光電信息搖搖棒

石漾男+晏祥高+王彥

摘 要：光電信息搖搖棒包括顯示部分和控制部分。控制部分的移動端可控制模塊，使其按照使用者的需求來產生信息，并通過藍牙傳輸模塊使信息在顯示部分顯示。手動搖搖棒主要用于娛樂場景以及指示、警示、宣傳等場景。電動機轉動搖搖棒可以代替小型宣傳、指示屏幕。該搖搖棒制作工藝簡單，成本較低，且搖搖棒市場需求很大，而且產品優勢明顯，方便推向市場且利潤可觀。

關鍵詞：視覺暫留；手機控制；藍牙傳輸；全彩顯示

1 作品詳細介紹

本作品可以實現娛樂、警示、廣告提示功能。

1.1 娛樂功能

顯示文字：可以通過手機自定義想要顯示的文字、選擇字體顏色，傳到搖搖棒上顯示。在演唱會打上自己喜歡歌星的名字，歡迎會寫上歡迎語等都是不錯的選擇。

顯示圖片：手機里無論是自己照的，還是下載的圖片，只要通過藍牙傳到搖搖棒上就可以顯示。破除了傳統搖搖棒只能顯示單色圖像的弊端，具有更強的視覺效果。多張圖片可以方便的通過手機音量鍵切換，圖片切換快速、便捷。

1.2 警示功能

工作人員在執行任務時，難免會出現一些復雜的情況，這時，可把預先存好的一些交通標志圖標、警示圖標通過搖搖棒顯示出來，用以指揮事故現場，不僅方便了工作人員，也可以迅速解決小的事故，不造成更大傷害。

1.3 廣告提示

廣告宣傳現在已經成為影響銷售額的重要因素，電動機驅動的搖搖棒就可以起到宣傳的作用，用在一些如發廊、店鋪等地方。在起到宣傳提示作用的同時，還增添了環境氣氛。同時，宣傳的信息可隨時更換，而且比一般的宣傳屏幕用電量少，也更環保，也是非常省電的。

2 工作原理

2.1 總體描述

該搖搖棒分為顯示部分和控制部分。顯示部分主要由驅動模塊、成像模塊構成。控制部分主要由PIC單片機控制模塊、移動端控制模塊、傳感器開關模塊、藍牙傳輸模塊、數據存儲模塊構成。傳感器開關模塊負責整個搖搖棒的供電，搖動時開關打開?？刂撇糠值囊苿佣丝刂颇K按照使用者的需求來產生信息，通過藍牙傳輸模塊使信息在存儲模塊與移動端模塊完成傳輸并將信息存儲到存儲芯片中，PIC單片機控制模塊則是通過程序來調用存儲芯片中的信息，并且控制顯示部分中的驅動模塊產生不同電流，通過成像模塊來顯示多彩的信息。

2.2 顯示部分原理

顯示部分由LED燈、譯碼器、驅動芯片、三極管、電阻組成。主要運用的是視覺暫留原理。當搖搖棒進行搖動時，由于人的視覺暫留現象，會在發光二極管搖動區域產生一個視覺平面，在視覺平面內的二極管通過不同頻率的刷新，在搖動區域內產生圖像，從而達到在該視覺平面上傳達信息的作用。

在電路設計過程中，我們有64個LED燈，每個LED燈有3個二極管。我們把LED分為16組，每組4個LED、12個二級管。由于每一時刻只有一個燈亮，我們同時控制陰極、陽極均選通則燈亮。陽極用兩片3～8譯碼器74HC238級聯成4～16譯碼器來連接LED燈，由于譯碼器輸出的電流很小不能直接用來驅動LED燈，所以需要驅動芯片74LS244來驅動發光二極管，這樣把譯碼器每次譯出的電平與驅動的輸入連接，驅動的輸出與每組當中4個LED燈的12個發光二極管的共陽極連接，然后把每一組中編號相同的發光二極管連在一起，通過一個限流電阻與三級管組成的開關電路相連實現對陰極的控制。至此，顯示部分實現。

2.3 控制部分原理

用戶控制主要通過Android手機進行控制，可以傳輸圖片至搖搖棒，可以選擇要顯示的圖片，客戶端具有基礎的圖片處理工具，可以個性化的制作需要的圖片，也可以選擇外部圖片導入，添加文本，還內置了精美的模板供使用。

