畢業(yè)設(shè)計(jì)論文范文旋轉(zhuǎn)LED顯示屏

1、 編號(hào) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書題 目： 旋轉(zhuǎn)led顯示屏 院 （系）： 電子工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 學(xué)生姓名： 許釗華 學(xué) 號(hào)： 0400840224 指導(dǎo)教師： 胡鴻志 職 稱： 講 師 題目類型： 理論研究 實(shí)驗(yàn)研究 工程設(shè)計(jì) 工程技術(shù)研究 軟件開發(fā) 2008年 6 月 6日桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告用紙摘 要led顯示屏已廣泛應(yīng)用于廣告、車站、銀行、商場(chǎng)等公共場(chǎng)所，它具有功耗小、壽命長(zhǎng)、色彩好等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在的 led 顯示屏的發(fā)光器件主要采用 led 平板模塊，這種類型的顯示屏主要有兩個(gè)問題有待改進(jìn)：首先是整個(gè)顯示屏全由led 模塊組成，器件數(shù)量多，成本高；另外，由于顯示

2、屏是一個(gè)平面，同時(shí) led 象素點(diǎn)有一定視角限制，使顯示屏的可視范圍被局限到正面某個(gè)范圍之內(nèi)，在應(yīng)用中使顯示屏的信息發(fā)布受到了一定的空間限制。本文給出了一種新型的柱式旋轉(zhuǎn)led顯示屏，以旋轉(zhuǎn)掃描方式代替逐行掃描，可視范圍達(dá)到了360 度，成本大大降低，克服了led平板顯示屏的不足。本文在簡(jiǎn)要介紹旋轉(zhuǎn)led顯示屏工作原理的基礎(chǔ)上，詳細(xì)說明了旋轉(zhuǎn)顯示屏的方案選擇和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及具體硬件電路和軟件設(shè)計(jì)流程。在此基礎(chǔ)上，本文還討論了旋轉(zhuǎn)led顯示屏設(shè)計(jì)中需要注意的一些關(guān)鍵問題，給出了相應(yīng)的解決方案，并提出了一些改進(jìn)和完善本系統(tǒng)的思路和設(shè)想。實(shí)際制作的led旋轉(zhuǎn)顯示屏技術(shù)參數(shù)的測(cè)試結(jié)果，以及實(shí)際的運(yùn)

3、行效果表明，本文設(shè)計(jì)和制作的旋轉(zhuǎn)顯示屏符合設(shè)計(jì)要求，具有一定的創(chuàng)新性和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：led顯示屏；旋轉(zhuǎn)；重心調(diào)節(jié)；nrf401abstractled display has been used widely in advertising, stations, banks, shopping malls and other public locations. it has a lot of advantages, such as low power, long life and nice multicolor. led flat-panel module is used mainly i

4、n the led display devices, which has some issues to be improved. first, the entire led display area makes up of a number of led modules, which results in high cost; secondly, the led display is flat, and then the information promulgated on the led display is restricted by the visual angle of display

5、 self.a novel column revolving led display is introduced in this article, which using revolving scan mode replacing progressive scan, then advances the visual angle to 360 degrees, and reduce the cost greatly. on the base of introducing the working principle briefly, the project choice and system co

6、nfiguration of the revolving led display are shown in this paper, and the hardware and software of the system are introduced in detail. otherwise, some of the design keys of the novel led display are discussed, and some improved steps are given in the paper.the performance and the technical paramete

7、rs measured by metrical instrument show that the system meets the design requirements. therefore, the novel led display has some creative design and applied value by all means.key words：led display, revolving, focus adjusting, nrf401目 錄引言11 系統(tǒng)設(shè)計(jì)21.1系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)21.2 總體設(shè)計(jì)22 方案論證22.1系統(tǒng)供電方案22.2 led驅(qū)動(dòng)芯片選擇32.2

8、.1 led驅(qū)動(dòng)芯片選取原則32.2.2 led驅(qū)動(dòng)芯片接口電路設(shè)計(jì)32.3單片機(jī)其他外圍電路32.3.1通訊模塊選擇32.3.2電機(jī)選擇33 led顯示技術(shù)及系統(tǒng)中的主要芯片43.1 led以及旋轉(zhuǎn)led顯示屏簡(jiǎn)介43.1.1 led 應(yīng)用簡(jiǎn)介43.1.2旋轉(zhuǎn)led顯示屏簡(jiǎn)介53.2 maxim6969 led驅(qū)動(dòng)芯片63.3 at89s52、nrf401無線收發(fā)芯片簡(jiǎn)介83.3.1 at89s52芯片介紹83.3.2 nrf401無線收發(fā)芯片84 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)94.1 各功能實(shí)現(xiàn)原理94.1.1系統(tǒng)供電94.1.2重心調(diào)節(jié)94.2 具體硬件電路實(shí)現(xiàn)104.2.1電源設(shè)計(jì)104.2.2 le

9、d旋轉(zhuǎn)同步設(shè)計(jì)105 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)115.1 系統(tǒng)編程語言和編程工具125.2 軟件總體設(shè)計(jì)135.3 系統(tǒng)各模塊程序的設(shè)計(jì)135.3.1主控機(jī)程序模塊135.3.2從機(jī)程序模塊146 系統(tǒng)調(diào)試156.1元件的焊接和整板測(cè)試156.2系統(tǒng)硬件調(diào)試166.3軟件測(cè)試166.4系統(tǒng)聯(lián)調(diào)177 結(jié)論18謝辭19參考文獻(xiàn)20附錄21 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告用紙 第 31 頁 共28頁引言由于物理學(xué)的重大突破，電子技術(shù)在20世紀(jì)取得了驚人的進(jìn)步。特別是近40年來，電子技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，無論是工業(yè)、農(nóng)業(yè)，還是國防領(lǐng)域都隨之發(fā)生了重大變革，也為技術(shù)創(chuàng)新打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。我們則應(yīng)當(dāng)具備開發(fā)

10、和創(chuàng)新的能力，本文所介紹的旋轉(zhuǎn)led顯示屏就是一個(gè)例子。通過單片機(jī)的應(yīng)用和普通直流電機(jī)的改裝實(shí)現(xiàn)這一功能，通過良好的視覺效果激發(fā)我們對(duì)電子科學(xué)的興趣。柱式旋轉(zhuǎn)led顯示屏是一種新穎的顯示屏，總的來看，成本低是一大優(yōu)點(diǎn)，另外 360 度的可視角度使之非常適合于像大廳和候車室之類的場(chǎng)合。如果能較好的解決顯示亮度問題，可應(yīng)用于室外，尤其是一些廣告塔、樓頂?shù)葓?chǎng)合，是led顯示屏的一個(gè)新品種、發(fā)展的新方向。此類顯示屏如果更進(jìn)一步，解決視頻數(shù)據(jù)的傳輸，則可以做出旋轉(zhuǎn)柱式視頻顯示屏，視頻顯示的控制電路較為成熟，顯示器件只需換為 rgb 陣列即可，這樣應(yīng)用范圍可大大增加。本文所設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)led顯示屏以at89

