基于STC單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)LED屏的設(shè)計(jì)論文

1、 . . . 一、原始依據(jù)（包括設(shè)計(jì)或論文的工作基礎(chǔ)、研究條件、應(yīng)用環(huán)境、工作目的等。）工作基礎(chǔ)：熟練掌握基于C51的單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。研究條件：利用直流電機(jī)、LED陣列以與無線供電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于STC單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)雙面點(diǎn)陣屏的設(shè)計(jì)。應(yīng)用環(huán)境：基于STC單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。工作目的：熟練掌握STC單片機(jī)的C編程。 掌握基于STC單片機(jī)的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制以與無線供電技術(shù)。 掌握LED點(diǎn)陣屏信息狀態(tài)控制的基本方法。2、 參考文獻(xiàn)1 竹君,恒超.Keil C51中斷編程中寄存器組的選用與保護(hù)J. 空間電子技術(shù). 2012(03).2 超,周國祥.面向網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臒o損壓縮算法優(yōu)化研究J. 工業(yè)大

2、學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(06) .3 明長.基于Atmega16和DS1302的數(shù)碼管時(shí)鐘設(shè)計(jì)J. 印刷學(xué)院學(xué)報(bào). 2012(02) .4 胡陽.RGB POV在點(diǎn)陣旋轉(zhuǎn)屏中的應(yīng)用與其電源解決方案J. 中國科技信息. 2012(07) .5 胡陽.基于視覺暫留的動態(tài)掃描LED旋轉(zhuǎn)屏J. 現(xiàn)代電子技術(shù). 2012(05) .6 世秀,王翀.一種基于單片機(jī)的RGB LED背光源的設(shè)計(jì)J. 現(xiàn)代電子技術(shù). 2012(04).7 玉健.基于nRF24L01的無線溫濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)J. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù). 2012(01).8 青梅,徐立友,艷玲,席志強(qiáng).基于nRF24L01的移動數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)J

3、. 微型機(jī)與應(yīng)用. 2011(24).3、 設(shè)計(jì)（研究）容和要求（包括設(shè)計(jì)或研究容、主要指標(biāo)與技術(shù)參數(shù)，并根據(jù)課題性質(zhì)對學(xué)生提出具體要求。）1、設(shè)計(jì)基于STC單片機(jī)的下位機(jī)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制電路。2、設(shè)計(jì)基于無線供電的整流、濾波等電路。3、設(shè)計(jì)基于STC單片機(jī)的上位機(jī)的點(diǎn)陣屏控制電路、時(shí)鐘電路。4、完成該電路的C程序設(shè)計(jì)。指導(dǎo)教師（簽字）年 月 日審題小組組長（簽字）年 月 日交通大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告課題名稱基于STC單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)LED屏的設(shè)計(jì)系 名信息工程系專 業(yè)自動化學(xué)生 呂忠芮指導(dǎo)教師扈書亮1、 課題來源與意義目前人們看到的絕大多數(shù)顯示屏都是傳統(tǒng)顯示屏，它是由無數(shù)個(gè)LED組成

4、的點(diǎn)陣集合。這種顯示屏的優(yōu)點(diǎn)是原理簡單、控制方便，在生活中被廣泛使用。但隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展市場需求日益豐富，在很多情況下，傳統(tǒng)LED顯示屏已經(jīng)無法滿足實(shí)際需要。這主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，傳統(tǒng)顯示屏整個(gè)顯示面積全由LED組成，器件數(shù)量多，硬件連接復(fù)雜，成本高；第二，由于顯示屏是一個(gè)平面，有一定的視角限制；第三，傳統(tǒng)顯示屏顯示畫面單調(diào)，缺乏吸引力，容易使人產(chǎn)生審美疲勞。本設(shè)計(jì)針對以上傳統(tǒng)LED顯示屏的不足，研究并設(shè)計(jì)了采用旋轉(zhuǎn)LED的方案，成功解決了傳統(tǒng)平面LED顯示屏器件數(shù)量多并且無法全方位顯示的問題。系統(tǒng)的特點(diǎn)是一次投入較小，能以少量的LED燈實(shí)現(xiàn)甚至超越傳統(tǒng)方式下大量LED燈才能實(shí)現(xiàn)的顯示功