數據存儲。Android客戶端上存儲于手機ROM內，搖搖棒上數據存儲于I2C協議的E2PROM的，AT24C256芯片中，該芯片具有32 KB 空間，可存儲8張圖片，掉電也可保存數據，AT24C256控制電路如圖1所示。

數據傳輸使用的是藍牙，其具有高速，低功耗，低成本的特點。直接使用藍牙的Socket協議，自定義了傳輸方式，保障了穩定性和安全性，并且保留可擴展性，可與多種終端設備連接，提高作品的市場適應性。

3 作品創新點

3.1 顯示部分創新點

（1）我們采用了RGB三色LED燈，對搖搖棒而言，克服了市面上搖搖棒僅僅為單色調的問題。真彩圖可以反映出更加豐富的信息。

（2）顯示部分由于每一時刻只允許一個燈亮，在LED燈的控制方面，我們采用了同時控制陽極、陰極選通的方法，這樣可以減少譯碼器等控制芯片的使用。

（3）在三色燈的色彩調試過程中，由于LED燈中的三個二極管的制作材料不同，所以額定電流等參數不同，共陽極加相同電壓三色顯示亮度不同。我們在顯示時通過增加較弱光的顯示時間來達到目的。這樣可以很方便的調色。

3.2 控制部分創新點

（1）移動控制端可以通過藍牙模塊更改搖搖棒的顯示信息。這個克服了傳統搖搖棒信息固定更改麻煩的缺點。只要手機有我們開發的軟件，有藍牙，用戶就可以隨時隨地的控制搖搖棒的顯示信息，這樣既方便又快捷。

（2）由于PIC單片機在數據處理等方面受到一定的制約，因此我們盡可能減少工作量，因為手機與搖搖棒綁定，所以我們選擇用手機來承擔大部分工作，將加工過的信息傳給單片機。以此保證系統高效的運行。

（3）控制部分內含有存儲芯片，本身可以存儲圖片，也就是說，手機可以提前用藍牙將需要的圖片傳入，然后在需要的時候直接用手機的音量鍵控制圖片切換即可。

（4）搖搖棒對于文字的處理方面。由于直接顯示文字需要字庫存在，所以我們將手機編輯要生成的文字在手機上轉化成圖片的方式傳輸到搖搖棒上顯示。不但解決了沒有字庫的問題，而且文字的效果更豐富。

4 市場前景

4.1 手動搖搖棒市場前景

在市場需求方面，手動搖搖棒在娛樂器材市場上占有量很高，需求量大?，F在多用于演唱會、歡迎會、酒吧等娛樂場所，用于營造氣氛等。該產品也可以用于交警暫時性交通指揮等場景?，F在市場上的搖搖棒功能無法滿足用戶需求，我們設計的手動搖搖棒突破了市場上普通搖搖棒色彩單一、儲存內容固定、無法方便更換信息的缺點。搖搖棒的多彩，以及可以根據手機等指令迅速更換所需信息等特點，可以更大程度上滿足娛樂者的需求。我們在本市做過一個簡易的問卷調查，很多人對有這種強大功能的搖搖棒有購買傾向。搖搖棒市場需求量大，新產品功能強大，本款搖搖棒很容易推向市場。

在生產方面，該款搖搖棒PCB制作以及焊接工藝簡單，便于機械化生產，生產成本方面比較貴重的是藍牙傳輸模塊，其余的元器件以及PCB版機械化生產后成本較低，預計搖搖棒生產成本在30～35元左右。這樣低廉成本、方便的生產，可以使該產品迅速占有市場，我們的調查顯示，愿意購買的人群認為該功能搖搖棒價位在70元以內有86.7%人愿意接受。由此看來，該搖搖棒的利潤很可觀。

4.2 電機轉動搖搖棒市場前景

在市場需求方面，現在器材市場上并沒有類似產品，該產品可以取代顯示屏用于店鋪宣傳、電子公告欄、應急指揮顯示屏等，該類產品的市場上需求量巨大。若用一條發光二極管代替一整塊顯示屏，雖然顯示效果有所下降，但是生產成本卻降低了80%以上，在使用過程中耗電量也大幅度下降，同時還有移動端可以對內容進行迅速更換等優勢。我們對本市一些商業街店鋪進行簡易調查，大部分店鋪都傾向于購買該類產品。所以本款電機轉動的搖搖棒需求量很大，也很容易推向市場。該搖搖棒便于生產，成本低，總體來看，該款產品有不錯的經濟效益。