11、s52單片機(jī)為核心，最大限度的利用單片機(jī)的資源，與led驅(qū)動(dòng)芯片緊密結(jié)合，通過無線收發(fā)芯片控制，實(shí)現(xiàn)顯示功能。本文分為六章，詳細(xì)說明了led旋轉(zhuǎn)屏的原理、設(shè)計(jì)方法、以及設(shè)計(jì)流程。第1章主要介紹系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案；第2章對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案作了較詳細(xì)的論證和介紹。第3章對(duì)led旋轉(zhuǎn)顯示及系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用的主要芯片作了簡(jiǎn)單介紹。其主要是對(duì)max公司led驅(qū)動(dòng)芯片max6969作了一下介紹。第4章詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。本章對(duì)電路的設(shè)計(jì)原理、芯片的選擇和各功能的實(shí)現(xiàn)作了詳細(xì)的介紹。第5章詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方案及系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)。第6章講解系統(tǒng)的調(diào)試過程和實(shí)現(xiàn)的主要功能。對(duì)系統(tǒng)軟、硬件調(diào)試和調(diào)試中遇到的問

12、題作了說明，并對(duì)各功能進(jìn)行了測(cè)試和分析。1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)本設(shè)計(jì)要求進(jìn)行旋轉(zhuǎn)led顯示屏的研究和設(shè)計(jì)。系統(tǒng)以mcs-51系列單片機(jī)作為核心控制器件，通過控制電機(jī)保持一定的速度穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)單排led旋轉(zhuǎn)，形成掃描顯示屏；單片機(jī)根據(jù)led旋轉(zhuǎn)的速度，控制led發(fā)光或熄滅，在視覺上形成平面圖形點(diǎn)陣的顯示效果。1.2總體設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)led顯示屏的系統(tǒng)總框圖，如圖1.1所示。系統(tǒng)由6個(gè)部分組成：系統(tǒng)供電模塊、數(shù)據(jù)處理與控制單元、顯示單元、通訊單元和鍵盤輸入單元。其中，led顯示由單片機(jī)和ma6969大電流led控制器共同控制，鍵盤則用來實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的功能，系統(tǒng)供電是通過從電機(jī)中心引出，然后通

13、過整流濾波，給系統(tǒng)供電。用戶可以通過按鍵輸入命令到主單片機(jī)，并將命令通過串口無線傳輸?shù)綇膯纹瑱C(jī)，再由從單片機(jī)對(duì)命令進(jìn)行譯碼由ma6969大電流led控制器控制led的循環(huán)顯示。系統(tǒng)中，主單片機(jī)負(fù)責(zé)人機(jī)界面的交互，從單片機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)主機(jī)命令的翻譯，利于系統(tǒng)的改進(jìn)和更新。led驅(qū)動(dòng)模塊max6969微控制器at89s52鍵盤輸入微控制器at89s52led陣列nrf401無線收發(fā)器nrf401無線收發(fā)器圖1.1 系統(tǒng)總框圖2 方案論證2.1 系統(tǒng)供電方案方案1：采用固定電池供電。即在電路板是直接附帶一個(gè)蓄電池，為系統(tǒng)供電。這種供電方式比較簡(jiǎn)單。但是，有兩個(gè)問題難以解決。首先，高亮度led的功耗比較大，

14、而電池的蓄電量有限，這就難以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)作；其二，由于電池的體積和重量比較大，若固定在板子上，電量用完后，難以替換。若不固定，在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候可能會(huì)甩出去，引起安全隱患。同時(shí)，也增加了旋轉(zhuǎn)重心的調(diào)節(jié)的難度。故不采用此方法。 方案2：采用電刷供電。即在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，手工增加一個(gè)電刷，通過電刷為系統(tǒng)供電。此方法能夠讓系統(tǒng)長(zhǎng)期供電，但是由于增加了電刷，電機(jī)的摩擦增大，勢(shì)必會(huì)使系統(tǒng)的功耗增加。故不采用此方法。方案3：從電機(jī)轉(zhuǎn)子中引出電源線，為系統(tǒng)供電。此方法直接在電機(jī)的轉(zhuǎn)子中引出電源線，通過整流濾波后，可以作為系統(tǒng)供電，同時(shí)也可以作為系統(tǒng)控制時(shí)序的中斷源。此方法容易實(shí)現(xiàn)，并且一舉兩得，因此選用。2

15、.2 led驅(qū)動(dòng)芯片選擇2.2.1 led驅(qū)動(dòng)芯片選取原則led驅(qū)動(dòng)芯片關(guān)鍵的指標(biāo)之一輸出功率的大小。led的亮度直接決定了顯示屏的可見范圍。采用大電流驅(qū)動(dòng)芯片，使得可視距離更遠(yuǎn)。高功耗，同時(shí)意味著芯片的能夠良好的散熱。led驅(qū)動(dòng)芯片的另一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)是工作頻率，即工作的速度。為了能夠更清晰的顯示字體和圖像，芯片的工作速度是不可忽視的。芯片必須能夠快速響應(yīng)和編碼輸出。max6969串行接口led驅(qū)動(dòng)器提供16個(gè)漏極開路、恒流吸收、額定5.5v led 驅(qū)動(dòng)器輸出。max6969采用3v至5.5v 電源供電。采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)移位寄存器加鎖存器形式的串行接口。數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)輸入din和時(shí)鐘輸入clk移入驅(qū)

16、動(dòng)器的16位移位寄存器。采用高效散熱的24引腳封裝。2.2.2 led驅(qū)動(dòng)芯片接口電路設(shè)計(jì)方案1：采用數(shù)字信號(hào)處理單片機(jī)msp430和led驅(qū)動(dòng)芯片接口，由于msp430速度比較快，有較強(qiáng)的運(yùn)算能力，大大提高了計(jì)算調(diào)整led顯示的時(shí)間的模糊算法的時(shí)間，并且能夠快速的對(duì)通訊數(shù)據(jù)進(jìn)行crc校驗(yàn)，減少了程序的復(fù)雜程度。方案2：采用單片機(jī)at89s52與led驅(qū)動(dòng)芯片max6969接口， at89s52邏輯能力較強(qiáng)但速度比較慢，價(jià)格相對(duì)比較便宜，但工作量要比方案1大的多。綜合考慮價(jià)格、元件是否容易購買等因素，在此設(shè)計(jì)中選用方案2。2.3 單片機(jī)其他外圍電路2.3.1通訊模塊選擇方案1：使用采用紅外通訊