5、能，符合現(xiàn)階段倡導(dǎo)的低碳理念、節(jié)約能源。其全方位的顯示功能使處于不同角度人都擁有一樣的視覺感受，可呈現(xiàn)出炫麗繽紛、流光溢彩的多層圖文畫面，極具吸引力。二、國外發(fā)展現(xiàn)狀我國的LED顯示屏產(chǎn)業(yè)經(jīng)過幾年的發(fā)展，基本形成了一批具有一定規(guī)模的骨干企業(yè)。在國市場上，國產(chǎn)LED顯示屏的市場占有率近100%，國外同類產(chǎn)品基本沒有市場，LED所占的市場將會越來越大，影響也會越來越深遠(yuǎn)。我國的LED顯示屏產(chǎn)業(yè)已成較大規(guī)模，技術(shù)水平相對領(lǐng)先，應(yīng)用領(lǐng)域也很廣泛的特點(diǎn)。2008年舉行的奧運(yùn)盛會雖已順利閉幕，但所展現(xiàn)出的種種前所未有的規(guī)模已經(jīng)深深的烙在了全世界人的心中。特別是奧運(yùn)盛會上所應(yīng)用的LED產(chǎn)品類型和數(shù)量規(guī)模都是

6、空前的。LED顯示屏作為一種新型的顯示器件出現(xiàn)在2008 年奧運(yùn)會的開幕式、比賽場館、奧運(yùn)文化廣場以與奧林匹克公園等LED項(xiàng)目中，國LED企業(yè)承接了主要的工程項(xiàng)目，提供了大量的LED產(chǎn)品,總體上展示了我國LED行業(yè)的技術(shù)產(chǎn)品優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。也體現(xiàn)了我國LED產(chǎn)業(yè)的力量和技術(shù)這也在一定程度上預(yù)示著 LED 產(chǎn)業(yè)必是未來的一種趨勢。日本Hibino公司展示了新產(chǎn)品STEALTH，這是一款能透視背景的穿透式LED 顯示屏，可呈現(xiàn)出一個(gè)綜合匯聚了影像、照明、舞臺道具、背景燈元素的立體影像空間。從可視性影像到體驗(yàn)型影像，展示演出與舞臺設(shè)計(jì)創(chuàng)意空間得到擴(kuò)展，視覺表現(xiàn)的世界無限延伸。隨著LED高性能材料

7、的發(fā)展，LED顯示屏也必將得到發(fā)展，從而旋轉(zhuǎn)LED顯示屏也將隨之發(fā)展，并相信，旋轉(zhuǎn)LED顯示屏將會給人們的生活帶來更多的便利，造福于人類。三、研究目標(biāo)與意義本課題主要針對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化、中小型化、產(chǎn)業(yè)化這一趨勢，以與市場上的中小型LED顯示屏由于大量采用發(fā)光二極管以與驅(qū)動電路龐大導(dǎo)致成本居高不下這一特點(diǎn)，采用STC15F2K作為主控芯片，兩列發(fā)光二極管對稱的排列在周圍上作為顯示屏，采用人眼的視覺暫留特性，控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使顯示屏幕以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，事先整幅畫面信息的顯示，在工作過程中用戶可利用無線遙控器實(shí)現(xiàn)顯示屏畫面的切換。四、研究容1、設(shè)計(jì)基于STC單片機(jī)的下位機(jī)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制電路。2

