課程設(shè)計(jì)模板

1、應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)題 目 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 學(xué) 院 專業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)教師 完成日期 太原理工大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)題目：基于單片機(jī)的16LED搖搖棒的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目的：針對(duì)物理學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程要求，對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)用型電子線路設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試等各環(huán)節(jié)的綜合性訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用課程中所學(xué)的理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，獨(dú)立地解決實(shí)際問題的能力。設(shè)計(jì)任務(wù)和要求：1. 基于AT89S52單片機(jī)設(shè)計(jì)一款LED顯式棒（又稱搖搖棒）；2. 該搖搖棒能夠顯示字母、漢字及簡(jiǎn)單的圖案等；3. 掌握點(diǎn)陣屏的顯示原理，并將其運(yùn)用到搖搖棒的顯示中去；4. 學(xué)會(huì)使用Altium Designer設(shè)計(jì)印制電路板；

2、設(shè)計(jì)內(nèi)容：1. 畫出搖搖棒的原理圖；2. 畫出軟件程序流程圖；3. 焊接電路板，調(diào)試程序，并對(duì)不合理之處加以改正；4. 遞交課程設(shè)計(jì)報(bào)告（打印稿），程序應(yīng)有適當(dāng)注釋。推薦的主要參考文獻(xiàn)：1. 張俊謨.單片機(jī)中級(jí)教程.北京航空航天大學(xué)出版社，2006.10 2. 趙建領(lǐng).單片機(jī)開發(fā)寶典.電子工業(yè)出版社，2007.43. 譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì).清華大學(xué)出版社，2009.74. 電子線路基礎(chǔ)輕松入門.人民郵電出版社，2010.65. 杜洋.制作SHOOK16搖搖棒.無線電雜志，2010.1學(xué)生應(yīng)交出的設(shè)計(jì)文件：1. 課程設(shè)計(jì)說明書2. 搖搖棒的電路原理圖工作計(jì)劃及進(jìn)度： 2012年 12月25日12月

3、27日：查閱資料； 專業(yè)班級(jí) 要求設(shè)計(jì)工作的起止日期 指導(dǎo)老師簽字： 日期 教研室主任審查簽字： 日期 系主任批準(zhǔn)簽字： 日期 應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)說明書基于單片機(jī)的16LED搖搖棒的設(shè)計(jì)目錄第一章 概述2第二章 設(shè)計(jì)方案32.1 設(shè)計(jì)目的32.2 設(shè)計(jì)要求32.3 設(shè)計(jì)思路3第三章 硬件設(shè)計(jì)43.1 水銀開關(guān)43.1.1 水銀開關(guān)的原理：43.2 搖搖棒原理圖43.2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)：53.2.2 LED顯示系統(tǒng)：53.3 硬件制作6第四章 軟件設(shè)計(jì)84.1 軟件設(shè)計(jì)思路84.2 主程序流程圖84.3 漢字取模軟件94.4 程序編寫10第五章 總結(jié)16參考文獻(xiàn)17第一章 概述標(biāo)題：

4、黑體16磅加粗居中，單倍行距，段前0磅，段后18磅內(nèi)容：宋體12磅，多倍行距 1.5行，段前段后0磅 注意：每一章都要從新的一頁開始。LED顯示棒，又稱搖搖棒，是一種利用視覺暫留效應(yīng)制作的“高科技”玩具?？梢杂谩办o如處子，動(dòng)如脫兔”來形容它，即當(dāng)靜止時(shí)，它只是幾個(gè)LED發(fā)光二極管（后簡(jiǎn)稱LED） ，而一旦按照一定的頻率去搖晃它，它就會(huì)隨著位置的變化而變化（亮或滅），最終顯示一幅圖片或字符串。本設(shè)計(jì)要求制作LED顯示棒。通過搖晃時(shí)形成的亮燈區(qū)域能分辨出“藍(lán)色”兩個(gè)字。一級(jí)節(jié)標(biāo)題：黑體14磅頂左，單倍行距，段前24磅，段后6磅第二章 設(shè)計(jì)方案2.1 設(shè)計(jì)目的本次設(shè)計(jì)制作的是一個(gè)顯示棒，基本要求就是

