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基于STC89C52单片机的
摇摇棒系统&
沈阳工业大学
信息科学与工程学院
电子信息工程
0802班 闫博謇0~
0804020560
摘 要! h% p, z( o& \7 e1 G6 z
随着科技的不断发展，社会的不断进步，供人们娱乐休闲的工具越来越多， 摇摇棒也随之成为一个热点产品。“摇摇棒”是基于人眼视觉暂留原理而产生的, 当进行摇动时，由于人的视觉暂留会在发光二极管摇动区域产生一个视觉平面，从而达到在该视觉平面上传达信息的作用。本文介绍了以STC89C52单片机控制为主控芯片、配合高亮度LED二极管以及水银开关构成简易摇摇棒的设计过程，通过分时刷新20个发光二极管来显示输出文字或图案等信息。并在此基础上,利用DS1302时钟芯片显示当前时间,可通过按键对时间进行设置
第一章 基本原理$
1.1视觉暂留现象*
（Visual staying phenomenon，duration of vision）
人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”。
是光对视网膜所产生的视觉在光停止作用后，仍保留一段时间的现象，其具体应用是电影的拍摄和放映。原因是由视神经的反应速度造成的.其时值是二十四分之一秒。是动画、电影等视觉媒体形成和传播的根据。6
视觉实际上是靠眼睛的晶状体成像，感光细胞感光，并且将光信号转换为神经电流，传回大脑引起人体视觉。感光细胞的感光是靠一些感光色素，感光色素的形成是需要一定时间的，这就形成了视觉暂停的机理。
物体在快速运动时, 当人眼所看到的影像消失后，人眼仍能继续保留其影像0.1-0.4秒左右的图像，这种现象被称为视觉暂留现象。是人眼具有的一种性质。人眼观看物体时，成像于视网膜上，并由视神经输入人脑，感觉到物体的像。但当物体移去时，视神经对物体的印象不会立即消失，而要延续0.1 -0.4秒的时间，人眼的这种性质被称为“眼睛的视觉暂留”。#
1.2 STC单片机简介
STC单片机是一款增强型51单片机，完全兼容MCS-51，还增加了新的功能，比如新增两级中断优先级，多一个外中断，内置EEPROM，硬件看门狗，具有掉电模式，512B内存等。还支持ISP下载，不用编程器，只要一个MAX232和一些廉价的元件就能写程可擦写10万次。
单片机最小系统:2
图（1） 单片机最小系统电路图
1.3 水银开关
摇摇棒在摇动时，只能在朝某一方向摇动时显示，否则会出现镜像字或镜像画面。所以通过接一个水银开关来控制，使摇摇棒从左向右摇动时将内容正确显示出来。
图（2） 水银开关结构图
图（3）水银开关实物图1
水银开关里的水银柱很活跃，导致在接通时容易产生抖动。所以将水银开关斜向上放置（尖端朝斜上方45°角），靠水银自身重力的作用减少抖动。
因为重力的关系，水银水珠会随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。
主要作用：
1. 触发EXT1中断，在中断程序中显示画面。
2. 水银开关断开时，进入设置状态。(
1.4 时钟芯片
DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加31字节静态RAM，采用SPI三线接口与CPU进行通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达2.5～5.5V。采用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。
图（4） DS1302引脚分配图)
各引脚的功能为：
8、Vcc1：备用电池端；
1、Vcc2：5V电源。当Vcc2>Vcc1+0.2V时，由Vcc2向DS1302供电，当Vcc2< Vcc1时，由Vcc1向DS1302供电。
7、SCLK：串行时钟，输入；
6、I/O：数据输入输出口；
5、CE/RST：复位脚
2、3、X1、X2 是外接晶振脚 （32.768KHZ的晶振）
4、地（GND）
基本电路：
:
图（5） DS1302电路图
1.5 按键
图（6）按键外观/
主要作用：切换画面以及时间设置。
1.6 LED