17、，電路簡(jiǎn)單，但紅外通訊需要大量的編碼、譯碼，程序設(shè)計(jì)復(fù)雜，且由于at89s52速度比較慢，在短時(shí)間難以做太多的運(yùn)算，故不采用此方法。方案2：使用數(shù)字載波無線通訊。電路比較簡(jiǎn)單，使用方法也簡(jiǎn)單，只需把數(shù)據(jù)送到串口，就可以立即發(fā)送，無需進(jìn)行初始化，不需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行曼切斯特編碼，具有半雙工的通訊功能，并且有兩個(gè)通訊頻道，受外界影響較小。在處理器運(yùn)算速度相對(duì)比較慢的情況下，采用此方法。2.3.2電機(jī)選擇方案1：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2：采用普通的電機(jī)。此方案

18、不占用單片機(jī)i/o口，節(jié)省單片機(jī)資源，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2。3 led顯示技術(shù)及系統(tǒng)中的主要芯片3.1 led以及旋轉(zhuǎn)led顯示屏簡(jiǎn)介3.1.1led 應(yīng)用簡(jiǎn)介led(light emitting diode)是發(fā)光二極管的英文縮寫，它是一種電致發(fā)光器件。目前，led產(chǎn)業(yè)已經(jīng)走過了它的發(fā)展初期和中期，普通led的應(yīng)用已經(jīng)成為過去，高亮度led的使用也已無需著力推廣。另外，中小功率超高亮lde亦已誕生，并正在以極快的速度走向應(yīng)用。顯示方面，led被廣泛應(yīng)用于電子電器

19、、工業(yè)設(shè)備等各類產(chǎn)品的狀態(tài)性能顯(指)示，也被越來越多地制作成多媒體平板顯示屏、交通信號(hào)燈等等。led的應(yīng)用雖然已經(jīng)具有了很廣的范圍、很大的規(guī)模，但是,由于led擁有很多社會(huì)應(yīng)用所需的優(yōu)點(diǎn)、相關(guān)技術(shù)也有很大的發(fā)展空間，因此，led有著更為美好的前景。目前技術(shù)條件下，led已經(jīng)顯示出了眾多的優(yōu)點(diǎn)與傳統(tǒng)的顯示媒介相比，有以下特點(diǎn)：一是壽命超長(zhǎng)，業(yè)內(nèi)公認(rèn)的平均值達(dá)10萬小時(shí)，可期望目標(biāo)將會(huì)達(dá)到25萬小時(shí)；二是色彩豐富，led已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了多個(gè)波長(zhǎng)的單基色，有紅、琥珀黃、黃、綠、藍(lán)等，基本滿足了應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ed色彩的要求，隨著更多新材料的開發(fā)，還會(huì)實(shí)現(xiàn)更多的基色及至全彩色；三，穩(wěn)定可靠，在led的壽命期內(nèi)

20、，led差不多都能穩(wěn)定的工作，維護(hù)工作量極小；四，電氣安全性高，led一般工作在低電壓(6-24v)、小電流(10-20ma)情況下，屬弱電級(jí)工作器件，有較好的電氣安全性能；五，節(jié)能環(huán)保效率高，在同等亮度下，led的耗電僅為普通白熾燈的1/10，而且不存在有害金屬汞污染等問題，符合社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)；六，應(yīng)用靈活性好，led可進(jìn)行低壓供電，也可110v/220v電源供電，加上單粒led的體積小(芯片更小)，只用3-5平方毫米，大大方便了工程應(yīng)用；七，受控制能力強(qiáng)，現(xiàn)有的技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)led的亮度、灰度、動(dòng)態(tài)顯示，分布控制等，是其它發(fā)光裝置無可比擬的；八，抗震性能優(yōu)越，led的堅(jiān)固、耐震、耐沖擊性能

21、，超過了目前所有其它類型的電光源產(chǎn)品；九，響應(yīng)速度快，led的響應(yīng)速度在毫秒級(jí)，可以自如有效地應(yīng)用于顯示屏、汽車剎車燈、相機(jī)閃光燈等；十，顯色性能良好，白色led目前的顯色指數(shù)ra達(dá)到了70以上，色溫范圍從3600k到11000k(隨熒光粉不同而變)，而且已經(jīng)獲得了實(shí)驗(yàn)室提高的方案；另外還有亮度高、無干擾、方向性好等等也是十分有用的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，led產(chǎn)業(yè)內(nèi)還有不少問題需要從根本加以解決?；胁皇重S富，理想的目標(biāo)是可見光波段實(shí)現(xiàn)全覆蓋，最好能達(dá)到自然光的水平；顯色性仍顯不高，理想水平是黑體相同，即達(dá)到ra=100；亮度需要有效地提高，包括發(fā)光效率的兩個(gè)方面(內(nèi)量子效率和光輸出效率)和功率的提

22、高；另外還有體積、成本、專用集成電路、驅(qū)動(dòng)器、“冷光”感等問題?？v觀led的發(fā)展，我們不難發(fā)現(xiàn)，led產(chǎn)業(yè)的發(fā)展極大地緣于技術(shù)的進(jìn)步，而技術(shù)進(jìn)步的動(dòng)力則是來自于應(yīng)用的需求，亮度的提高、基色的豐富、功率的增加等等無不如此?？梢酝葡耄磥淼膌ed產(chǎn)業(yè)，一定會(huì)根據(jù)應(yīng)用的要求，在亮度、功率、基色等技術(shù)方面進(jìn)一步突破，使不同類型的led更加廣泛地被使用，并且還會(huì)逐步地建立起各自相對(duì)獨(dú)立的應(yīng)用領(lǐng)域，從而步入led細(xì)分時(shí)代，我們有理由相信，亮飾、照明、顯示將會(huì)首先獨(dú)立出來，形成led應(yīng)用的專門領(lǐng)域。當(dāng)然,從技術(shù)關(guān)聯(lián)角度看，未來的led產(chǎn)業(yè)會(huì)像一棵樹，細(xì)分出來的專門領(lǐng)域，其源頭仍會(huì)統(tǒng)一在芯片材料的生產(chǎn)上，不同

