旋轉(zhuǎn)LED燈設計.doc

河南工程學院單片機課程設計旋轉(zhuǎn)LED燈設計 系部：電氣信息工程系 班級：電氣工程及其自動化0941班 姓名：王磊 郭志劍 王大輝 指導老師：甕 嘉 民 時間： 2011年11月7日-11月18日旋轉(zhuǎn)LED燈設計一、 設計要求基于視覺暫留原理，利用高速旋轉(zhuǎn)中控制LED亮滅，設計了一種旋轉(zhuǎn)式LED顯示屏。在穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)地載體上安裝16個貼片發(fā)光二極管。靜止時，各個發(fā)光二極管等間距排布，隨著掃描速度的加快，在C語言程序精確控制下，不斷掃描出預設的文字，圖案等。二、 系統(tǒng)方案此次以AT89S52單片機為主控單元，利用視覺暫留效應，設計一種旋轉(zhuǎn)式LED顯示屏。磁鋼用來完成同步的，當霍爾傳感器旋轉(zhuǎn)到磁鋼處，感應到它的存在就會恢復到最初狀態(tài)，即使前一個過程沒有顯示完成。通過6V直流電來驅(qū)動電機，使加載在直流電機上的設計電路達到勻速穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)的效果，從而實現(xiàn)貼片發(fā)光二極管的旋轉(zhuǎn)顯示文字、圖案的效果。6V電源直流電機單片機AT89S525V電源LED顯示霍爾傳感器圖1 系統(tǒng)方框圖 三、硬件電路設計3.1 總電路設計 圖2 總電路圖3.2 驅(qū)動模塊本設計的驅(qū)動模塊由一個11.0592MHz的晶振和兩個30PF的小電容阻成，它們決定了單片機的工作時間精度為1Us。單片機內(nèi)各部件之間有條不紊地協(xié)調(diào)工作，其控制信號是在基本節(jié)拍的指揮下按一定時間順序發(fā)出的，這些控制信號在時間上的相互關系就是CPU時序，而產(chǎn)生這種基本節(jié)拍的電路就是振蕩器和時鐘電路。AT89S52單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的單級反相放大器。引腳XTAL1為反相器輸入端，XTAL2為反相器輸出端。當在放大器兩個引腳上外接一個晶體（或陶瓷振蕩器）和電容組成的并聯(lián)諧振電路作為反饋元件時，夠成一個自激振蕩器。圖3 驅(qū)動模塊3.3 顯示模塊旋轉(zhuǎn)LED燈是一種通過同步控制發(fā)光二極位置和點亮狀態(tài)來實現(xiàn)圖文顯示的電子器件，其結(jié)構(gòu)新穎，成本低廉，可視角度達360。在LED上顯示漢字時，應先取得漢字的點陣構(gòu)成數(shù)據(jù)，然后將其寫入顯示存儲器中進行顯示。人眼在觀察景物時，光信號傳入大腦神經(jīng)，需經(jīng)過一段短暫的時間，光的作用結(jié)束后，視覺形象并不立即消失，這種殘留的視覺稱“后像”，視覺的這一現(xiàn)象則被稱為“視覺暫留”。本設計采用16個并排貼片發(fā)光二極管，利用人眼的“視覺暫留效應”顯示文字及圖案。圖4顯示模塊3.4 霍爾傳感器模塊在本電路中，需要一個低電平，才能點亮發(fā)光二極管。考慮到該電路在工作過程中在不斷旋轉(zhuǎn)的情況，不能按傳統(tǒng)方法給電路低電平。為此在電路的設計過程中，添加了霍爾傳感器模塊，霍爾傳感器模塊的主要部分即為霍爾傳感器?；魻杺鞲衅魈幱诠ぷ鳡顟B(tài)時，輸出總是處于高電平狀態(tài)，當磁鋼N極接近傳感器正面的有效距離，輸出端變?yōu)榈碗娖健．敶配摮冯x傳感器有效距離，輸出端又顯示低電平，從而產(chǎn)生下降邊沿，使單片機中斷口接收到下降沿，從而發(fā)出中斷，使得電路能夠同步。當霍爾傳感器感應到N極時會回到原始狀態(tài)，達到復位的功能。簡單的說，就是當顯示屏旋轉(zhuǎn)到磁鐵所在位置時，輸出低電平脈沖至單片機，作為位置基準信號。霍爾傳感器是一種磁傳感器。它可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關的場合中使用。同時霍爾傳感器還具有開關速度快，無瞬間抖動；壽命長，體積小，安裝方便等優(yōu)點。在焊接霍爾傳感器時候，因為它的三個管腳具有不同的功能，所以焊接的時候應該弄明白其三個管腳的具體作用。簡單的辨別方法為：印有型號的一面朝上，左邊第一個接高電平，中間接低電平，右邊第一個接輸出。霍爾傳感器功能方框圖如圖5所示。圖5 霍爾傳感器 功能方框圖四、程序設計4.1程序流程圖4.2、控制程序說明當程序開始運行的時候，首先就是要對程序進行初始化（通過復位按鍵實現(xiàn)），主要作用就是讓程序按照我們所設計的初始值去運行。初始化之后，當顯示屏旋轉(zhuǎn)到磁鐵所在位置時，霍爾傳感器在磁場作用下輸出低電平脈沖至單片機，作為位置基準信號。再根據(jù)霍爾元件檢測到的同步信號，對數(shù)據(jù)進行校對，如果有數(shù)據(jù)輸入的話那就將數(shù)據(jù)計數(shù)器進行清零。執(zhí)行完成后返回到初始化操作之后重復以上的操作。