8、、設(shè)計(jì)基于無線供電的整流、濾波等電路。3、設(shè)計(jì)基于STC單片機(jī)的上位機(jī)的點(diǎn)陣屏控制電路、時(shí)鐘電路。4、完成該電路的軟件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)一個(gè)旋轉(zhuǎn)的LED 時(shí)鐘，將一排LED 燈組安裝在指針旋轉(zhuǎn)板上，利用人眼的視覺暫留效應(yīng)，使用單片機(jī)I /O 端口控制LED 的點(diǎn)亮和熄滅形成圖像從而顯示出時(shí)鐘畫面。單片機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理并控制LED 的顯示; 紅外接收模塊由一體化紅外接收頭和紅外接收管組成，分別負(fù)責(zé)處理紅外遙控器發(fā)出的調(diào)時(shí)信號和識別旋轉(zhuǎn)的起始位置的作用; 時(shí)鐘模塊負(fù)責(zé)記錄時(shí)間數(shù)據(jù)，節(jié)省單片機(jī)的資源，提高其工作效率，可在系統(tǒng)掉電后正常計(jì)時(shí)，不需重新設(shè)定時(shí)鐘時(shí)間。本旋轉(zhuǎn)LED時(shí)鐘設(shè)計(jì)的主要思路是，由電機(jī)帶動顯

9、示屏做高速旋轉(zhuǎn)，通過單片機(jī)控制LED旋轉(zhuǎn)到不同位置的亮滅，利用人眼的視覺暫留從而看到完整的顯示容。過零檢測側(cè)面LED顯示驅(qū)動平面LED顯示驅(qū)動紅外遙控供電模塊STC15F2K最小系統(tǒng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘DS1302STC旋轉(zhuǎn)LED開發(fā)板原理圖五、研究方法與手段在充分了解旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘原理、硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)LED顯示屏的設(shè)計(jì)。1、通過查閱相關(guān)資料,充分了解旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘的設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方案，從而將旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘的硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)結(jié)合。2、分析硬件系統(tǒng)，了解旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘的工作方法，由于軟件是基于STC15F2K單片機(jī)控制的，因此要了解STC15F2K單片機(jī)的使用方法，掌握基于STC單片機(jī)的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制以與無

10、線供電技術(shù)，LED點(diǎn)陣屏信息狀態(tài)控制的基本方法。3、設(shè)計(jì)出基于STC單片機(jī)的下位機(jī)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制電路，無線供電的整流、濾波等電路，上位機(jī)的點(diǎn)陣屏控制電路、時(shí)鐘電路。4、完成該電路的C語言的程序設(shè)計(jì)，撰寫論文。六、進(jìn)度安排2014.12.07-2015.03.15 查找資料，總結(jié)文獻(xiàn)綜述，完成開題報(bào)告；2015.03.17-2015.03.23 仔細(xì)研究課題，完善開題報(bào)告，查漏補(bǔ)缺；2015.03.25-2015.04.15 完成方案設(shè)計(jì)；2015.04.17-2015.04.25 對所設(shè)計(jì)課題進(jìn)行模擬演示，以便能達(dá)到理想效果；2015.04.27-2015.05.10 參閱有關(guān)文獻(xiàn)，寫畢業(yè)論

11、文并完善修改；2015.05.10-2015.06.01 撰寫論文，準(zhǔn)備答辯。七、方案可行性分析本設(shè)計(jì)中要解決的核心容是如何精確的控制LED在不同位置的亮滅，通過加入位置檢測裝置，成功的解決了這一問題，實(shí)際顯現(xiàn)效果良好。八、 主要參考文獻(xiàn)1 竹君,恒超. Keil C51中斷編程中寄存器組的選用與保護(hù)J. 空間電子技術(shù). 2012(03). 2 超,周國祥. 面向網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臒o損壓縮算法優(yōu)化研究J. 工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(06) .3 明長.基于Atmega16和DS1302的數(shù)碼管時(shí)鐘設(shè)計(jì)J. 印刷學(xué)院學(xué)報(bào). 2012(02) .4 胡陽. RGB POV在點(diǎn)陣旋轉(zhuǎn)屏中的應(yīng)用