23、領(lǐng)域的led應(yīng)用會(huì)得到不同技術(shù)支持。3.1.2旋轉(zhuǎn)led顯示屏簡(jiǎn)介led顯示屏已廣泛應(yīng)用于廣告、車站、銀行、商場(chǎng)等公共場(chǎng)所。它具有功耗小、壽命長(zhǎng)、色彩好等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在的 led 顯示屏的發(fā)光器件主要采用 led 平板模塊，室內(nèi)顯示屏主要采用 16 行循環(huán)掃描的方法，即每16 行為一個(gè)單元，在每一幀中, 逐次每行亮十六分之一秒的時(shí)間，由于幀頻一般大于 60hz，我們并不覺察到掃描，而認(rèn)為是一幅穩(wěn)定的圖像。這種類型的顯示屏有兩個(gè)問題有待改進(jìn)：第一、顯示屏整個(gè)面積全由led 模塊組成，器件數(shù)量多，成本高；第二、由于顯示屏是一個(gè)平面，而且 led 象素點(diǎn)有一定視角限制，使顯示屏的可視范圍被局限到正面某個(gè)

24、范圍之內(nèi)，在應(yīng)用中使顯示屏的信息發(fā)布受到了空間的限制。新型的旋轉(zhuǎn)柱式顯示屏，克服了以上兩個(gè)不足，以機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)掃描方式代替逐行掃描，成本大大降低，可視范圍做到了360 度。本文介紹了它的顯示原理，系統(tǒng)組成，指出了設(shè)計(jì)中要注意的幾個(gè)核心問題，并提出了一些新的發(fā)展方向。旋轉(zhuǎn)掃描的原理：由于人眼具有視覺暫留的特性，當(dāng)畫面以一定速率刷新時(shí)，我們看到的就是連續(xù)的圖像，電視機(jī)顯示采用逐點(diǎn)掃描方式，每秒鐘要刷新畫面 50 場(chǎng)(25 幀),而在人眼中則是一幅完整的畫面，傳統(tǒng) led 顯示屏一般采用 1/16 掃描，16 行進(jìn)行逐行循環(huán)點(diǎn)亮，由于刷新速率足夠大，看到的也是一幅穩(wěn)定的畫面。它的原理示意如圖3. 1 所

25、示，其中(a) (b) (c) (d) (e) 分別是不同時(shí)刻的顯示狀態(tài)，(f)為人眼看到的完整畫面“3”。在這種led顯示屏中，采用的是逐行換位下移點(diǎn)亮器件的掃描方式，每一行都必須有l(wèi)ed顯示器件，這就使顯示屏的成本偏大。圖3.1 傳統(tǒng)led顯示屏的顯示原理圖旋轉(zhuǎn)掃描方式顯示器只有一列，由電機(jī)帶動(dòng)它進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，運(yùn)行到某一位置時(shí)就顯示該位置的狀態(tài)，到下一位置后又顯示下一位置的狀態(tài)，即一列顯示器件要完成全部圖像的顯示，掃描過程由機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)更換位置來實(shí)現(xiàn).其顯示原理如圖3.2所示。圖中a)b)c)是 圖3.2 旋轉(zhuǎn)柱式顯示屏的顯示原理圖不同時(shí)刻的顯示狀態(tài)，d)是人眼看到的完整畫面“3”。由于旋轉(zhuǎn)掃描成

26、像不是平面，而是一個(gè)柱面，所以稱之為旋轉(zhuǎn)柱式顯示屏，其觀看視角是360°。3.2 maxim6969 led驅(qū)動(dòng)芯片maxim6969是maxim公司采用先進(jìn)的技術(shù)生產(chǎn)的具有高集成度的電路器件。max6969串行接口led驅(qū)動(dòng)器提供16個(gè)漏極開路、恒流吸收、額定5.5v led 驅(qū)動(dòng)器輸出。max6969采用3v至5.5v 電源供電。max6969電源和led電源能以任意順序上電。所有恒流輸出均由一個(gè)外部電阻設(shè)置，每路高達(dá)55ma。max6969采用25mb、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4線串口控制。max6969采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)移位寄存器加鎖存器形式的串行接口。數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)輸入din和時(shí)鐘輸入clk移入驅(qū)

27、動(dòng)器的16位移位寄存器。16個(gè)時(shí)鐘周期后，輸入數(shù)據(jù)出現(xiàn)在輸出dout，此工作模式可實(shí)現(xiàn)多個(gè)max6969級(jí)聯(lián)。鎖存使能輸入le將移位寄存器的16位數(shù)據(jù)裝入16位輸出鎖存器，以決定各個(gè)led的開關(guān)。輸出使能輸入oe控制所有16個(gè)輸出的開關(guān)，其快速響應(yīng)特性適合作為控制led亮度的pwm輸入。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.3所示：圖3.3 maxim6969的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖max6969工作時(shí)序圖如下：max6969的串口為4線串口，使用4路輸入(din、clk、le和oe) 和1路數(shù)據(jù)輸出(dout)。該接口用于向max6969寫入顯示數(shù)據(jù)。串口數(shù)據(jù)字長(zhǎng)為16位，即d0d15。見上圖。五個(gè)接口引腳的功能如下所述。

28、din是串行數(shù)據(jù)輸入，在clk信號(hào)的上升沿進(jìn)行采樣時(shí)必須保持穩(wěn)定。數(shù)據(jù)移入時(shí)，首先移入msb。即首先同步輸入數(shù)據(jù)位d15，然后依次輸入其它15位數(shù)據(jù)，到lsb位d0結(jié)束。clk是串行時(shí)鐘輸入，在其上升沿將數(shù)據(jù)通過din移入max6969的16位移位寄存器。le是max6969鎖存器的裝載輸入。le為高電平時(shí)(透明傳輸鎖存器)，數(shù)據(jù)由max6969的16位移位寄存器傳輸至16位鎖存器，并在le下降沿鎖存數(shù)據(jù)(圖3.4)。圖3.4 maxim6969控制時(shí)序圖第四個(gè)輸入為輸出驅(qū)動(dòng)器提供輸出使能控制。oe為高電平時(shí)強(qiáng)制輸出out0out15為高阻態(tài)，并且不會(huì)改變輸出鎖存器的內(nèi)容，為低電平時(shí)則使能輸出

