at89s52单片机的新型玩具摇摇棒
目录
引言 1
一、新型玩具摇摇棒的介绍 2
二、整体系统设计方案 2
(一) 设计目的 2
(二) 设计要求 2
(三) 实现思路 2
三、系统硬件设计 3
(一) 基本原理图 3
(二) 各功能部分 5
四、系统软件设计 6
(一) 软件设计思路 6
(二) 程序详细介绍 6
(三) 软件功能的完善 11
五、硬件系统与软件系统的调试 11
(一) 常见的硬件故障 11
(二) 硬件调试方法 12
(三) 实物安装与测试 12
总结 15
致谢 16
参考文献 17
引言
随着科学技术的发展，我们早已进入信息时代。信息技术以数字基础为基础，微电子技术为核心，最具代表性的就是电子计算机。我们平时使用的电脑被称为微型电子计算机，但在很多时候看来，微型电子计算机还是过于庞大。所以，那些对计算能力要求不高，但对功耗以及空间占用要求较高的场合，（例如手机，智能家电，智能玩具等等）用不适合用微型电子计算机来实现功能。因此，出现了比微型电子计算机更微小的计算机——单片机。
单片机的身影无处不在，有很多可以只需要机械部件就能实现的功能，也慢慢开始转向单片机来实现。不只是由于单片机价格便宜，更多的是应为用电子器件可以实现更多的功能。
现今，绝大部分智能家电，智能玩具等都是专利产品，这意味着除了公司内部，其他人无法得知其产品的实现方法，甚至原理。所以，在很多人看来，电子产品是不可看透的高端产品。本论文的目的之一就是帮助大家拨开迷雾，抛开芯片的程序的华丽的霓裳，看透其本质，让大家更明白的使用电子数码产品。当然，由于知识水平的限制，以及外国技术的垄断，我只能大体介绍最基础的实现原理以及在本课题实现过程中的一些思考，以及在过程中犯的错误等等，希望让外行可以看明白现在电子数码产品的基础原理，行内人士从中汲取有益的知识，初学者学习到有用的思想和编程思路。
我认为这个项目是由意义的，所以特意写成论文，希望大家不要拘谨于文字，希望大家能够真切从中学习
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
，看透其本质，让大家更明白的使用电子数码产品。当然，由于知识水平的限制，以及外国技术的垄断，我只能大体介绍最基础的实现原理以及在本课题实现过程中的一些思考，以及在过程中犯的错误等等，希望让外行可以看明白现在电子数码产品的基础原理，行内人士从中汲取有益的知识，初学者学习到有用的思想和编程思路。
我认为这个项目是由意义的，所以特意写成论文，希望大家不要拘谨于文字，希望大家能够真切从中学习到一些东西。
一、新型玩具摇摇棒的介绍
有句话叫做“隔行如隔山”。我在刚做出来这个项目的时候曾把样品拿给一位朋友看，他看了只是觉得很挺好玩。到了半年之后我再次问他，说这个玩具的程序是我一人编写的，他顿时吃惊的说，“我一直以为玄机在小灯里”。
本新型玩具“摇摇棒”利用了人眼的视觉残留效应，采用单排像素（16个排列成直线的LED小灯），再用手拿着左右晃动的时候，就会形成一幅二维图像。摇摇棒中包含了核心器件单片机AT89S52，微动开关，弹簧开关以及其他周边必备元器件等，在接下来再详细介绍。
单片机的名字听起来有点陌生，但我相信大家都听说过CPU或者处理器。单片机可以说是在处理器的基础上简化构造，削弱性能，减低功耗，集成其他周边原件（如内存，硬盘等）而进化而来的。目前广泛使用的比较低端的单片机（C51核心）是在上世纪70年代时风靡一时的英特尔高性能CPU的基础上改进而来的。电脑更新换代这么迅速，但单片机却几十年如一日，可见单片机的生命之顽强。也可见，当今低端的不能再低端的单片机的性能比上世纪70年代最优秀的CPU性能还要优越。
单片机的身影无处不在。电视，手机，空调，电磁炉等等，以及所有智能家电，都会包含单片机来自动控制其功能。如果说计算机以及互联网的出现开拓了人们的眼界，那么单片机才是真正让人们的生活条件变好的最直接的动力。
二、整体系统设计方案
设计目的
本次设计的为最基本的摇摇棒，仅包含最基本的PCB板子和元器件，已最大化的学习为目的，整体小巧，轻便，不包含绚丽的外皮等等。通过本次设计，可以提高我们的动手能力，以及对一些电路的切身体会。
设计要求