5、要小巧、輕便，所以要將單片機(jī)的系統(tǒng)板簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。 通過本次設(shè)計(jì)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)MCS-51單片機(jī)的深刻理解，提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力。2.2 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)16只高亮度LED發(fā)光二極管構(gòu)成的搖搖棒，通過單片機(jī)編程配合手的左右搖晃就可呈現(xiàn)一幅完整的畫面，可以顯示字符、圖片。2.3 設(shè)計(jì)思路 本系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)一個(gè)LED顯示棒且需要有按鍵進(jìn)行內(nèi)容切換，它主要是由中央控制部分，LED驅(qū)動(dòng)部分，LED顯示部分以及電源部分組成。單片機(jī)將提取的字模進(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I/O口輸出，使LED燈點(diǎn)亮，利用視覺暫留原理最終使圖案完整的顯示在擺動(dòng)的顯示屏中。1. LED燈的選

6、擇：高亮LED發(fā)光二極管。高亮LED比普通LED的顯示效果要好很多。2. 外部中斷信號(hào)產(chǎn)生方式：通過外部中斷可以控制數(shù)據(jù)開始傳輸?shù)臅r(shí)刻。選擇好外部中斷來源是本次制作的難點(diǎn)及重點(diǎn)。使用水銀開關(guān)。通過搖晃使得水銀開關(guān)的水銀珠與觸點(diǎn)接觸和斷開，利用這種接觸產(chǎn)生的電平變化來觸發(fā)中斷，結(jié)合軟件控制顯示，制作簡(jiǎn)單，使用方便。3. 16只LED發(fā)光管作為畫面每一列的顯示，左右搖晃起到了掃描的作用人眼的視覺暫留現(xiàn)象使得看到的是一幅完整的畫面。與LED點(diǎn)陣的顯示有幾分相仿。第三章 硬件設(shè)計(jì)3.1 水銀開關(guān) 水銀開關(guān)，又稱傾側(cè)開關(guān)，是電路開關(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

7、性氣體。3.1.1 水銀開關(guān)的原理：圖1 水銀開關(guān)剖析圖圖片標(biāo)注： 楷體 12磅 置于圖片下居中，序號(hào)與圖片名間空兩格二級(jí)節(jié)標(biāo)題：黑體13磅頂左，單倍行距，段前12磅，段后6磅，序號(hào)與題名間空兩格 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，開關(guān)便會(huì)將電路閉合，開啟開關(guān)。 注意：水銀對(duì)人體及環(huán)境均有毒害，因此使用水銀開關(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。3.2 搖搖棒原理圖圖2 搖搖棒原理圖上圖包含兩個(gè)主要部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)和LED顯示部分。3.2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)：圖3 振蕩電路本裝置采用了AT89S52單片機(jī)，它支持直接通過串

8、口線下載程序，對(duì)于本設(shè)計(jì)而言，顯示文字需經(jīng)常改變，AT89S52方便許多，因此選擇AT89S52作為本設(shè)計(jì)所用的單片機(jī)。振蕩電路采用12MHz晶振，每個(gè)機(jī)器周期為1s。ISP選擇為六腳ISP下載口，由于搖搖棒為長(zhǎng)條形外觀，使用六腳ISP下載口可以更節(jié)省空間。圖4 ISP下載口3.2.2 LED顯示系統(tǒng)： 本裝置采用了16個(gè)3MM高亮LED,其額定工作電壓在3V左右，因此可串聯(lián)一個(gè)可承受較大電流的二極管1N4007來進(jìn)行分壓，為設(shè)計(jì)方便，二極管采用共陽接法。16個(gè)LED分別接在P0和P2口上。圖5 LED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