12、與其電源解決方案J. 中國科技信息. 2012(07) .5 胡陽. 基于視覺暫留的動態(tài)掃描LED旋轉(zhuǎn)屏J. 現(xiàn)代電子技術(shù). 2012(05) .6 世秀,王翀. 一種基于單片機(jī)的RGB LED背光源的設(shè)計(jì)J. 現(xiàn)代電子技術(shù). 2012(04). 7 玉健. 基于nRF24L01的無線溫濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)J. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù). 2012(01). 8 青梅,徐立友,艷玲,席志強(qiáng). 基于nRF24L01的移動數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)J. 微型機(jī)與應(yīng)用. 2011(24).選題是否合適： 是 否課題能否實(shí)現(xiàn)： 能 不能指導(dǎo)教師（簽字）年 月 日選題是否合適： 是 否課題能否實(shí)現(xiàn)： 能 不能審題小組組長（簽字）年

13、 月 日摘 要在當(dāng)今社會中，LED顯示屏的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，新型的LDE顯示屏，以旋轉(zhuǎn)掃描方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的逐行掃描，可視圍達(dá)到360度，在穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)的載體上安裝LED發(fā)光器件，靜止時(shí)，各列發(fā)光管等間距分列排開，隨著掃描速度的加快，在計(jì)算機(jī)的軟件精確的時(shí)序控制下，不斷掃描出預(yù)設(shè)的文字和圖案，利用STC15F2K單片機(jī)控制，采用NE555多諧振蕩電路來無線供電，并用移位寄存器控制LED顯示符，成本低廉，易于實(shí)現(xiàn)。LED顯示屏是種用發(fā)光二極管按順序排列而成的新型成像電子設(shè)備，可以顯示變化的數(shù)字、文字、圖形圖像；不僅可以用于室環(huán)境還可以用于室外環(huán)境，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無法比擬的有點(diǎn)。由于其亮度

14、高、可視角度廣、壽命長等特點(diǎn)，正被廣泛應(yīng)于戶外廣告等產(chǎn)品中。本設(shè)計(jì)通過在等穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)的載體上安裝多列LED發(fā)光器件實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)式顯示功能，根據(jù)視覺滯后效應(yīng)的原理，在靜止時(shí)將各列發(fā)光管等間距分列排開，然而隨著旋轉(zhuǎn)速度的加快，在LED顯示屏控制軟件的時(shí)序控制下，使預(yù)設(shè)的圖案顯示在載體的表面上。關(guān)鍵詞：單片機(jī)； LED顯示屏；旋轉(zhuǎn)掃描；無線供電ABSTRACTIn todays society, the LED display screen has a very wide range of application of new type of LDE display, instead of the tr

15、aditional progressive scan in rotating scanning way, visual range up to 360 degrees, LED light-emitting devices installed on the stable rotating carrier, resting, the columns solid light-emitting tube, spacing respectively, with the speeding up of the scanning speed, the computer software of precise

16、 timing control, constantly scanning the default text and design, using STC15F2K single-chip microcomputer control, adopting many harmonic oscillation of NE555 circuit for wireless power, and the shift register control LED display, low cost, easy to implement.LED display is a kind of using leds in s

17、equence of new imaging electronic equipment, can display the change number, text, graphics, image ;Not only can be 33 / 47used in indoor environment also can be used in outdoor environment, with a projector, TV wall, LCD display screen the incomparable a bit . Due to its high brightness, wide viewin

18、g Angle, long life and other characteristics, is being widely should be in outdoor advertising and other products .Stable rotating carrier like this design by installing multiple columns LED light-emitting devices realize rotary display function, according to the principle of visual lag effect, will

19、 be the columns when still luminous tube spacing were lined, however, with the speeding up of the rotation speed, under the sequential control of LED display control software, make the preset pattern shows on the surface of the carrier.Key words：Single chip microcomputer ； LED display ；Rotating scan