29、out0out15，以反映輸出鎖存器的狀態(tài)。oe獨(dú)立于串口工作。無論oe為何狀態(tài)，數(shù)據(jù)都可移入串口移位寄存器并鎖存。dout是串行數(shù)據(jù)輸出，在clk的上升沿將數(shù)據(jù)從max6969的16位移位寄存器移出。din輸入端的數(shù)據(jù)移入移位寄存器，并在16個(gè)時(shí)鐘周期后出現(xiàn)在dout端。3.3 at89s52、nrf401無線收發(fā)芯片簡(jiǎn)介3.3.1 at89s52芯片介紹at89s52是一個(gè)低功耗，高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes isp(in-system programmable)的可反復(fù)擦寫10000次的flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，

30、兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)及80c51腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和isp flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的at89s52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。 at89s52具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，8k bytes flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(ram32)，外部雙向輸入/輸出(i/o)口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 此外，at89s52設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0hz并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，cpu暫停工作，而ram定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外

31、中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存ram的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有pdip、tqfp和plcc等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。3.3.2 nrf401無線收發(fā)芯片nrf401是一個(gè)為433mhz ism 頻段設(shè)計(jì)的真正單片uhf 無線收發(fā)芯片 它采用fsk調(diào)制解調(diào)技術(shù)nrf401，最高工作速率可以達(dá)到20k ，發(fā)射功率可以調(diào)整 最大發(fā)射功率是+10dbm天線接口設(shè)計(jì)為差分天線以便于使用低成本的pcb 天線 nrf401 還具有待機(jī)模式這樣可以更省電和高效 nrf401 的工作電壓范圍可以從2.7-5v。nrf401滿足歐州電信工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(

32、etsi)en300 200-1v1.2.1。其具體參數(shù)和內(nèi)部構(gòu)造如下圖3.6所示：圖3.6 nrf401具體參數(shù)4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1 各功能實(shí)現(xiàn)原理4.1.1系統(tǒng)供電(1) 為了使系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作，必須解決系統(tǒng)的供電問題。通過對(duì)電機(jī)進(jìn)行改裝，引出電源線，并通過整流、濾波、穩(wěn)壓得到系統(tǒng)供電電源。(2) 實(shí)現(xiàn)方法：主要通過電機(jī)的改裝。電機(jī)的改裝： atnt&m 電路的供電和led的定位是本制作的一個(gè)難點(diǎn)。裝在電機(jī)上的電路始終在高速旋轉(zhuǎn)，無法使用通常的方法來給電路供電。但可以通過對(duì)電機(jī)的改造來解決。一般的直流電機(jī)是線圈作為轉(zhuǎn)子，而永磁體作為定子的。它是通過電刷來實(shí)現(xiàn)給線圈供電的，而

33、且直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)需要交變的電流，這是由固定在轉(zhuǎn)子軸上的換向器來巧妙的實(shí)現(xiàn)直流變?yōu)榻涣鞯?。本設(shè)計(jì)的電路是固定在電機(jī)的轉(zhuǎn)子上的，它和轉(zhuǎn)子是保持相對(duì)靜止的。因此，可以從電機(jī)的轉(zhuǎn)子中取得電源。方法很簡(jiǎn)單，也就是從電機(jī)的換向器上用漆包線把電引到電路板上，經(jīng)整流、濾波后給單片機(jī)電路供電。換向器上的每個(gè)電極什么時(shí)候變化，是和電機(jī)轉(zhuǎn)子的位子有關(guān)的，可以使用其中的一路信號(hào)來給led顯示的起始位置定位。 =pjv08  具體改裝過程如下： nr6:/*x   1) 拆開電機(jī)，注意拆的時(shí)候別弄壞了電機(jī)的電刷；2) 小心地從電機(jī)換向器上的三個(gè)電極引出三條漆包線；3) 取下電機(jī)外殼的含油軸承；4)

34、在軸承的圓片上面鉆了幾個(gè)小孔，把那三條漆包線從小孔里穿出來。從而可以用來保護(hù)漆包線在轉(zhuǎn)子和定子結(jié)合出的安全。(注意：替代上去的部分是和轉(zhuǎn)子保持固定，和外殼之間是可以旋轉(zhuǎn)的)。 u,pau0:a  5) 組裝回整個(gè)電機(jī)，電機(jī)改裝至此結(jié)束。 k!l;vi  4.1.2重心調(diào)節(jié)重心調(diào)節(jié)是最困難的一個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)。旋轉(zhuǎn)的重心直接關(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定的運(yùn)行，以及安全性問題。旋轉(zhuǎn)的重心如果不在轉(zhuǎn)軸上的話，在高速的旋轉(zhuǎn)中，會(huì)產(chǎn)生劇烈的抖動(dòng)，在巨大的離心力下，會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)分解，產(chǎn)生安全隱患。所以，重心調(diào)節(jié)是必須解決的問題。下面介紹重心調(diào)節(jié)的方法。首先是電路板的外觀設(shè)置。根據(jù)物理質(zhì)心計(jì)算方法，可知道

35、，均勻的圓盤的重心就在圓盤的中心。但是，由于電子器件的封裝，重量都是不同的，圓盤電路板的重心是不均勻分布的，比較難調(diào)節(jié)，故不采用這種方法。根據(jù)杠桿原理，當(dāng)支點(diǎn)兩端的物體的質(zhì)量與力距乘積相等時(shí)，杠桿就處于平衡。因此我采用了長(zhǎng)條方型的電路板結(jié)構(gòu)。m2m1l2l1圖4.1 杠桿原理示意圖如上圖4.1所示，只要m1*l1 = m2*l2時(shí)，在布pcb的同時(shí)，只要通過簡(jiǎn)單的測(cè)量和計(jì)算便可以使得杠桿處于平衡。4.2 具體硬件電路實(shí)現(xiàn)4.2.1電源設(shè)計(jì)電機(jī)輸出由于電源是從電機(jī)中引出來的，所以需要通過整流、濾波才能為系統(tǒng)供電。如圖4.2所示為具體的設(shè)計(jì)電路。圖4.2 整流電路圖穩(wěn)壓輸入圖4.3 穩(wěn)壓電路4.2