9、我們的字模數(shù)組通過點(diǎn)陣屏的行驅(qū)動(dòng)進(jìn)行輸入，然后通過列對(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。而本次設(shè)計(jì)的LED顯示棒數(shù)據(jù)傳輸原理與LED點(diǎn)陣屏相似。可以把LED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)過程中，應(yīng)用視覺暫留原理，我們點(diǎn)亮的列不會(huì)很快的消

10、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)”出來了。3.2.3 水銀開關(guān)的作用：棒在搖動(dòng)時(shí)，只能在朝某一方向搖動(dòng)時(shí)顯示，否則會(huì)出現(xiàn)鏡像字或鏡像畫面，所以通過接一只水銀開關(guān)來控制，使搖搖棒從左向右搖動(dòng)時(shí)將內(nèi)容顯示出來。整套系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)作為核心控制系統(tǒng)，使用16只LED燈作為顯示屏，其中16只直接與單片機(jī)I/O口相連。當(dāng)水銀開關(guān)觸發(fā)中斷T1時(shí)，單片機(jī)向16只LED傳送數(shù)據(jù)，依據(jù)人體的視覺暫留原理，隨著顯示棒的擺動(dòng)前進(jìn)，輸出數(shù)據(jù)的列也不會(huì)立刻消失而是隨著擺動(dòng)逐漸顯示在了形成的扇形區(qū)域。3.3 硬件制作

11、由于制作PCB板的成本太高，我使用了長(zhǎng)條形的洞洞板，手工焊接，跳線連接。因此做工比較粗糙。原先使用的是直徑5mm的紅色LED，感覺太大了些，遠(yuǎn)看效果很好但近看圖6 搖搖棒實(shí)物圖時(shí)字不夠連貫。后改為3mm的高亮LED，效果好了很多。 水銀開關(guān)里的水銀珠很活躍，導(dǎo)致在接通時(shí)容易產(chǎn)生抖動(dòng)，所以將水銀開關(guān)斜向上放置（尖朝斜上方45°角），靠水銀珠自身重力的作用減少抖動(dòng)：水銀開關(guān)圖7 水銀開關(guān)的位置IC座里面隱藏元件，既美觀又能保護(hù)元件，還可以節(jié)省空間：圖8 單片機(jī)最小系統(tǒng)實(shí)物圖第四章 軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件設(shè)計(jì)思路在搖動(dòng)LED棒的時(shí)候單片機(jī)必須單程傳送數(shù)據(jù)否則顯示的圖形會(huì)產(chǎn)生重影，影響視覺效果

12、。因此當(dāng)系統(tǒng)開始工作后通過慣性開關(guān)的位置來使單片機(jī)實(shí)現(xiàn)單程傳送數(shù)據(jù)給LED。如果水銀開關(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)以一定的頻率將數(shù)據(jù)傳送給LED。如果水銀開關(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并開始重新判斷水銀開關(guān)的位置。4.2 主程序流程圖通過軟件設(shè)計(jì)思路分析，得到該系統(tǒng)的主程序流程圖如下：系統(tǒng)開始運(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)，由水銀開關(guān)出觸發(fā)外部中斷，再經(jīng)過一段時(shí)間延時(shí)后開始顯示。顯示完成返

13、回主程序，等待下一個(gè)搖動(dòng)周期的到來。4.3 漢字取模軟件 漢字取模軟件采用曉奇工作室提供的液晶漢字取模軟件，設(shè)置方便，簡(jiǎn)單實(shí)用。圖10 漢字取模軟件參數(shù)設(shè)定為：輸出格式：從上到下從左到右 C語言編程取模方式：縱向8點(diǎn)下高位字庫選擇：粗宋16點(diǎn)陣4.4 程序編寫本程序由keil軟件編寫，程序如下：/*程序名稱：LED搖搖棒顯示64*16像素編 寫：某某某時(shí) 間：2012/01/11*/#include <reg52.h>#define KEY P30 /定義畫面切換按鍵unsigned char KY; unsigned char pic=0,num=0; /pic為按鍵次數(shù)；/*漢

