，好的東西也有它的不好之處：如果在顯示中出現(xiàn)反向重影的現(xiàn)象，導(dǎo)致重影或信息顯示錯(cuò)誤。從而造成人眼的視覺(jué)差，造成誤判。7.1.1解決方案在設(shè)計(jì)中通過(guò)水銀開(kāi)關(guān)來(lái)控制搖搖棒，只能向一邊搖動(dòng)時(shí)顯示信息，否則會(huì)出現(xiàn)鏡像字或鏡像畫(huà)面，也就是重影的現(xiàn)象。可選的搖動(dòng)控制開(kāi)關(guān)有水銀開(kāi)關(guān)，水銀開(kāi)關(guān)穩(wěn)定性較高，但安全性較差。此設(shè)計(jì)中根據(jù)LED點(diǎn)陣的顯示原理來(lái)設(shè)計(jì)顯示部分。點(diǎn)陣的顯示分為行掃描與列掃描兩種，列掃描是將字模數(shù)組通過(guò)點(diǎn)陣屏的行驅(qū)動(dòng)進(jìn)行輸入，然后通過(guò)列對(duì)每一行進(jìn)行掃描，當(dāng)為低電平、行為高電平時(shí)則表示該點(diǎn)為圖案的一部分，將其讀出、顯示。而本次設(shè)計(jì)的LED顯示棒傳輸原理與LED點(diǎn)陣屏相似?？梢园袻ED顯示棒看成是LED點(diǎn)陣屏中的一列。為了使顯示的圖案清晰，在設(shè)計(jì)中使用了16個(gè)LED管將它們排成一列，傳輸時(shí)同樣使用行送、列掃描。在擺動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)用人眼的視覺(jué)暫留原理，被點(diǎn)亮的列不會(huì)很快的消失，而是隨著擺動(dòng)的方向繼續(xù)向前移動(dòng)，只要移動(dòng)的速度高于視覺(jué)暫留的最短時(shí)間顯示內(nèi)容就不會(huì)熄滅，這樣，一幅圖案也就可以這樣被“擺動(dòng)”出來(lái)了。在搖動(dòng)LED棒的時(shí)候單片機(jī)必須單程傳送，否則顯示的圖形會(huì)產(chǎn)生重影，影響視覺(jué)效果。因此當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)始工作后通過(guò)滾珠開(kāi)關(guān)的位置來(lái)使單片機(jī)實(shí)現(xiàn)單程傳送給LED.如果水銀開(kāi)關(guān)位于右邊，則進(jìn)入外部中斷1并將一變量置1,在變量為1期間讓單片機(jī)以一定的頻率將傳送給LED.如果水銀開(kāi)關(guān)位于左邊，則進(jìn)入外部中斷0并將變量置0.在這期間單片機(jī)不會(huì)傳送給LED.在送時(shí)，送完后應(yīng)延時(shí)一段時(shí)間來(lái)使搖動(dòng)時(shí)顯示的每個(gè)字不會(huì)太擁擠，之后再立刻熄滅LED并開(kāi)始重新判斷滾珠開(kāi)關(guān)的位置。結(jié)束語(yǔ)在之前，人們只能通過(guò)固定的一個(gè)圖案通過(guò)照射顯示出來(lái)，并且還不能連續(xù)的進(jìn)行顯示，而現(xiàn)在，隨著電子高科技的發(fā)展，打破了這個(gè)觀念，既能讓他連續(xù)的顯示畫(huà)面，而且還能更有效的使用人眼的觀念來(lái)使他發(fā)揮好的用處，不僅方便，而且價(jià)格低廉。本次將使用單片機(jī)對(duì)搖動(dòng)顯示進(jìn)行實(shí)例化，設(shè)計(jì)一個(gè)LED搖動(dòng)顯示器來(lái)顯示數(shù)字、圖像等。掌握利用51型單片機(jī)對(duì)發(fā)光二極管陣列進(jìn)行搖動(dòng)控制的方法。輸出信號(hào)頻率的控制通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，用水銀開(kāi)關(guān)擺動(dòng)狀態(tài)和16個(gè)發(fā)光二極管進(jìn)行不同頻率的亮滅刷新，通過(guò)手動(dòng)搖動(dòng)可顯示輸出文字及圖案等信息。當(dāng)進(jìn)行搖動(dòng)時(shí)，由于人的視覺(jué)暫留原理，會(huì)在發(fā)光二極管搖動(dòng)區(qū)域產(chǎn)生一個(gè)視覺(jué)平面，在視覺(jué)平面內(nèi)的二極管通過(guò)不同頻率的刷新，會(huì)在搖動(dòng)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生圖像，從而達(dá)到在該視覺(jué)平面上傳達(dá)信息的作用。在做設(shè)計(jì)前了解相關(guān)知識(shí)、材料、方法可以避免許多沒(méi)有必要的麻煩，一步一個(gè)腳印就不必“從頭再來(lái)”設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用了字模轉(zhuǎn)換軟件。同時(shí)查閱了大量相關(guān)資料，包括查閱相關(guān)書(shū)籍和網(wǎng)上的資料，獲得了一些相關(guān)信息。，對(duì)于理論知識(shí)學(xué)習(xí)不夠扎實(shí)的我深感知識(shí)的不夠，而且領(lǐng)悟諸多平時(shí)學(xué)習(xí)難以理解掌握的較難知識(shí)。雖然在設(shè)計(jì)到制作的過(guò)程中，犯了很多錯(cuò)誤，也遇到了些困難。但是從這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中學(xué)到了很多東西，對(duì)自己所學(xué)的知識(shí)的有了更深刻的理解，使我受益匪淺。為人們的生活提供便利，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我學(xué)會(huì)了編寫(xiě)程序，焊接電路板，增強(qiáng)了我的動(dòng)手能力，為以后打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為以后參加工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電子搖搖棒，顯示方式也更趨于人性化。