基于單片機控制LED搖搖棒的解決方案

　　搖搖棒本為開發套件，全部采用直插的器件。顯示的LED采用了5mm超高亮30度聚光發光二極管，共 32只。控制芯片采用宏晶單片機STC11F03E，其內部有3K的程序存儲空間，256字節的數據存儲空間，另外其內部還有2K的EEPROM空間。設計可以通過串口，把下載的畫面數據到內部的EEPROM，掉電后，也不會丟失。

　　本文通過研究利用事先編好程序來控制16個LED發光二極管，并配合左右手的搖晃來顯示字符和簡易圖形的電子裝置（簡稱為“搖搖棒”），設計并制作一個依靠搖動能顯示字符、圖形的 LED 顯示棒。此裝置利用AT89C51單片機對發光二極管陣列進行控制。用滾珠開關檢測當前搖動狀態，單片機控制16個發光二極管進行不同頻率的亮滅刷新，則只要搖動就可以可顯示輸出文字及圖案等信息，從而達到在該視覺平面上傳達信息的作用。

　　1 硬件系統的組成

　　本設計的簡單有趣的LED搖搖棒，它是基于單片機控制的電子裝置。具有按鍵進行畫面切換和消除重影等功能，能使畫面清晰顯示出來。它主要由單片機控制部分，LED驅動部分，LED顯示部分組成，其硬件組成框圖如圖1 所示。

　　1.1 按鍵模塊

　　本設計中通過一個畫面切換開關對顯示的內容進行切換。在設計中通過滾珠開關來控制搖搖棒只能向一邊搖動時顯示信息，否則會出現鏡像字或鏡像畫面，也就是重影的現象。可選的搖動控制開關有水銀開關和滾珠開關兩種。水銀開關穩定性較高，但安全性較差。滾珠開關雖然穩定性稍差，但不容易被打破，安全度很高。考慮到實際應用環境，故選用滾珠開關作為系統的搖動控制，由滾珠開關帶來的不穩定性可以通過軟件進行彌補。手動復位開關的功能是控制系統的啟停。

　　1.2 控制部分

　　單片機最小系統作為整個系統的控制核心，它主要負責控制二極管的亮滅及顯示狀態。通過單片機的軟件編程及外部中斷，來控制搖搖棒的顯示效果。

　　1.3 LED 顯示模塊

　　此設計中根據LED點陣的顯示原理來設計顯示部分。點陣的顯示分為行掃描與列掃描兩種，列掃描是將字模數組通過點陣屏的行驅動進行輸入，然后通過列對每一行進行掃描，當列為低（高）電平、行為高（低）電平時則表示該點為圖案的一部分，將其讀出、顯示。而本次設計的LED 顯示棒數據傳輸原理與LED 點陣屏相似。可以把LED 顯示棒看成是LED點陣屏中的一列。為了使顯示的圖案清晰，在設計中使用了16 個高亮度LED 《http://bbs.dianyuan.com/tech/green》管將它們排成一列，整個屏在靜止時也就相當于16 行×1 列。數據傳輸時同樣使用行送數據、列掃描。在擺動過程中，應用人眼的視覺暫留原理，被點亮的列不會很快的消失，而是隨著擺動的方向繼續向前移動，只要移動的速度高于視覺暫留的最短時間顯示內容就不會熄滅，這樣，一幅圖案也就可以這樣被“擺動”出來了。

　　根據系統分析，具體的硬件電路連如圖2 所示。在具體制作硬件的時候，將16 個3mm 高亮度紅色的LED排列成整齊的一列。