基于单片机控制LED摇摇棒的解决方案

　　摇摇棒本为开发套件，全部采用直插的器件。显示的LED采用了5mm超高亮30度聚光发光二极管，共 32只。控制芯片采用宏晶单片机STC11F03E，其内部有3K的程序存储空间，256字节的数据存储空间，另外其内部还有2K的EEPROM空间。设计可以通过串口，把下载的画面数据到内部的EEPROM，掉电后，也不会丢失。

　　本文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（简称为“摇摇棒”），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AT89C51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 硬件系统的组成

　　本设计的简单有趣的LED摇摇棒，它是基于单片机控制的电子装置。具有按键进行画面切换和消除重影等功能，能使画面清晰显示出来。它主要由单片机控制部分，LED驱动部分，LED显示部分组成，其硬件组成框图如图1 所示。

　　1.1 按键模块

　　本设计中通过一个画面切换开关对显示的内容进行切换。在设计中通过滚珠开关来控制摇摇棒只能向一边摇动时显示信息，否则会出现镜像字或镜像画面，也就是重影的现象。可选的摇动控制开关有水银开关和滚珠开关两种。水银开关稳定性较高，但安全性较差。滚珠开关虽然稳定性稍差，但不容易被打破，安全度很高。考虑到实际应用环境，故选用滚珠开关作为系统的摇动控制，由滚珠开关带来的不稳定性可以通过软件进行弥补。手动复位开关的功能是控制系统的启停。

　　1.2 控制部分

　　单片机最小系统作为整个系统的控制核心，它主要负责控制二极管的亮灭及显示状态。通过单片机的软件编程及外部中断，来控制摇摇棒的显示效果。

　　1.3 LED 显示模块

　　此设计中根据LED点阵的显示原理来设计显示部分。点阵的显示分为行扫描与列扫描两种，列扫描是将字模数组通过点阵屏的行驱动进行输入，然后通过列对每一行进行扫描，当列为低（高）电平、行为高（低）电平时则表示该点为图案的一部分，将其读出、显示。而本次设计的LED 显示棒数据传输原理与LED 点阵屏相似。可以把LED 显示棒看成是LED点阵屏中的一列。为了使显示的图案清晰，在设计中使用了16 个高亮度LED 《http://bbs.dianyuan.com/tech/green》管将它们排成一列，整个屏在静止时也就相当于16 行×1 列。数据传输时同样使用行送数据、列扫描。在摆动过程中，应用人眼的视觉暂留原理，被点亮的列不会很快的消失，而是随着摆动的方向继续向前移动，只要移动的速度高于视觉暂留的最短时间显示内容就不会熄灭，这样，一幅图案也就可以这样被“摆动”出来了。

　　根据系统分析，具体的硬件电路连如图2 所示。在具体制作硬件的时候，将16 个3mm 高亮度红色的LED排列成整齐的一列。

　　在proteus 下仿真调试的时候，给定的电源VCC 为5V，实际使用时用3 节干电池串联4.5V 即可。