僅僅是市面上電子，顯示眾多方法之一。所以通過(guò)不斷開(kāi)發(fā)研究，終究會(huì)實(shí)現(xiàn)體積會(huì)越來(lái)越小，功能之繁多。筆者已經(jīng)通過(guò)仿真和調(diào)試，可以應(yīng)用匯編語(yǔ)言進(jìn)行對(duì)單片機(jī)編程。提供的程序還可以進(jìn)一步優(yōu)化，并且還可以根據(jù)需求為電子搖搖棒增設(shè)新功能。 致謝對(duì)于寫(xiě)畢業(yè)論文，也就說(shuō)明我們大學(xué)學(xué)習(xí)生活就要既將結(jié)束。回想到以前在大學(xué)里的日子，自己一生之中最難道寶貴的生活時(shí)光能在這樣的學(xué)校校園之中度過(guò)，在這才華和像待我們?nèi)绺改傅睦蠋焸兊难障露冗^(guò)，實(shí)在是榮幸之至，備受光榮，在這三年的時(shí)間里，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺。生活中充滿正能量，學(xué)會(huì)自立自強(qiáng)、勇于奉獻(xiàn)、這也各位老師們的支持和鼓勵(lì)的結(jié)果，雖然寫(xiě)論文是枯燥無(wú)聊的，但是他又有富有挑戰(zhàn)性的，每個(gè)人在生活中都要有富有挑戰(zhàn)，這樣才能更快的成長(zhǎng)起來(lái)，不可能要安于現(xiàn)狀，最大的敵人是自己，因此，我們要盡最大可能去挑戰(zhàn)自己，發(fā)揮出自己的才能。我在此要特別感謝我的指導(dǎo)老師李雪老師。從論文的選題、文獻(xiàn)的采集、框架的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)的布局到最終的論文定稿，都是老師在幫助，從內(nèi)容到格式，從標(biāo)題到標(biāo)點(diǎn)，她都費(fèi)盡心血。謝謝老師的細(xì)心指導(dǎo)。參考文獻(xiàn)[1]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)，模擬部分[M].5版.北京：高等教育出版社，2006.[2]謝嘉奎.電子線路.線性部分[M].4版.北京：高等教育出版社，1999.[3]胡宴如.模擬電子技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2011.[4]胡宴如.電子實(shí)習(xí)（I）[M].北京：高等教育出版社，1996.[5]胡宴如，耿蘇燕.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2010.[6]耿蘇燕.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].2北京：高等教育出版社，2011.[7]華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.[8]謝沅清，解月珍電子電路基礎(chǔ)[M].北京：人民郵電出版社，1999.[9]楊素行.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教室[M].3版.北京：高等教育出版社，2006.[10]孫肖子，張企民模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2001[11]楊栓科[模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].2版.北京：高等教育出版社，2003.[12]鄭家龍，陳隆道，蔡忠法.集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程（上冊(cè)）[M].2版.北京：高等教育出版社，2008.[13]廖先蕓.電子技術(shù)實(shí)踐與訓(xùn)練[M].2版.北京：高等教育出版社，2005[14]章忠全.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)電力出版2003.[15]楊振江，馮軍.單片機(jī)原理與實(shí)踐指導(dǎo)，中國(guó)電力出版社，2008,8[16]姜志海.單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社，2007，3[17]陳桂友，柴遠(yuǎn)彬.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，2008,1[18]馮先成.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，北京航空大學(xué)出版社，2009[19]何宏.微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)，西安電子科技大學(xué)出版社，2009,4[20]劉海成.單片機(jī)及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理與實(shí)踐，北京航空大學(xué)出版社，2009,8[21]金杰.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)基本功，人民郵電出版社，2009[22]韓志軍.