设计一个单行像素，即16个灯排列一排，在一个PCB板上，通过对单片机编程，实现在左右晃动时显示出二维图像，可以显示字符，简单图像等。
实现思路
本课题主要为了实现显示功能，但为了增加可玩性，可增加一个按钮来实现更多功能，例如切换图像等。所以本设计的整体设计如图2-1所示。
图2-1 整体设计框图
首先需要将要显示的字符或者图片取模，转换成程序可以试别的十六进制代码，然后存储到单片机，当手摇动时，单片机控制16个输出端口，在很短的时间内分别点亮各个LED灯，由于人眼的视觉停留效应，就看到了整个画面。
1.显示小灯的选择：普通红色LED发光二极管。这种光源颜色多样，功耗极低，在可以达到同样显示效果的前提下，LED是最佳方案。
2.外部中断信号的产生方式：摇摇棒要在每次晃动的极短的时间内产生一系列的动作，如果时机不对，那么便不能显示出正确的图案来，所以，精确充值动作时间十分重要。经过反复考量，我们决定使用弹簧晃动开关来控制外部中断，结合程序来控制精准的动作。
3.抗重影的选择：由于在左右晃动时可能会在前一个动作没有结束之前就开始第二个动作，所以就有可能显示重影。所以，在这个思考中，我们决定使用两次下降沿来启动，以此来避免重影现象。
三、系统硬件设计
基本原理图
电路的基本原理与设计思路：
6个LED灯排列为一排，在左右晃动时，看起来就会是一个连续的平面图像，实际效果和LED点阵有几分相似。系统电源Vcc为5V ，在实际工作中可以使用5V锂电池供电，下载写入程序时一定要保证接近5V的电压。AT89S52位控制中心，在P1与P2接口上有16个LED小灯，这些小灯以共阳极的链接方式链接在单片机端口上。由于单片机的灌电流远大于外流电流，所以这里只能采用上拉电阻的方式点亮这些LED小灯珠。
图3-1 基本原理图
Protell DXP印制电路板设计中常用的一种工具软件，有着悠久的历史和极高的市场渗透率，使用ProtellDXP绘制印刷电路板（如图3-2所示）的一般流程如下：
1.绘制印制电路板
主要任务是绘制摇摇棒原理图，确保无误后方可生成网络表
引言 1
一、新型玩具摇摇棒的介绍 2
二、整体系统设计方案 2
(一) 设计目的 2
(二) 设计要求 2
(三) 实现思路 2
三、系统硬件设计 3
(一) 基本原理图 3
(二) 各功能部分 5
四、系统软件设计 6
(一) 软件设计思路 6
(二) 程序详细介绍 6
(三) 软件功能的完善 11
五、硬件系统与软件系统的调试 11
(一) 常见的硬件故障 11
(二) 硬件调试方法 12
(三) 实物安装与测试 12
总结 15
致谢 16
参考文献 17
引言
随着科学技术的发展，我们早已进入信息时代。信息技术以数字基础为基础，微电子技术为核心，最具代表性的就是电子计算机。我们平时使用的电脑被称为微型电子计算机，但在很多时候看来，微型电子计算机还是过于庞大。所以，那些对计算能力要求不高，但对功耗以及空间占用要求较高的场合，（例如手机，智能家电，智能玩具等等）用不适合用微型电子计算机来实现功能。因此，出现了比微型电子计算机更微小的计算机——单片机。
单片机的身影无处不在，有很多可以只需要机械部件就能实现的功能，也慢慢开始转向单片机来实现。不只是由于单片机价格便宜，更多的是应为用电子器件可以实现更多的功能。
现今，绝大部分智能家电，智能玩具等都是专利产品，这意味着除了公司内部，其他人无法得知其产品的实现方法，甚至原理。所以，在很多人看来，电子产品是不可看透的高端产品。本论文的目的之一就是帮助大家拨开迷雾，抛开芯片的程序的华丽的霓裳，看透其本质，让大家更明白的使用电子数码产品。当然，由于知识水平的限制，以及外国技术的垄断，我只能大体介绍最基础的实现原理以及在本课题实现过程中的一些思考，以及在过程中犯的错误等等，希望让外行可以看明白现在电子数码产品的基础原理，行内人士从中汲取有益的知识，初学者学习到有用的思想和编程思路。
我认为这个项目是由意义的，所以特意写成论文，希望大家不要拘谨于文字，希望大家能够真切从中学习
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
