旋轉(zhuǎn)LED設(shè)計(jì)報(bào)告

1、線陣LED圖文顯示裝置設(shè)計(jì)報(bào)告一、任務(wù) 設(shè)計(jì)并制作一個(gè)線陣LED圖文顯示裝置。圖1 線陣LED圖文顯示裝置示意圖二、要求（1）開機(jī)時(shí)裝置完成顯示自檢，能對(duì)點(diǎn)陣中16只LED逐個(gè)點(diǎn)亮，每只LED顯示 時(shí)間約為1秒，此時(shí)平臺(tái)不旋轉(zhuǎn)。（2）通過按鍵啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)16個(gè)同心圓圖形分別順序（由大到?。┖湍嫘颍ㄓ尚?到大）顯示，每個(gè)同心圓圖形顯示時(shí)間為0.2秒左右；運(yùn)行15秒左右自 動(dòng)停止。（3）通過按鍵啟動(dòng)，顯示字符“TI杯”，要求字符顯示穩(wěn)定，無明顯漂移；運(yùn) 行20秒左右自動(dòng)停止。（4）通過按鍵啟動(dòng)，顯示雙漸開線；運(yùn)行15秒左右自動(dòng)停止。（5）通過按鍵啟動(dòng)，顯示一個(gè)指針式秒表，該秒表以標(biāo)志桿為起始標(biāo)志，秒

2、針 隨時(shí)間動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)長(zhǎng)為60±1秒；運(yùn)行70秒左右自動(dòng)停止。（6）改變轉(zhuǎn)速，完成（2）的要求。（7）LED顯示亮度能依據(jù)環(huán)境亮度變化自動(dòng)調(diào)節(jié)。設(shè)計(jì)報(bào)告摘要顯示裝置利用人眼視覺暫留的生理特性，通過LED在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程中經(jīng)過不同位置時(shí)，系統(tǒng)點(diǎn)亮相應(yīng)的LED，實(shí)現(xiàn)線陣LED在旋轉(zhuǎn)平面上構(gòu)成不同的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)圖案。1、 系統(tǒng)方案l 方案描述：本系統(tǒng)是利用人眼視覺暫留效應(yīng)設(shè)計(jì)出的，該系統(tǒng)主要由電機(jī)、標(biāo)志桿、LED控制電路三部分組成。電機(jī)的作用就是帶動(dòng)電路部分進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，這個(gè)部分的關(guān)鍵就在于電機(jī)的轉(zhuǎn)速要均勻，這樣才能保證圖像在水平方向不會(huì)被局部伸展或者壓縮。為了使LED轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定，我們

3、采用使用勻速的直流電機(jī)。LED整列是旋轉(zhuǎn)屏的顯示主體，為L(zhǎng)ED顯示控制電路的作用是將存儲(chǔ)在芯片內(nèi)圖像或符號(hào)，在旋轉(zhuǎn)位置感應(yīng)信號(hào)的同步下，根據(jù)旋轉(zhuǎn)的位置按列掃描顯示在LED陣列上。這部分是整個(gè)系統(tǒng)的核心。l 裝置整體結(jié)構(gòu)圖光照強(qiáng)度感應(yīng)模塊按鍵檢測(cè)模塊MCU發(fā)光二極管顯示模塊紅外線接收模塊電源模塊電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊（可調(diào)轉(zhuǎn)速）(獨(dú)立的模塊)紅外線發(fā)射模塊（標(biāo)志桿）（獨(dú)立的模塊）l 原件的比較和選擇1.電源的選擇方案一：使用質(zhì)量較輕的紐扣電池，位置可以隨便放置，但是成本較高，使用時(shí)間短方案二：使用廢棄手機(jī)的手機(jī)電池，這種鋰電池容量大，使用時(shí)間長(zhǎng)，缺點(diǎn)是質(zhì)量較重，在平衡系統(tǒng)時(shí)存在困難方案三：使用三節(jié)5號(hào)電池