單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例，機(jī)械工業(yè)出版社，2010[23]李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ)，北京航空大學(xué)出版社，2007[24]劉同法，陳忠平，眭仁武，單片機(jī)基礎(chǔ)與最小系統(tǒng)實(shí)踐，北京航空大學(xué)出版社，2007附錄A電子搖搖棒元件清單序號(hào)元器件名稱數(shù)量備注1PCB板1塊覆銅板2發(fā)光二級(jí)管16顆同樣顏色3單片機(jī)1個(gè)STCAT89C514水銀開(kāi)關(guān)1個(gè)5排針1排4P6按鍵1個(gè)貼片7電池盒2個(gè)8晶振1個(gè)12M附錄B源程序#include<AT89X51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint//宏定義#defineKEYP3_0//定義畫(huà)面切換按鍵ucharKY;//KY作用在后面說(shuō)明uchardisp;//顯示漢字指針ucharpic=0,num=0;//pic為按鍵次數(shù)；num為中斷次數(shù)ucharcodelove[]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFE,0x3F,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xF8,0x0F,0x04,0x10,0x02,0x20,0x02,0x20,0x02,0x20,0x02,0x20,0x04,0x10,0xF8,0x0F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFE,0x07,0x00,0x08,0x00,0x10,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x10,0x00,0x08,0xFE,0x07,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFE,0x3F,0x82,0x20,0x82,0x20,0x82,0x20,0x82,0x20,0x82,0x20,0x82,0x20,0x82,0x20,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*LOVE*/};ucharcodeloveyou[]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x78,0x00,0xFC,0x00,0xFE,0x01,0xFE,0x03,0xFE,0x07,0xFE,0x0F,0xFE,0x1F,0xFC,0x3F,0xF8,0x7F,0xFC,0x3F,0xFE,0x1F,0xFE,0x0F,0xFE,0x07,0xFE,0x03,0xFE,0x01,0xFC,0x00,0x78,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*心形圖案*/};ucharcodehehe[]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xC0,0x01,0x40,0x01,0xC0,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0xF0,0x0F,0x08,0x10,0x04,0x20,0x00,0x00,0x00,0x00,0xF0,0x3F,0x08,0x00,0x04,0x00,0x04,0x00,0x04,0x00,0x08,0x00,0xF0,0x3F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x00,0x00,0x00,0xF0,0x3F,0x08,0x00,0x04,0x00,0x04,0x00,0x04,0x00,0x08,0x00,0xF0,0x3F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x04,0x20,0x08,0x10,0xF0,0x0F,0x00,0x00,0x00,0x00,0xC0,0x01,0x40,0x01,0xC0,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*呵呵o(∩_∩)o圖案*/};unsignedcharcodehanzi[]={//--高--0x04,0x00,0x04,0xFE,0x04,0x02,0x04,0x02, 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0x02,0x04,0x42,0x44,0xA2,0x22,0x5A,0x15,0x92,0x04,0x57,0x45,0x32,0x85,0x02,0x7D,0x3A,0x05,0x57,0x05,0x92,0x04,0x52,0x15,0x32,0x21,0x02,0x42,0x02,0x02,0x00,0x00,//--勝--0x00,0x80,0xFE,0x7F,0x22,0x02,0x22,0x82,0xFE,0xFF,0x00,0x00,0x40,0x40,0x3C,0x42,0x10,0x42,0x40,0x42,0xFF,0x7F,0x10,0x42,0x10,0x42,0x10,0x42,0x00,0x40,0x00,0x00,//--東--0x00,0x00,0x08,0x20,0x88,0x11,0x48,0x09,0x28,0x05,0x18,0x41,0x0F,0x81,0xE8,0x7F,0x08,0x01,0x08,0x01,0x08,0x05,0x08,0x09,0x08,0x11,0x08,0x20,0x00,0x00,0x00,0x00,//--！--0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7C,0x10,0xFE,0x3B,0xFE,0x3B,0x7C,0x10,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,//--楊--0x10,0x04,0x10,0x03,0xD0,0x0