4.3、源程序#include#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar a,j;uint k;uint code table1=0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0x10,0x60,0x01,0xC6,0x30,0x02,0xE2,0x22,0x22,0xE2,0x02,0x02,0xFE,0x02,0x02,0x00,0x04,0x04,0xE4,0x24,0x24,0x64,0xB4,0x2F,0x24,0xA4,0x64,0x24,0x24,0xE6,0x04,0x00,0x00,0x00,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0xFE,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0x00,0x00,0x10,0x12,0xD2,0xFE,0x91,0x11,0x80,0xBF,0xA1,0xA1,0xA1,0xA1,0xBF,0x80,0x00,0x00,0x40,0x30,0x10,0x12,0x5C,0x54,0x50,0x51,0x5E,0xD4,0x50,0x18,0x57,0x32,0x10,0x00,0xFE,0x02,0x32,0x4A,0x86,0x0C,0x24,0x24,0x25,0x26,0x24,0x24,0x24,0x0C,0x04,0x00,0x00,0x02,0x82,0x82,0x82,0x82,0x82,0xFE,0x82,0x82,0x82,0x82,0xC3,0x82,0x00,0x00,0x20,0x22,0x12,0x12,0xFA,0x4E,0x4A,0x4A,0x4A,0x4A,0x4A,0xFA,0x02,0x02,0x00,0x00,0x00,0x02,0x82,0x82,0x82,0x82,0x82,0xFE,0x82,0x82,0x82,0x82,0xC3,0x82,0x00,0x00,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0xA0,0x7F,0xA0,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x00,0x24,0x38,0xE0,0x3F,0xE8,0x24,0x26,0x12,0xD2,0x3E,0xD2,0x12,0x12,0x16,0x02,0x00,0x00,0x04,0x74,0x55,0x56,0x54,0x74,0x04,0x00,0xFE,0x02,0x22,0x5A,0x86,0x00,0x00,0x00,0x08,0x48,0x48,0x48,0x48,0x48,0x7F,0x48,0x48,0x48,0x48,0x48,0x48,0x08,0x00,0x40,0x20,0x30,0xAC,0x23,0x24,0x28,0xB0,0x20,0x00,0xFC,0x00,0x00,0xFF,0x00,0x00,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;uint code table2=0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0x04,0x04,0xFF,0x00,0x00,0x00,0x07,0x02,0x02,0x07,0x40,0x80,0x7F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7F,0x04,0x05,0x05,0x05,0x7F,0x05,0x05,0x05,0x25,0x44,0x3F,0x00,0x00,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x3F,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x00,0x04,0x03,0x00,0xFF,0x00,0x41,0x44,0x44,0x44,0x7F,0x44,0x44,0x44,0x44,0x40,0x00,0x00,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0x42,0x82,0x7F,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0x00,0xFF,0x00,0x02,0x04,0x83,0x41,0x31,0x0F,0x01,0x01,0x7F,0x81,0x81,0x81,0xF1,0x00,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x3F,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x30,0x20,0x00,0x21,0x11,0xFD,0x4B,0x49,0x49,0xF9,0x20,0x11,0xF9,0x4F,0x49,0x49,0xF9,0x01,0x00,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x3F,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x30,0x20,0x00,0x00,0x80,0x40,0x20,0x10,0x0C,0x03,0x00,0x01,0x06,0x08,0x30,0x60,0xC0,0x40,0x00,0x40,0x30,0x0F,0x00,0x3F,0x10,0x08,0x09,0x09,0x09,0xFF,0x09,0x09,0x09,0x08,0x00,0x00,0x10,0x11,0x51,0x91,0x7D,0x0B,0x09,0x00,0xFF,0x00,0x08,0x08,0x10,0x0F,0x00,0x20,0x1C,0x00,0x00,0x3E,0x40,0x40,0x41,0x4E,0x44,0x40,0x70,0x22,0x1C,0x08,0x00,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;/以上數(shù)組都是漢字字模數(shù)據(jù)void