4、，該電池容易購(gòu)買，但是容量低于手機(jī)鋰電池，同時(shí)質(zhì)量較重，在平衡系統(tǒng)中存在著困難，在考慮成本和供電時(shí)間時(shí)，選擇了方案二。在開始焊接電路到調(diào)試成功的工程中，該電池依然電力充足，證明我們的選擇是正確的2.標(biāo)志桿的選擇方案一：選擇干簧管作為接收裝置，在標(biāo)志桿處固定一塊永久磁鐵，缺點(diǎn)是干簧管感應(yīng)距離有些短方案二：選擇紅外發(fā)射管和紅外接收管作為感應(yīng)開關(guān)，紅外線發(fā)射管與接收管可以相距較遠(yuǎn)的距離在裝置旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩者的相對(duì)距離可能會(huì)發(fā)生小幅的變化，在硬件焊接時(shí)，由于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電路板過小，沒有把標(biāo)志桿和電機(jī)電路板固定，因此兩者的相對(duì)位移會(huì)發(fā)生改變，兩者相離太近，會(huì)出現(xiàn)兩者碰撞的情況，選擇可以相距較遠(yuǎn)的紅外發(fā)射接收管

5、可以避免兩者的碰撞3.驅(qū)動(dòng)電機(jī)模塊 方案一：采用步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)能夠準(zhǔn)確的定向，但是圖像或者文字的分辨率受到步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角度的限制。并且步進(jìn)電機(jī)以及控制電路成本較高，并且需要單片機(jī)控制，占用CPU的資源。 方案二：采用普通的直流電機(jī)。此方案，使用方便，成本較低，通過簡(jiǎn)單的改裝，可以給系統(tǒng)供電。綜合各方面考慮，為了節(jié)省成本，簡(jiǎn)單系統(tǒng)電路，以及更方便的為系統(tǒng)供電，使系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期工作，故采用方案二。4. Led的選擇方案一：采用3mm的led，此方案運(yùn)用方便、焊接簡(jiǎn)單、成本較低，但缺點(diǎn)是較重、體積較大不利于后期的系統(tǒng)平衡。方案二：采用貼片的led，此方案質(zhì)量較輕、體積小。但對(duì)焊接技術(shù)要求較高?？?/p>

6、慮本人的焊接技術(shù)，最終采用方案二。2、 理論分析與計(jì)算l 線狀點(diǎn)陣LED驅(qū)動(dòng)參數(shù)分析與計(jì)算考慮到本系統(tǒng)才用手機(jī)電池供電最高電壓4.2v，系統(tǒng)顯示原理為逐列掃描，并且有調(diào)節(jié)led亮度的裝置，最終采用470的貼片電阻和led串聯(lián)。I=V/RI=8mAl 線陣LED運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析與計(jì)算本系統(tǒng)運(yùn)用人眼視覺暫留的原理進(jìn)行逐列掃描，且考慮到后期有秒表這個(gè)題目，最終決定每次掃描時(shí)的延時(shí)時(shí)間用軟件進(jìn)行延遲，具體的延時(shí)時(shí)間用keil 4 內(nèi)部的程序調(diào)試進(jìn)行計(jì)算l 指針式秒表分析與計(jì)算本題目要求在可以改變轉(zhuǎn)速的情況下顯示一個(gè)指針是秒表，考慮到電機(jī)轉(zhuǎn)速可能隨時(shí)變化，所以在每次開始掃描前通過測(cè)定轉(zhuǎn)過上一圈所需要的時(shí)間然

7、后分成60份，每一份的時(shí)間就是本次掃描每一秒所需的延時(shí)時(shí)間，同時(shí)用單片機(jī)的定時(shí)器來定時(shí)本次掃描應(yīng)該掃描那一秒。提取上次掃描所需的時(shí)間t1=t2;/把上次的t2值賦給t1t=n;/把定時(shí)器中斷次數(shù)賦給tn=0;/定時(shí)器中斷次數(shù)清零t2_1=TH0;/提取定時(shí)器中的值t2_2=TL0;t2=t2_1*256+t2_2;/計(jì)算定時(shí)器中的值得大小s1=(long)(50000*t)+t2-t1)*0.0004166667);/計(jì)算本次掃描每秒需要的時(shí)間數(shù)據(jù)說明：/ n 當(dāng)轉(zhuǎn)速過高時(shí)一次掃描可能小于25ms，因此要分定時(shí)器發(fā)生中斷和不發(fā)生中斷兩種情況/(50000*t+t2-t1)*0.00041666

