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 <reg51.h>

#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<SEG) //17段依次显示

{

P1=pattern[phase][index];

phase++;

TH1=th1;

TL1=tl1;

}

}