，看透其本质，让大家更明白的使用电子数码产品。当然，由于知识水平的限制，以及外国技术的垄断，我只能大体介绍最基础的实现原理以及在本课题实现过程中的一些思考，以及在过程中犯的错误等等，希望让外行可以看明白现在电子数码产品的基础原理，行内人士从中汲取有益的知识，初学者学习到有用的思想和编程思路。
我认为这个项目是由意义的，所以特意写成论文，希望大家不要拘谨于文字，希望大家能够真切从中学习到一些东西。
一、新型玩具摇摇棒的介绍
有句话叫做“隔行如隔山”。我在刚做出来这个项目的时候曾把样品拿给一位朋友看，他看了只是觉得很挺好玩。到了半年之后我再次问他，说这个玩具的程序是我一人编写的，他顿时吃惊的说，“我一直以为玄机在小灯里”。
本新型玩具“摇摇棒”利用了人眼的视觉残留效应，采用单排像素（16个排列成直线的LED小灯），再用手拿着左右晃动的时候，就会形成一幅二维图像。摇摇棒中包含了核心器件单片机AT89S52，微动开关，弹簧开关以及其他周边必备元器件等，在接下来再详细介绍。
单片机的名字听起来有点陌生，但我相信大家都听说过CPU或者处理器。单片机可以说是在处理器的基础上简化构造，削弱性能，减低功耗，集成其他周边原件（如内存，硬盘等）而进化而来的。目前广泛使用的比较低端的单片机（C51核心）是在上世纪70年代时风靡一时的英特尔高性能CPU的基础上改进而来的。电脑更新换代这么迅速，但单片机却几十年如一日，可见单片机的生命之顽强。也可见，当今低端的不能再低端的单片机的性能比上世纪70年代最优秀的CPU性能还要优越。
单片机的身影无处不在。电视，手机，空调，电磁炉等等，以及所有智能家电，都会包含单片机来自动控制其功能。如果说计算机以及互联网的出现开拓了人们的眼界，那么单片机才是真正让人们的生活条件变好的最直接的动力。
二、整体系统设计方案
设计目的
本次设计的为最基本的摇摇棒，仅包含最基本的PCB板子和元器件，已最大化的学习为目的，整体小巧，轻便，不包含绚丽的外皮等等。通过本次设计，可以提高我们的动手能力，以及对一些电路的切身体会。
设计要求
设计一个单行像素，即16个灯排列一排，在一个PCB板上，通过对单片机编程，实现在左右晃动时显示出二维图像，可以显示字符，简单图像等。
实现思路
本课题主要为了实现显示功能，但为了增加可玩性，可增加一个按钮来实现更多功能，例如切换图像等。所以本设计的整体设计如图2-1所示。
图2-1 整体设计框图
首先需要将要显示的字符或者图片取模，转换成程序可以试别的十六进制代码，然后存储到单片机，当手摇动时，单片机控制16个输出端口，在很短的时间内分别点亮各个LED灯，由于人眼的视觉停留效应，就看到了整个画面。
1.显示小灯的选择：普通红色LED发光二极管。这种光源颜色多样，功耗极低，在可以达到同样显示效果的前提下，LED是最佳方案。
2.外部中断信号的产生方式：摇摇棒要在每次晃动的极短的时间内产生一系列的动作，如果时机不对，那么便不能显示出正确的图案来，所以，精确充值动作时间十分重要。经过反复考量，我们决定使用弹簧晃动开关来控制外部中断，结合程序来控制精准的动作。
3.抗重影的选择：由于在左右晃动时可能会在前一个动作没有结束之前就开始第二个动作，所以就有可能显示重影。所以，在这个思考中，我们决定使用两次下降沿来启动，以此来避免重影现象。
三、系统硬件设计
基本原理图
电路的基本原理与设计思路：
6个LED灯排列为一排，在左右晃动时，看起来就会是一个连续的平面图像，实际效果和LED点阵有几分相似。系统电源Vcc为5V ，在实际工作中可以使用5V锂电池供电，下载写入程序时一定要保证接近5V的电压。AT89S52位控制中心，在P1与P2接口上有16个LED小灯，这些小灯以共阳极的链接方式链接在单片机端口上。由于单片机的灌电流远大于外流电流，所以这里只能采用上拉电阻的方式点亮这些LED小灯珠。
图3-1 基本原理图
Protell DXP印制电路板设计中常用的一种工具软件，有着悠久的历史和极高的市场渗透率，使用ProtellDXP绘制印刷电路板（如图3-2所示）的一般流程如下：
1.绘制印制电路板
主要任务是绘制摇摇棒原理图，确保无误后方可生成网络表
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