8、67=(50000*t+t2-t1)*0.0000005/0.00002/60/0.0000005計(jì)數(shù)器加一個(gè)數(shù)所需要的時(shí)間（24MHZ晶振）/0.00002 x=1時(shí)高精度延時(shí)函數(shù)的延時(shí)時(shí)間（通過keil 4中的軟件調(diào)試測(cè)量得到）/60 （把一圈的時(shí)間平分為60份）l 顯示亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)分析與計(jì)算本系統(tǒng)采用光敏電阻驅(qū)動(dòng)一個(gè)s8050的三極管來給led供電，發(fā)光二極管的亮度可以隨著光照強(qiáng)度的變化而變化，在一定范圍內(nèi)發(fā)光二極管的亮度隨著光照強(qiáng)度的變化而變化，但是這個(gè)范圍過于狹窄，于是先在光線檢測(cè)電路中加了一個(gè)電位器來調(diào)節(jié)阻值，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量其需要的阻值，然后在換成定值電阻。三、電路與程序設(shè)計(jì)l 電路

9、：?jiǎn)纹瑱C(jī)模塊電機(jī)和紅外發(fā)射模塊l 程序：#include<reg52.h>#include<intrins.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit KEY=P37;/按鍵位定義uchar xxx=0,num,pic=0,x123,z1=0,n=0,n1=0;uint t1_1=0,t1_2=0,t2_1=0,t2_2=0,t=0;unsigned long s2=0,t1=0,t2=0,s1=0,a=0;void delay(uint x)uint x1,x2;for(x1=x;x1>0

10、;x1-)for(x2=415;x2>0;x2-);void yanshi(uint x)uint x1;for(x1=x;x1>0;x1-);void uyanshi(uint x) /高精度延時(shí)函數(shù) 當(dāng)x=1時(shí)，時(shí)間為0.000 0027（S）【40MHZ晶振】 while(x-);void jiance()/檢測(cè)uint a1=1000;uchar a2=0xfe;/1111 1110doP1=a2;delay(a1);a2=_crol_(a2,1);while(a2!=0xfe);P1=0xff;doP2=a2;delay(a1);a2=_crol_(a2,1);while

11、(a2!=0xfe);P2=0xff;void txy()/同心圓uchar b1=4,b2=0xfe,b3=200;/1111 1110while(b1)doP1=b2;delay(b3);b2=_crol_(b2,1);while(b2!=0xfe);P1=0xff;doP2=b2;delay(b3);b2=_crol_(b2,1);while(b2!=0xfe); b2=0xbf;if(b1=1)P2=0xff;break;doP2=b2;delay(b3);b2=_cror_(b2,1);while(b2!=0x7f);P2=0xff;doP1=b2;delay(b3);b2=_cro

12、r_(b2,1);while(b2!=0xfe);P1=0xff;b1-;uchar code sjjx1=0xff,0x7f,0xff,0x3f,0xff,0x1f,0xff,0x0f,0xff,0x07,0xff,0x03,0xff,0x01,0xff,0x00,0x7f,0x00,0x3f,0x00,0x1f,0x00,0x0f,0x00,0x07,0x00,0x03,0x00,0x01,0x00,0x00,0x00;void sjjx()/雙漸近線 if(num>=100)num=0;x123=x123+2;if(x123>=32)TR0=0;TH0=(65536-3333

13、3)/256;TL0=(65536-33333)%256;num=0;n=0;x123=0;pic+;yanshi(2400);P1=sjjx1x123;P2=sjjx1x123+1;yanshi(8);P1=0xff;P2=0xff;yanshi(4800);P1=sjjx1x123;P2=sjjx1x123+1;yanshi(8);P1=0xff;P2=0xff; uchar code TIbei1=0xE7,0xFF,0xF7,0xFF,0xF7,0xDF,0x07,0xC0,0xF7,0xDF,0xF7,0xFF,0xE7,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xF7,0

