劉 玉 張秀林 安 然

（1.中北大學動態(tài)測試技術(shù)重點實驗室，山西 太原 030051；2.中北大學信息與通信工程學院，山西 太原 030051）

1 引言

隨著人們物質(zhì)生活水平的提高，人們對精神生活的追求也愈加強烈，對信息的渴求已成為了人們必不可少的需要，更加簡捷與新穎的信息傳遞方式無疑會給人們帶來耳目一新的感受。而現(xiàn)代工具務(wù)求簡捷化、便攜化，因此，搖動顯示裝置的到來，必將會給人們帶來一種新的方便的文化傳遞方式。

“搖動顯示裝置”，俗稱“搖搖棒”，是基于人的視覺暫留原理[1]，通過分時刷新16個發(fā)光二極管來顯示輸出文字或圖案等信息的顯示裝置。輸出信號頻率的控制通過單片機來實現(xiàn)[2]，用搖動傳感器檢測當前搖動狀態(tài)。當進行搖動時，由于人的視覺暫留原理，會在發(fā)光二極管[3]搖動區(qū)域產(chǎn)生一個視覺平面，在視覺平面內(nèi)的二極管通過不同頻率的刷新，會在搖動區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生圖像，從而達到在該視覺平面上傳達信息的作用。

2 系統(tǒng)設(shè)計方案

2.1 設(shè)計思路

系統(tǒng)設(shè)計一個 LED 顯示棒，且需要有按鍵進行內(nèi)容切換，它主要是由中央控制部分，LED 驅(qū)動部分，LED顯示部分以及電源部分組成，如圖1所示：

圖1 LED顯示棒系統(tǒng)框圖

單片機將提取的字模進行存儲，當接收到按鍵輸入的指令時單片機就將相應(yīng)的字模代碼通過I/O口輸出，使LED點亮，利用視覺暫留原理最終使圖案完整 的顯示在擺動的顯示屏中。

2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)各模塊的最終方案如圖2所示：

圖2 LED顯示棒系統(tǒng)原理框圖

整套系統(tǒng)以 AT89S52[4]單片機為核心控制系統(tǒng)，使用16只LED燈作為顯示屏，當水銀開關(guān)觸發(fā)中斷 T1 時，單片機向 16 只 LED 傳送數(shù)據(jù)，依據(jù)人體的視覺暫留原理，隨著顯示棒擺動前進，輸出數(shù)據(jù)的列也不會立刻消失而是隨著擺動逐漸顯示在了形成的扇形區(qū)。硬件電路[5，6]如圖3所示

圖3 硬件電路圖

2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

在搖動 LED 棒的時候單片機必須單程送數(shù)據(jù)否則顯示的圖形會產(chǎn)生重影，影響視覺效果。因此當系統(tǒng)開始工作后通過水銀開關(guān)[7]的位置來使單片機實現(xiàn)單程 送數(shù)據(jù)給 LED。如果水銀開關(guān)位于右邊，則進入外部中斷 T1 并將一變量置 1。在 變量為 1 期間讓單片機以一定的頻率將數(shù)據(jù)送給 LED。如果水銀開關(guān)位于左邊，則進入外部中斷 T0 并將變量置 0，在這期間單片機不會送數(shù)據(jù)給 LED。在送數(shù)據(jù) 時，數(shù)據(jù)送完后應(yīng)延時一段時間來使搖動時顯示的每個字不會太擁擠。之后再立 刻熄滅 LED 并開始重新判斷水銀開關(guān)的位置（整體流程圖見圖 4）[8]

圖4 系統(tǒng)流程圖

3 實驗結(jié)果與分析

根據(jù)上述原理做成的實物圖如圖5所示

圖5 做成的實物圖

測試單片機的工作情況，能否正常用LED顯示出各圖案，并且記錄各圖案持續(xù)的時間和穩(wěn)定顯示度以及一個循環(huán)周期所用的時間。并且檢查LED的發(fā)光亮度，使之可以明顯的分辯出來（用秒表記錄）。

圖6 實驗結(jié)果

表1 實驗參數(shù)

由圖6和表1我們可以看到，第一個因為字多，擺動幅度不夠大或延時不夠短的原因，出現(xiàn)的圖案不是準確的靜態(tài)，不過可以明顯的顯示出來。其它的可以比較好的顯示出來。

4 結(jié)論

用單片機對搖動顯示進行實例化，設(shè)計一個LED搖動顯示器來顯示文字、圖像等信息，并且做出了實物。本文中設(shè)計的搖搖棒具有很好的市場前景，可滿足各種大型演出、集會、游行等宣傳需要，為人們的生活提供便利。

[1] 樊勇.淺談視覺暫留現(xiàn)象[J].初中生世界：八年級物理，2011，11：59-60.

[2] 樓然苗，李光飛.單片機課程設(shè)計指導（第2版）[M].北京：北京航空航天大學出版社，2012.

[3] 柏德葳.全球LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展動態(tài)[J].電子測試，2007，8：4-7.

[4] 陳京培，潘豐，宗宏森.AT89S52單片機實驗系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[D].江南大學，控制工程，碩士論文，2007.

[5] 陳永真.全國大學生電子設(shè)計競賽試題精解選[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.

[6] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)-數(shù)字部分（第5版）[M].北京：高等教育出版社，2008.

[7] 孫君，崔凱.基于水銀開關(guān)的礦用本安型堆煤傳感器的設(shè)計[J].工礦自動化，2011，5：74-75.

[8] 譚浩強.C語言程序設(shè)計（第三版）[M].北京：清華大學出版社，2005.