[發(fā)明專利]基于8位USB單片機的全彩色搖搖棒系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811518140.2
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109637433A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫文生;段奇甫;高夢
• 申請（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號: G09G3/32
• 分類號: G09G3/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于8位USB單片機的全彩色搖搖棒系統(tǒng)，屬于智能硬件，包括升壓電路、主控電路、全彩LED燈帶和USB接口。主控電路分別與升壓電路、LED燈帶、USB接口和其他配件相連。本發(fā)明的有益效果是：采用基于8051內(nèi)核的CH551作為主控電路，其1號管腳連接4彈簧式晃動傳感器，2號管腳連接5按鍵開關(guān)，3號管腳連接1全彩LED燈帶，12號管腳連接6 USB插口的3號數(shù)據(jù)端和7 USB接口的D+數(shù)據(jù)端，13號管腳接6 USB插口的2號數(shù)據(jù)端和7 USB接口的D?數(shù)據(jù)端，15號管腳與升壓電路3的5V電壓端相連，16號管腳給整個電路提供3.3V電壓，電路設(shè)計新穎，布線簡潔，焊接容易，成本低廉。升壓電路使搖搖棒系統(tǒng)只需一節(jié)1.5V電池即可工作，提升了便攜性和使用體驗。

◎技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種智能硬件，尤其涉及一種基于8位USB單片機的智能硬件。

◎背景技術(shù)

發(fā)光二極管LED由于省電、壽命長等特點，被廣泛應(yīng)用于新一代照明和指示電路中，利用單片機控制連續(xù)運動的LED燈帶，由于視覺暫留現(xiàn)象，人眼能看到一幅完整的畫面，形成顏色、形狀各異的圖案。利用這一原理，市面上出現(xiàn)了很多手持搖動LED燈帶發(fā)光形成圖案的搖搖棒，它外形成長條狀，通過內(nèi)部電路控制LED燈帶有規(guī)律的發(fā)光，左右搖動起到了掃描的作用。已有搖搖棒的主控芯片多為通用40管腳的8051單片機，為降低成本，電路設(shè)計不規(guī)范，需在標(biāo)準(zhǔn)5V電壓下工作的單片機大都采用2節(jié)電池3V供電，單片機資源也被大量浪費，軟件開發(fā)難度大，軟件燒寫不僅操作復(fù)雜而且成本高。已有搖搖棒的LED燈帶多為普通單色LED，顏色單一乏味，不能滿足多種場合需求，便攜性和使用體驗下降。

◎發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明設(shè)計了一款利用8位USB單片機做主控，使用1節(jié)普通1.5V干電池供電，采用全彩色數(shù)控LED燈帶實現(xiàn)顯示的全彩色搖搖棒系統(tǒng)，主要包括：升壓電路、基于USB單片機的控制電路、全彩色數(shù)控LED燈帶和USB接口。

如圖1所示，采用8位USB單片機CH551作為電路主控芯片，CH551芯片的1號管腳連接4彈簧式晃動傳感器，2號管腳連接5按鍵開關(guān)，3號管腳連接1全彩色LED燈帶的數(shù)據(jù)輸入端D1，12號管腳連接6USB插口的3號數(shù)據(jù)端和7USB接口的D+數(shù)據(jù)端，13號管腳接6USB插口的2號數(shù)據(jù)端和7USB接口的D-數(shù)據(jù)端，15號管腳與升壓電路3的5V電壓端相連，16號管腳給整個電路提供3.3V電壓，電路簡潔，焊接容易，成本低廉。本發(fā)明使用只有4只管腳的全彩色數(shù)控LED燈帶作為顯示部分，能夠精準(zhǔn)控制全部LED的顏色；控制程序基于8051單片機，降低了開發(fā)難度和開發(fā)門檻；采用簡潔和具有較高性價比的1.5V-5V升壓電路，僅需一節(jié)普通1.5V電池即可正常工作，降低了搖搖棒的體積和重量，提升了其便攜性和使用體驗。

如圖2所示，在結(jié)構(gòu)方面，本發(fā)明公開的全彩色搖搖棒系統(tǒng)中，棒體前半段1采用16個串聯(lián)的全彩色數(shù)控LED作為搖搖棒的顯示部分，使電路布線簡潔，主控2和按鍵5置于棒體中部，彈簧式晃動傳感器4置于棒體的頂部，5號電池盒8置于搖搖棒把手位置，便于握持，棒體底部為USB插口6和USB接口7，之所以設(shè)置USB插口6是防止用戶在焊接USB接口7時出現(xiàn)問題，用戶也可通過USB插口更改搖搖棒的控制程序，避免材料浪費。

【有益效果】本發(fā)明公開的基于8位USB單片機的全彩色搖搖棒系統(tǒng)中

由于使用廉價易得的8位USB單片機CH551，將USB控制器和搖搖棒單片機控制器合二為一，降低了成本，使整個電路變得簡潔，焊接制作變得容易。

由于8位USB單片機CH551兼容MSC51指令集，可以使用KeilC或SDCC編譯，降低了開發(fā)難度和門檻，可推廣為中學(xué)和大中專院校的教學(xué)套件。

由于使用全彩色數(shù)控LED燈帶作為顯示部分，利用3個字節(jié)控制單個LED的亮度和顏色，顯示色彩準(zhǔn)確，相同色彩一致性高。LED燈帶使用單總線串聯(lián)結(jié)構(gòu)，節(jié)省單片機端口，降低制作和焊接難度。