14、xDF,0xF7,0xDF,0x07,0xC0,0xF7,0xDF,0xF7,0xDF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xEF,0xFB,0xEF,0xFC,0x2F,0xFF,0x00,0x00,0xAF,0xFF,0x6F,0xFB,0xFB,0xFD,0xFB,0xFE,0x7B,0xFF,0x1B,0x00,0xE3,0xFF,0x7B,0xFF,0xFB,0xFE,0xFB,0xF9,0xFB,0xFF,0xFF,0xFF,;void TIbei() /TI杯uint a; if(num>=100)num=0;x123+;if(x123>=20) TR0=0;x

15、123=0;num=0;n=0;TH0=(65536-33333)/256;TL0=(65536-33333)%256;pic+; for(a=0;a<64;a=a+2) /顯示 P1=TIbei1a;P2=TIbei1a+1;yanshi(10);P1=0xff;P2=0xff;yanshi(40); void miao()/秒表if(num>=100)num=0;x123=x123+2;t1=t2; /把上次的t2值賦給t1t=n; /把定時(shí)器中斷次數(shù)賦給tn=0; /定時(shí)器中斷次數(shù)清零t2_1=TH0; /提取定時(shí)器中的值t2_2=TL0; /計(jì)算定時(shí)器中的值得大小t2=t2

16、_1*256+t2_2; s1=(uint)(33333*t+t2-t1)*0.00184)*(x123/2); /計(jì)算本次掃描的延遲時(shí)間 /(33333*t+t2-t1)*0.001851852=(33333*t+t2-t1)*0.0000003/0.0000027/60 /0.0000003（計(jì)數(shù)器加一個(gè)數(shù)所需要的時(shí)間） /0.0000027（x=1時(shí)高精度延時(shí)函數(shù)的延時(shí)時(shí)間） /60 （把一圈的時(shí)間平分為60份）uyanshi(s1); /延時(shí)P1=0x00;P2=0x00;yanshi(10);P1=0xff;P2=0xff;if(x123=120)x123=0;n1+;if(n1=1

17、&&x123=20) TR0=0;x123=0;num=0;n=0;TH0=(65536-33333)/256;TL0=(65536-33333)%256;n1=0;pic+;void main()/主函數(shù)/uyanshi(1000);/uyanshi(1000);/delay(1000);/delay(1000);jiance();/開機(jī)檢測(cè)TMOD=0x01;/設(shè)置定時(shí)器的工作方式TH0=(65536-33333)/256;/定時(shí)器賦初值TL0=(65536-33333)%256;EA=1;/開總中斷ET0=1;/開定時(shí)器0EX0=1;/開外部中斷0IT0=1; /設(shè)置外部

18、中斷為下降沿觸發(fā)PT0=1;/設(shè)置定時(shí)器為高優(yōu)先級(jí)P0=0xff;while(1)if(KEY=0)delay(20); /按鍵去抖 if(KEY=0) pic+; while(!KEY);delay(40);while(!KEY);if(pic>10) /畫面切換置1pic=1; if(pic=1) /同心圓畫面判斷txy(); /同心圓pic+; void X0_duan() interrupt 0 /外部中斷0程序 switch(pic) /選擇畫面 case 0:break;/空 case 1:break; /同心圓 case 2:break;/空 case 3:TR0=1;TI

19、bei();break; /TI杯case 4:TR0=0;break;/空case 5:TR0=1;sjjx();break; /雙漸近線 case 6:TR0=0;break;/空case 7:TR0=1;miao();break; /秒表case 8:TR0=0;break;/空case 9:TR0=1;miao();break; /秒表(改變轉(zhuǎn)速后)case 10:TR0=0;break;/空default:break;void T0_time() interrupt 1 /定時(shí)0器程序 TH0=(65536-33333)/256;TL0=(65536-33333)%256;num+;n+;4、 測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果1.程序延時(shí)時(shí)間的測(cè)試高精度延時(shí)函數(shù)void uyanshi(long x) while(x-);u 測(cè)試方法（1） 設(shè)計(jì)測(cè)試程序?yàn)椋?include<reg52.h>void uyanshi(long x) while(x-);void mainuyanshi（10000）;/此處設(shè)置斷點(diǎn)uyanshi（10000）;/此處設(shè)置斷點(diǎn)（2）用keil 4 中的程序調(diào)試設(shè)置斷點(diǎn)，先測(cè)x=10000時(shí)的延時(shí)時(shí)間，在除 以10000就是x=1時(shí)的延時(shí)時(shí)間。u