36、.2 led旋轉(zhuǎn)同步設(shè)計(jì)該電路分為兩個(gè)部分：1) 中斷系統(tǒng)采用中斷是為了更有效的利用單片機(jī)內(nèi)部資源。為了能夠連續(xù)的顯示文字和圖象，本文采用了外部中斷的方法，即在外部中斷的時(shí)候，計(jì)算和調(diào)整顯示文字和圖象的時(shí)間。為了得到可靠的外部中斷源，有兩種方法。其一，如圖4.4所示：圖4.4 采用光感的外部中斷電路但是，這種方法功耗相對(duì)比較大，而且成本比較高。為了減少制作成本，通過比較，有個(gè)更好的方法。因?yàn)殡姍C(jī)是三相的，帶電刷轉(zhuǎn)動(dòng)的，即每轉(zhuǎn)一周，三個(gè)電刷會(huì)得到從高到低，又從低到高的邏輯電平狀態(tài)。因此可以從中引出一條線來作為外部中斷源，這個(gè)方法簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)，其具體的電路如圖4.5：圖4.5 簡(jiǎn)單的外部中斷電路圖

37、該方法利用電刷在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的電平變化，通過一個(gè)三極管s8050轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字邏輯電平，解決了外部中斷的問題，電路簡(jiǎn)單，可靠性高。2) led驅(qū)動(dòng)電路。本文采用了maxin公司的max6969大電流led驅(qū)動(dòng)芯片，其外部接口電路非常簡(jiǎn)單。如下圖：(圖上的out0到out15通過一個(gè)100電阻接到led上)。圖4.6 max6969驅(qū)動(dòng)電路下面簡(jiǎn)單的計(jì)算一下這個(gè)電路的功耗。max6969led驅(qū)動(dòng)電流的大小是由一個(gè)外部電阻決定的。在本電路中，這個(gè)電阻rset取360。 rset = 18000 / iout (4-1)因此 iout = 18000/360 = 50 ma (4-2)其

38、功耗計(jì)算如下： pd = (v+ x i+) + (vout x duty x iout x n) (4-3)其中：v+ = 供電電壓i+ = n路輸出吸收iout led驅(qū)動(dòng)電流時(shí)的電源工作電流duty = 加至oe端的pwm信號(hào)占空比n = 同時(shí)用來驅(qū)動(dòng)led的max6969輸出端口數(shù)(最大值為16)vout = max6969驅(qū)動(dòng)負(fù)載led時(shí)端口的輸出電壓iout = 由rset設(shè)定的led驅(qū)動(dòng)電流pd = 功耗，如果電流單位為ma，其單位為mwiout = 50ma，n = 16，duty = 1，vout = 2v pd =（5v*50ma）+(2v*1*50ma*16) = 1.8

39、50w (4-4)5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1 系統(tǒng)編程語言和編程工具在單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)中，匯編語言作為傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)的編程語言，己經(jīng)不能滿足實(shí)際需要，高級(jí)語言被逐漸引入，c語言就是其中之一。c語言是一種通用的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言，它既有高級(jí)語言的各種特征，又能直接操作系統(tǒng)硬件。對(duì)于大多數(shù)s系列單片機(jī)，使用c語言與使用匯編語言相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1) 不需要了解處理器的指令集，也不必了解存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。(2) 寄存器分配和尋址方式由編譯器進(jìn)行管理。(3) 指定操作的變量選擇組合提高了程序的可讀性。(4) 可使用與人的思維更相近的關(guān)鍵字和操作函數(shù)。(5) 程序的開發(fā)和調(diào)試時(shí)間大大縮短。(6) c語言中

40、的庫文件提供了許多標(biāo)準(zhǔn)的例程。(7) 可實(shí)現(xiàn)模塊化編程技術(shù)，從而可將己編制好的程序加入到新程序中。(8) c語言可移植性好且非常普及。8051系列單片機(jī)作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)地位，從80年代開始就有了51單片機(jī)的c語言編譯器。c語言可以調(diào)用匯編語言的子程序或子函數(shù)。因本系統(tǒng)界面比較龐大，控制較多且單片機(jī)的工作時(shí)序沒有嚴(yán)格要求，故在本系統(tǒng)中，單片機(jī)程序采用c語言編寫。5.2 軟件總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)監(jiān)控程序是控制單片機(jī)系統(tǒng)按照預(yù)定操作方式運(yùn)轉(zhuǎn)的程序，是整個(gè)系統(tǒng)程序的框架。在本系統(tǒng)中，單片機(jī)的主要任務(wù)是用來顯示和操作者按下不同的按鍵后，執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)，各個(gè)任務(wù)執(zhí)行的先后順序取決于鍵碼。根據(jù)這樣的功能和操作方法，程序

41、總體結(jié)構(gòu)采用鍵碼分析作業(yè)調(diào)度型，即作業(yè)調(diào)度完全服從操作者的意圖，操作者通過鍵盤發(fā)出作業(yè)調(diào)度命令，監(jiān)控程序接收到控制命令后，通過分析啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的作業(yè)。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)的方法，它是把一個(gè)功能完整的較大的程序分解為若干個(gè)功能相對(duì)獨(dú)立的較小的程序模塊，對(duì)各個(gè)程序模塊分別進(jìn)行設(shè)計(jì)、編程和調(diào)試，最后把各個(gè)調(diào)試好的程序模塊聯(lián)成一個(gè)大的程序。模塊化程序設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是單個(gè)功能明確設(shè)計(jì)和調(diào)試比較方便、容易完成。一個(gè)模塊可以為多個(gè)程序所共享。模塊化編程的具體體現(xiàn)是把各個(gè)功能相對(duì)獨(dú)立的模塊作為子函數(shù)，主程序是一個(gè)不斷循環(huán)檢測(cè)結(jié)構(gòu)。當(dāng)系統(tǒng)上電自檢、初始化后，進(jìn)入信號(hào)輸出的循環(huán)，并自動(dòng)查詢面板按鍵的狀態(tài)，以檢測(cè)用

42、戶可能輸入的指令，確定程序?qū)⒁獔?zhí)行的功能。本系統(tǒng)軟件由主監(jiān)控程序模塊、命令翻譯模塊、信號(hào)產(chǎn)生模塊、人機(jī)交互模塊構(gòu)成。其中主監(jiān)控程序是系統(tǒng)軟件的主程序，是整個(gè)系統(tǒng)軟件的核心，上電復(fù)位后系統(tǒng)首先進(jìn)入監(jiān)控主程序。它的任務(wù)是識(shí)別命令、發(fā)送命令，起著引導(dǎo)儀器進(jìn)入正常工作狀態(tài)，協(xié)調(diào)各部分軟件有條不紊地工作的重要作用。5.3 系統(tǒng)各模塊程序的設(shè)計(jì)5.3.1 主控機(jī)程序模塊首先，對(duì)單片機(jī)串口初始化，設(shè)置波特率為2400bit/s，以及nrf401初始化設(shè)置，因?yàn)閚rf401是半雙工的無線通訊，所以初始設(shè)置為發(fā)射狀態(tài)，選擇通信頻道1。然后，調(diào)用鍵盤函數(shù)讀取鍵盤狀態(tài)，通過讀取鍵盤狀態(tài)，獲得要發(fā)送的控制數(shù)字指令，通