delay(int xms) /延時xms 毫秒int i,j;for(i=xms;i0;i-)for(j=30;j0;j-);void main()uint i;EA=1;/開全局中斷/IT1=1;while(1) for(j=0;j1;j+)for(i=0;i96;i+) P0=table1i+k; /低電平點亮，所以取反P1=table2i+k;delay(1);P1=0XFF; /關滅全部的ledP0=0XFF;a=1;EX1=1; /開外部中斷1delay(10);while(a);/等待中斷 當中斷時，a=0；則單片機繼續(xù)執(zhí)行k+;if(k=1329) k=0;void int1() interrupt 2/外部中斷1服務程序/通知單片機繼續(xù)執(zhí)行a=0;EX1=0; /關外部中斷1五、實物照片六、 元件清單名稱型號數(shù)量單片機AT89S521個貼片發(fā)光二極管16個貼片電阻1K16個霍爾傳感器S410561個磁鋼1個按鍵開關1個直流電機6V1個紐扣電池3V2個紐扣電池座2個瓷片電容33pF2個電解電容47uF1個晶振11.0592MHz1個電阻1K、4.7K各1個七、 設計制作要點 在設計制作中注意如下事項：（1）貼片發(fā)光二極管有陰極和陽極的區(qū)別，在焊接的過程中，應該先檢測其具體極性，再按照原理圖進行焊接。（2）在印刷電路板的過程中可能要用到跳線，在焊接的過程中一定要將跳線焊接上，在本次焊接過程中，因為有根接地的跳線沒有焊接，導致整個電路不通，經(jīng)反復檢測后才發(fā)現(xiàn)該問題。參考文獻1 甕嘉民等. 單片機應用開發(fā)技術-基于protes單片機仿真和C語言編程M.北京：中國電力出版社，2010.2 江思敏等. 原理圖與PCB設計教程. 北京：機械工業(yè)出版社，2009.3 李敬偉等. 電子工藝訓練教程. 北京：電子工業(yè)出版社，2010.4 李全利等 單片機原理及應用. 北京：清華大學出版社，2009.5 田立等.51單片機C語言程序設計快速入門. 北京：北京航空航天大學出版社，2008.個人感受為期兩周的單片機實訓已經(jīng)結(jié)束了，這次我們小組設計的是旋轉(zhuǎn)LED燈。經(jīng)過這兩周努力，已經(jīng)基本實現(xiàn)了設計的最初目的。通過這次學習，使我們學習到了很多知識，同時也對電子設計制作有了更深的感悟。在開始設計的時候，通過在網(wǎng)上查看視頻，對我們將要設計的旋轉(zhuǎn)LED燈有了最初的認識。接下來要做的就是收集有關該制作的相關資料。磨刀不誤砍柴工，由于我們的準備工作做的比較充分，所以在制作實物的過程還是比較順利的。但是，制作的過程中也遇到了一點問題，最大的就是PCB板設計不合理。首先，PCB板上的焊盤設計太小了，在鉆孔和焊接過程中都產(chǎn)生了困難；其次，PCB板上的布線太寬，在焊接的時候產(chǎn)生了短路的可能。困難確實是存在的，但是在老師的幫助下，我們小組還是克服了這些困難，成功制作出了旋轉(zhuǎn)LED燈。我認為能夠順利完成這次實訓，首先要感謝老師的精心指導，沒有老師的精心指導，我們可能在最初的電路原理圖設計就是錯誤的。其次，這次實訓也離不開我們小組的分工合作，分工明確，設計電路圖、焊接、編程，分別由每個人負責，提高了效率。同時，也和個人的努力是分不開的。通過這次實訓，我明白了自己在專業(yè)知識方面還是很薄弱的，對很多元器件的具體功能還不是很了解。這次實訓也使我對單片機有了更深入的認識。 系別：電氣信息工程系 專業(yè)：電氣工程及其自動化0941班姓名：王磊 學號：200910710104 個人感受11月7號至11月20號為期的兩周實訓已經(jīng)結(jié)束，我們小組設計的旋轉(zhuǎn)LED燈。經(jīng)過兩周的努力和三人的配合成功的完成了這次實訓的內(nèi)容。期間感受很多收獲也很多。也同時發(fā)現(xiàn)了很多不足，很多要學習的地方。 我們在得知設計這個實驗項目時，便通過上網(wǎng)看視頻和查閱相關資料來對這個設計項目深入的了解和學習。這樣我們學到了很多 學到很多關于這個項目的知識。得知在做這個實訓時重點和要點，為這次實訓做好了充分的準備，理論準備的很好，但是實踐過程中還會遇到一些問題。如焊接過程中由于粗心發(fā)光二極管陰陽極焊接錯誤，導致二極管不能正常發(fā)光；在設計PCB焊盤時設計的不合理，PCB焊盤設計太小、布線太寬等，這樣鉆孔和焊接遇到了麻煩。在老師的幫助下和我們?nèi)说墓餐€是克服了這些困難。成功的完成了這次實訓的內(nèi)容。能夠成功完成這次實訓內(nèi)容首先感謝老師的幫助和指導，沒有老師的指導也許最初電路原理圖就會設計錯誤；其次是主力明確的分工和領導，沒有明確的分工我們也許不會這么高效率的完成這次實訓的內(nèi)容；再者是我們?nèi)说墓餐秃献鳎刮抑篮献骱苤匾?，合作過程中我們相互學習共同進步。通過這次實訓是我看到自己很多方面的不足，知道了那些方面需要加強學習，也使我對單片機有更深一步的了解。 系別：電氣信息工程系 專業(yè)：電氣工程及其自動化0941班 姓名：王大輝 學號：200910710130個人感受最近的兩個周是我們的單片機實訓課程。現(xiàn)在兩周已經(jīng)過去了，這次實訓讓我學到了很多。這次的實訓我們這一