LED是发光二极管（Light Emitting Diode，LED）www.55psb.com的简称，也称作发光二极管。这种半导体组件可以作为指示灯、显示板，它不但能够高效率地直接讲点能转化为光能，而且拥有最长达数万小时的使用寿命，同时具备不如传统灯泡易碎，节能省电等优点。
在设计中的作用：作为此设计的显示模块，进行字符的显示。
图（7） LED结构图
第二章 原理图;
图（8）总原理图
第三章 实物说明图
图（9）总体实物图
1. 水银开关：传感器
2. 20位LED：显示器
3. DS1302: 时钟芯片
4. STC89C52单片机:主控芯片
5. 电源开关:供电
6. 功能按键(四个):○1切换画面。○2设置时间。 ○3时间加。 ○4时间减。
7. 时钟芯片备用电池：当电源关闭时为时钟芯片供电，保证时间的实时性。
图（10） IC座里隐藏元件
IC座里隐藏元件，这样做既美观又能节省空间，还可以保护元件。
第四章 使用说明
步骤一：将电源连接好。
图（11）电源开关及按键
步骤二：将电源开关打开。
此时20位LED开始闪烁，摇动摇摇棒将会看到如下效果：
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图（12）初始效果图
步骤三：进入按键功能状态。
方法如下：
将摇摇棒LED一侧向下放置，即使水银开关两个引脚不导通（如图13）。（此状态是实现所有按键功能的通用状态。若不在此状态，按键将都不可用。时间设置同样是在此状态下进行的）。
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图（13）按键功能状态
此时按下【换字】键，再摇动摇摇棒，画面会切换，将会看到如下效果（如图14）：0
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图（14）切换画面
本摇摇棒系统共存储5个画面，通过【换字】按键进行循环切换。其中第五个换面显示的是实时时间，时间信息由时钟芯片提供。
步骤四：设置时间
首先进入按键功能状态。【将摇摇棒LED一侧向下放置，即使水银开关两个引脚不导通（如图13）】。~% A8 j8 J& M
设置状态下LED显示说明：
如下图所示，从右至左四个LED分别表示：调秒标志位、调分标志位、调时标志位、设置状态标志位。时间信息的个位和十位分别由四个LED以二进制码的形式显示。
图（15）设置状态下LED显示说明图
按下【设置】按键，设置状态标志位点亮，调时标志位点亮，对小时设置。按【加】按键或【减】按键可以对小时进行设置，时间信息以二进制形式显示。
再按下【设置】按键，设置状态标志位点亮，调分标志位点亮，对分钟设置。设置方法同上。
再按下【设置】按键，设置状态标志位点亮，调秒标志位点亮，对秒设置。设置方法同上。
图（16）设置小时
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图（17）设置分钟* o: g; H' Q0 w; v, W
C0 D" z: @, A ~0 `
图（18）设置秒
步骤五：退出设置
设置完成后再按一下【设置】按键，退出设置状态，此时20个LED全灭。否则摇摇棒显示将不正确。(
第五章 软件设计3
5.1 设计思路-
由于摇摇棒在摇动时，只能在朝某一方向摇动时显示，否则会出现镜像字或镜像画面，所以通过接一个水银开关来控制。2 p1 X' r6 W2 S- ]* w+ e2 Y) m; U" h
在摇摇棒左向右摇动时，水银开关导通，触发单片机的外部中断，运行中断程显示预设画面。
在摇摇棒右向左摇动时，水银开关断开，运行主程检测按键，实现画面切换及时间设置。
5.2 系统工作流程
1.显示预设图形，并按键切换。
2.按键设置时间。
3.显示时间。,
5.3主程序流程图(
图（19）主程序流程图" Z% u# r% }; t4 H0 O4 j; W
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第六章 部分效果图) n! w7 J9 B2 i
图（20）效果图 电信0802班, _0 L6 s+ J0 z
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狗仔卡
发表于 2016-12-30 10:55:39
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