14、字模數(shù)*/unsigned char code newyear = /新 0x00,0x00,0x44,0x22,0x4C,0x1A,0x7C,0x4E, 0xD7,0xFF,0xE6,0x7F,0x7C,0x0E,0x5C,0x9A, 0x44,0x60,0xFE,0x3F,0xFC,0x1F,0x46,0x00, 0xC2,0xFF,0xC3,0xFF,0x62,0x00,0x40,0x00,/年 0x00,0x00,0x20,0x04,0x10,0x04,0x18,0x04, 0xEC,0x07,0xCF,0x07,0x4A,0x04,0x48,0x04, 0xF8,0xFF,0xF8,

15、0xFF,0x48,0x04,0x48,0x04, 0x68,0x04,0x4C,0x04,0x08,0x06,0x00,0x04,/快 0x00,0x00,0xC0,0x00,0x60,0x00,0xFF,0xFF, 0xFE,0x7F,0x30,0x80,0x60,0x41,0x08,0x71, 0x08,0x3D,0xFF,0x0F,0xFE,0x07,0x08,0x0D, 0xF8,0x39,0xFC,0x71,0x08,0xE1,0x00,0x41,/樂 0x00,0x00,0x00,0x40,0x80,0x20,0x80,0x30, 0xFE,0x1C,0xFC,0x0E,0x84

16、,0x24,0x84,0x40, 0xFE,0xFF,0xF6,0x7F,0x82,0x00,0x83,0x02, 0xC2,0x0C,0x80,0x18,0x00,0x70,0x00,0x20;unsigned char code school =/太 0x00,0x00,0x00,0x80,0x20,0x40,0x20,0x60, 0x20,0x30,0x20,0x1C,0x20,0x0F,0xFF,0x1B, 0xFE,0x70,0xA0,0x23,0x20,0x0E,0x20,0x38, 0x20,0x70,0x30,0x60,0x20,0xC0,0x00,0x40,/原 0x00,0

17、x00,0x00,0x80,0x00,0x70,0xFF,0x3F, 0xFE,0x4F,0x02,0x20,0xFA,0x33,0xF2,0x5D, 0x5A,0x49,0x5E,0xFF,0x56,0x7F,0x52,0x05, 0xF2,0x0B,0xFA,0x19,0x13,0x70,0x02,0x20,/理 0x00,0x00,0x44,0x10,0x44,0x30,0xFC,0x1F, 0xFC,0x1F,0x46,0x08,0x44,0x48,0xFF,0x45, 0xFE,0x44,0x92,0x44,0xFE,0x7F,0xFE,0x7F, 0x92,0x44,0xFE,0x

18、45,0xFF,0x64,0x02,0x40,/工 0x00,0x00,0x00,0x40,0x04,0x40,0x04,0x40, 0x04,0x40,0x04,0x40,0x04,0x40,0xFC,0x7F, 0xFC,0x7F,0x04,0x40,0x04,0x40,0x04,0x40, 0x06,0x40,0x04,0x60,0x00,0x40,0x00,0x00;/*n（us）延時(shí)子程序*/void delay_us(unsigned int n)while(n-);/*顯示子程序*/void display1(void)unsigned char i;delay_us(5000)

19、; /延時(shí)時(shí)間不定，試著調(diào)整使得顯示內(nèi)容居中即可for(i = 0;i < 64;i +)P0 = namei*2;P2 = namei*2+1;delay_us(1000);void display2(void)unsigned char i;delay_us(5000); /延時(shí)時(shí)間不定，試著調(diào)整使得顯示內(nèi)容居中即可for(i = 0;i < 64;i +)P0 = newyeari*2;P2 = newyeari*2+1;delay_us(1000);void display3(void)unsigned char i;delay_us(5000); /延時(shí)時(shí)間不定，試著調(diào)整使得顯示內(nèi)容居中即可for(i = 0;i < 64;i +)P0 = schooli*2;P2 = schooli