43、過crc檢驗(yàn)轉(zhuǎn)換成數(shù)字命令，從串口通過nrf401把命令發(fā)送出去。判斷按鍵狀態(tài)通過串口把數(shù)據(jù)命令發(fā)送出去crc檢驗(yàn)碼的轉(zhuǎn)換開始nrf401初始化串口初始化判斷是否有按鍵 按下noyes 圖5.1 主機(jī)控制程序流程圖5.3.2 從機(jī)程序模塊 從機(jī)的程序開始，對(duì)nrf401、串口、max6969以及中斷進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入默認(rèn)的中文顯示模式，等待中斷。因?yàn)?6陣列每個(gè)點(diǎn)顯示的時(shí)間是由定時(shí)器確定的，但是，電機(jī)的轉(zhuǎn)速，一開始都是不確定的。所以，一開始顯示的不怎么正確。等到進(jìn)入中斷以后，通過自適應(yīng)算法，逐漸對(duì)計(jì)時(shí)器的初始值進(jìn)行調(diào)整，過一定時(shí)間后，顯示就正常了。進(jìn)入中斷后，通過對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，實(shí)現(xiàn)文

44、字和數(shù)字顯示的切換。下面簡(jiǎn)單說下，自適應(yīng)算法的實(shí)現(xiàn)過程。首先，把假設(shè)旋轉(zhuǎn)一周顯示的點(diǎn)陣數(shù)為16*128。那就意味著旋轉(zhuǎn)一周需要顯示的點(diǎn)數(shù)為128個(gè)。由于電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生的中斷次數(shù)為3次。那么每次外部中斷發(fā)生時(shí)，應(yīng)該掃描的點(diǎn)數(shù)為43個(gè)。在這里我設(shè)計(jì)為45個(gè)。也就是外部中斷產(chǎn)生時(shí)，定時(shí)器應(yīng)該產(chǎn)生的中斷次數(shù)為45次(也就是掃描45個(gè)點(diǎn))。當(dāng)進(jìn)入外部中斷時(shí)，通過判斷計(jì)時(shí)的中斷次數(shù)來重新調(diào)整計(jì)時(shí)器的值，如果定時(shí)器中斷次數(shù)大于45，表明led顯示一個(gè)點(diǎn)的時(shí)間太短(圖象或者文字寬度減少)，應(yīng)該適當(dāng)?shù)?gt;45接收并判斷更新命令緩沖區(qū)定時(shí)器中斷次數(shù)count=45？延長(zhǎng)定時(shí)器定時(shí)時(shí)間中斷返回開始nrf401

45、初始化，串口初始化，max6969初始化，中斷初始化等待中斷t0中斷根據(jù)主控命令執(zhí)行操作顯示文字顯示數(shù)字中斷返回外部中斷<45=45增加定時(shí)器定時(shí)時(shí)間計(jì)算t0中斷的變量count加1圖5.2 從機(jī)控制程序流程圖延長(zhǎng)定時(shí)器定時(shí)時(shí)間；若定時(shí)器中斷次數(shù)小于45，表明led顯示一個(gè)點(diǎn)的時(shí)間過長(zhǎng)，應(yīng)該適當(dāng)減少定時(shí)器定時(shí)時(shí)間。通過對(duì)定時(shí)器定時(shí)時(shí)間的不斷調(diào)整(也就是調(diào)整led顯示每一個(gè)點(diǎn)的時(shí)間)，從而達(dá)到穩(wěn)定的顯示。這種方法只需在軟件上進(jìn)行修改、調(diào)試，即使電機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生了改變，也能夠正確的顯示文字或圖象。6 系統(tǒng)調(diào)試在前面幾章中，我們?cè)敿?xì)討論了led旋轉(zhuǎn)顯示屏的軟件、硬件設(shè)計(jì)，要系統(tǒng)真正運(yùn)行起來并達(dá)到

46、預(yù)期的指標(biāo)和功能，進(jìn)行調(diào)試是必不可少的。6.1 元件的焊接和整板測(cè)試(1) 元件焊接焊接前對(duì)電阻、電容的量值要進(jìn)行測(cè)量、篩選，選擇與電路中參數(shù)值最接近的元件。芯片選擇時(shí)要注意封裝。本系統(tǒng)中元件全部都是直插式的。(2) 整板測(cè)試整板測(cè)試是在元件焊接完成但未加電前對(duì)電路板進(jìn)行的檢查。該過程是系統(tǒng)上電前的檢查工作，需要對(duì)每個(gè)器件逐個(gè)引腳進(jìn)行檢查，一方面是檢查有沒有引腳虛焊或與其他信號(hào)線短路，另一方面是對(duì)器件引腳功能的再檢查，查看設(shè)計(jì)是否正確。整板測(cè)試可以按照先電源和地，再逐個(gè)器件引腳的順序測(cè)試。(3) 上電功能測(cè)試上電測(cè)試是調(diào)試的關(guān)鍵部分，按照系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的模塊化思想，應(yīng)該分模塊測(cè)試系統(tǒng)。首先還是應(yīng)

47、該測(cè)試電源部分，系統(tǒng)上電以后，測(cè)試各個(gè)電源端口和器件的電源部分是否工作正常，同時(shí)應(yīng)注意系統(tǒng)中有無器件過熱情況，如果有的話，可能是相應(yīng)的器件損壞或電路中有短路，需要處理之后再加電。如果沒有問題，則可以進(jìn)行功能的檢測(cè)。6.2 系統(tǒng)硬件調(diào)試由于系統(tǒng)硬件較復(fù)雜，硬件電路裝配、焊接完成后，可能不能正常工作。為了方便調(diào)試，采用分塊調(diào)試的方法。電路由多個(gè)模塊組成，電源模塊、復(fù)位電路、輸入輸出接口電路、下載接口電路等。單片機(jī)處理器是系統(tǒng)的靈魂，所以先對(duì)單片機(jī)進(jìn)行檢測(cè)調(diào)試。首先，利用下載口檢測(cè)單片機(jī)，如果檢測(cè)不到，問題一般是單片機(jī)的復(fù)位電路、下載口、以及晶振。分別對(duì)這三個(gè)端口進(jìn)行檢測(cè)，基本都可以解決問題。其次，

