LED显示摇棒的原理及制作

 
以下是详细说明：

图形显示的原理：
       利用人眼的视觉暂留效应，使手在摆动到不同位置的时候，让位于一条直线上的LED显示二维图像的不同的列，实现图形扫描显示。

物理机制：
       当我们在摆动手臂的时候，短时间内摆动位置和左右幅度不会有太大变化，利用我们手臂的这个运动规律，只要能得到棒从一侧摆动到另一侧的时间，然后把这个时间分成N份，然后在每一份的时间里显示不同的花样就能实现图形的显示。当我们在摆动手臂的时候，并不能预先得知此次摆动需要的时间，怎样得到从一侧摆动到另一侧的时间呢？
       再想想，短时间内我们手臂的摆动频率也不会有特别大的变化，我们只要能得到前一次摆动所用的时间，然后用这个时间近似得到下一次摆动所需要的时间，然后分N份就可以了。得到一次摆动所需的时间的任务由光遮断器完成，在棒上装一个可以摆动的用来遮挡光遮断器光线的细杆，粗细比光遮断器的狭缝稍宽，我用的是整流桥焊后剪下的一段管脚。每左右摆动一次这个杆就会通过一次光遮断器，使单片机产生一次中断，两次中断之间的时间就是想要得到的时间，实现这个功能用掉2051的一个定时器T0和外部中断INT0。然后用2051的另一个定时器T1，其定时时间是T0的N分之一，每次中断依次显示一列，就是照片上的效果。
       再细想一下，手臂摆动的频率大于2Hz的时候才大概能由视觉暂留看出图形，再快也不过十几Hz，由T0为16位定时器的最长计时时间得到2051的时钟频率1MHz最合适，还有遮挡用的细杆的粗细也可以大概估算，使其不会对计时精度产生太大影响。

所用元件：
AT89C2051 8元
高亮LED共8个 3.6元
电池盒 0.5元
单面万用板 8元 可以裁成3块，做3个摇棒
陶瓷谐振器 1元
光遮断器 2元
电阻电容导线 2元
外壳* 0.7元 可以裁成2块

可选元件：
电源开关 1元

总成本不超过20元

*外壳我用在家乐福买的半透明文件夹卷成的

此电路电路非常简单，代码短，但是用到了2051的外部中断编程和T0、T1定时器编程，非常适合初学者练习。我制作这个玩具花费了两个晚上的时间。此电路和程序还有扩展改进的空间，如在长时间不摆动的情况下可以使单片机进入省电模式，显示不仅限于对称图片等，大家可以试试。

以下是源程序：

#include
#define SEG 17 //每帧图片分成17列来显示
#define INTERVAL 20 //每幅图片在左右摇摆20次后换下一幅

typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int uint;

code char pattern[17][3]={ //3幅图片的字模
{0xff,0xff,0xff},
{0xff,0xff,0xff},
{0xff,0xff,0xff},
{0xff,0x9f,0xff},
{0xff,0x6f,0xf9},
{0xff,0x77,0x65},
{0xfe,0xbb,0x1e},
{0x7e,0xdd,0xfe},
{0x00,0xee,0xfe},
{0x7e,0xdd,0xfe},
{0xfe,0xbb,0x1e},
{0xff,0x77,0x65},
{0xff,0x6f,0xf9},
{0xff,0x9f,0xff},
{0xff,0xff,0xff},
{0xff,0xff,0xff},
{0xff,0xff,0xff},
};

uchar phase,th1,tl1,index,count;

main()
{
EA=0;
EX0=1;
ET1=1;
PX0=1;
IT0=1;
TMOD=0x11;
index=0;
EA=1;
while(1)
{
}
}

void Int0_Handle(void) interrupt 0 using 2
{
uint t0_time;
TR0=0;
TR1=0;
TF1=0;
t0_time=TH0<<8|TL0;
TL0=0;
TH0=0;
TR0=1;
t0_time=65535-t0_time/SEG;
th1=t0_time/256;
TH1=th1;
tl1=t0_time % 256;
TL1=tl1;
if (count<3*INTERVAL){ //3幅图片循环
count++;
}
else{
count=0;
}
index=count/INTERVAL;
if (th1!=0xff || tl1!=0xff){ //如果摆动特别慢，定时器溢出就不显示
phase=0;
TR1=1;
}
else{
TR1=0;
}
}

void Timer1(void) interrupt 3 using 3
{
if (phase{
P1=pattern[phase][index];
phase++;
TH1=th1;
TL1=tl1;
}
}

作者：nim

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