48、對(duì)從機(jī)的max6969芯片進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)芯片的電源連接情況，使能控制端的情況。這些問題都解決以后，就可以進(jìn)行軟件測(cè)試了。6.3 軟件測(cè)試硬件測(cè)試完成以后，軟件測(cè)試就非常重要了。系統(tǒng)軟件調(diào)試時(shí)也要分模塊來進(jìn)行調(diào)試，這樣才能使進(jìn)程有條不紊的進(jìn)行下去，而不至于出現(xiàn)混亂。首先，調(diào)試max6969led驅(qū)動(dòng)芯片。通過參閱有關(guān)資料，詳細(xì)了解芯片的參數(shù)，以及控制方法，調(diào)試起來就方便多了。上電后，發(fā)現(xiàn)led并沒有顯示。利用萬用表測(cè)量輸出端口的電壓發(fā)現(xiàn)，電壓幾乎為零。通過查閱資料，max6969的使能控制端oe，當(dāng)oe = 1時(shí)，max6969輸出為高阻態(tài)。通過對(duì)oe端的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)oe的電平為高電平，原來有跟跳

49、線沒有接上。焊接好跳線后，上電后，max6969可以正常工作了。其次，對(duì)通訊模塊進(jìn)行測(cè)試。為了方便測(cè)試，在布pcb的時(shí)候，把主機(jī)模塊的單片機(jī)的端口引出來。接上液晶，把接收到的數(shù)據(jù)用液晶顯示出來。但是，系統(tǒng)上電以后，液晶一直沒有顯示出接收的結(jié)果。通過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，在nrf401沒有接上的時(shí)候，端口電壓正常，但是接上的時(shí)候卻變?yōu)?.5v。通過線路的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)端口的電源線沒焊接好。解決電源問題后，再次上電，但是液晶顯示的數(shù)據(jù)也是不正確。通過對(duì)軟件的程序的仔細(xì)分析，以及翻閱相關(guān)的書籍，在無線通訊中，往往存在干擾，所以必須要對(duì)通訊的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)。通常檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法有，奇偶校驗(yàn)、crc校驗(yàn)等。奇偶校驗(yàn)方法比較

50、簡(jiǎn)單，但是當(dāng)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)位為偶數(shù)個(gè)時(shí)，檢測(cè)不出數(shù)據(jù)有錯(cuò)。crc檢驗(yàn)理論上可以檢測(cè)出任何位的錯(cuò)誤，但是計(jì)算比較復(fù)雜，增加了單片機(jī)的工作負(fù)擔(dān)。不過，利用crc檢驗(yàn)表可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的8bit的crc檢驗(yàn)(如表6.1)。表6.1 crc校驗(yàn)十六進(jìn)制數(shù)0x000x010x020x030x040x050x060x07crc檢驗(yàn)碼0x000x0d0x170x1a0x230x2e0x340x39十六進(jìn)制數(shù)0x080x090x0a0x0b0x0c0x0d0x0e0x0fcrc檢驗(yàn)碼0x460x4b0x510x5c0x650x680x720x7f其原理是把要發(fā)送的命令通過讀表的方式，得到crc校驗(yàn)碼，發(fā)送出去。這種方

51、法簡(jiǎn)單、快捷，大幅度的減少了單片機(jī)的工作量。6.4 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)最后，便是系統(tǒng)整體調(diào)試了。系統(tǒng)上電后，并沒有看到正確的文字顯示。文字顯示歪歪斜斜的，過了很長(zhǎng)一段時(shí)間，還是這樣。分析可能是定時(shí)器的初始值可能太大或太小所至。通過修改程序，從進(jìn)入中斷開始計(jì)時(shí)到進(jìn)入下次中斷，把時(shí)間發(fā)送出去。液晶顯示的數(shù)據(jù)和預(yù)先設(shè)想的數(shù)據(jù)相差甚遠(yuǎn)。通過修改定時(shí)器的初始值后，上電測(cè)試，led能夠顯示出文字。顯示效果如圖6.1和圖6.2所示。 圖6.1 文字顯示效果 圖6.2 數(shù)字顯示效果但是，當(dāng)主機(jī)向從機(jī)發(fā)送命令后，從機(jī)要過很久才做出響應(yīng)，有時(shí)候甚至沒有做出反應(yīng)。分析可能是通訊中干擾太大，從機(jī)沒有收到信號(hào)，或者收到的信號(hào)都是

52、錯(cuò)誤的。為了解決問題，通過一個(gè)測(cè)試程序，用液晶把接收到的數(shù)據(jù)和發(fā)送的數(shù)據(jù)分別顯示出來，錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)占了約20%。如表6.2所示：表6.2 主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)與從機(jī)接收到的數(shù)據(jù)比較十六進(jìn)制數(shù)0x020x0a0x070x0b0x080x050x0e0x0d主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)（crc檢驗(yàn)碼）0x170x510x390x5c0x460x2e0x720x68從機(jī)接收的數(shù)據(jù)0x170x510x390x5c0x400x200x720x68十六進(jìn)制數(shù)0x070x0a0x030x090x080x0d0x060x05主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)（crc檢驗(yàn)碼）0x390x510x1a0x4b0x460x680x340x2e從機(jī)接收的數(shù)據(jù)

53、0x440x510x1a0x4b0x460x680x340x2e最后，通過把主機(jī)的命令改為多次的間斷發(fā)送，即使從機(jī)第一次接收到錯(cuò)誤命令，不做出響應(yīng)，但是主機(jī)不斷的發(fā)送命令，即使通訊中有干擾，從機(jī)也總能接收到正確的命令，從而解決了這個(gè)問題。最后，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的工作。即能夠通過主機(jī)控制從機(jī)顯示文字或者數(shù)字，顯示效果如上圖6.1和圖6.2所示。7 結(jié)論通過幾個(gè)月的努力，掌握了旋轉(zhuǎn)led顯示屏的工作原理，并且成功的實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的基本要求。同時(shí)也提高了利用高級(jí)語言編寫單片機(jī)程序的能力，以及查閱資料和解決問題的能力。系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能有：(1)通過單片機(jī)控制led掃描顯示的時(shí)間，能夠穩(wěn)定的顯示數(shù)字或文字，軸向分辨率為16位。(2)能夠通過無線控制顯示數(shù)字或文字。(3)通過對(duì)電機(jī)的改造，解決了系統(tǒng)供電問題，使系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期工作。不過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)仍然存在不足的地方。比如重心偏移，電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生抖動(dòng)，應(yīng)該