20、ning ；Wireless power supply目 錄第一章緒論11.1 課題的提出與研究意義11.2 課題背景21.2.1 旋轉(zhuǎn)LED顯示屏的設(shè)計(jì)背景21.2.2 旋轉(zhuǎn)LED顯示屏的設(shè)計(jì)依據(jù)21.3 課題的主要工作3第二章硬件部分42.1 系統(tǒng)總體硬件構(gòu)成42.2 STC15F2K芯片簡介42.3 LED顯示器的控制系統(tǒng)52.3.1 電源模塊52.3.2 紅外傳感部分62.3.3 時(shí)鐘模塊62.3.4 單片機(jī)最小系統(tǒng)72.3.5 過零檢測模塊82.3.6紅外遙控接收模塊92.4 LED驅(qū)動電路102.4.1 旋轉(zhuǎn)LED平面板電路圖102.4.2 旋轉(zhuǎn)LED側(cè)面電路圖10第三章軟件部分1

21、23.1 POV LED軟件簡介123.2 上位機(jī)軟件ZQ-B 2.0.0簡介123.3 系統(tǒng)編程語言和編程工具133.4 系統(tǒng)各模塊程序的設(shè)計(jì)143.4.1 主控機(jī)程序模塊143.4.2 從機(jī)程序模塊15第四章系統(tǒng)調(diào)試184.1 原件焊接和整版測試184.2 系統(tǒng)硬件測試184.3 軟件測試184.4 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)20第五章總結(jié)與展望21參考文獻(xiàn)22外文資料23中文譯文28致32第一章 緒論1.1 課題的提出與研究意義近年來微型計(jì)算機(jī)不斷地更新?lián)Q代，新產(chǎn)品層出不窮。微型機(jī)體積小，成本低，容易掌握，適用面廣。單片機(jī)屬于微型計(jì)算機(jī)的一種。單片機(jī)是在一塊超大規(guī)模集成電路芯片上，集成了CPU 存儲器、定

22、時(shí)器和多種輸入輸出接口等電路。LED顯示屏已經(jīng)進(jìn)入了我們的日常生活，我們看到的絕大多數(shù)顯示屏都是由無數(shù)個(gè)LED 組成的點(diǎn)陣集合。這種傳統(tǒng)顯示器的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)是不容質(zhì)疑的，但它需要使用大量的LED卻是一個(gè)讓人十分頭痛的問題。通過單片機(jī)控制的旋轉(zhuǎn)LED燈在現(xiàn)代娛樂場所，諸如賓館、餐廳、酒吧，在適當(dāng)?shù)牡胤揭源藙?chuàng)意新穎的形式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的普通燈，或其他宣傳工具，可以更加吸引顧客，增加企業(yè)的競爭力。不僅如此，在雷達(dá)干擾和預(yù)警偵察等軍事方面也逐漸得到更多的應(yīng)用。眼睛的一個(gè)重要特性是視覺惰性，即光像一旦在視網(wǎng)膜上形成，視覺將會對這個(gè)光像的感覺維持一個(gè)有限的時(shí)間，這種生理現(xiàn)象叫做視覺暫留性。對于中等亮度的光刺激，視覺

23、暫留時(shí)間約為005至02秒。因?yàn)槿祟惸軌驅(qū)⒖吹降挠跋駮簳r(shí)保存，在影像消失之后，之前的影像還會暫時(shí)停留在眼前。這就是會動的卡通的基本原理，稱為視覺暫留。視覺暫留就是我們的眼睛看任何東西時(shí)，都會產(chǎn)生一種很短暫的記憶。把這些記憶記下來，連結(jié)在一起，我們就會看到動作，產(chǎn)生畫面連續(xù)不斷的錯(cuò)覺，這就是視覺暫留！像在房間里把燈關(guān)掉，拿著手電筒快速地旋轉(zhuǎn)，你們會看到一個(gè)光環(huán)，這也是視覺暫留的一種現(xiàn)象。旋轉(zhuǎn)LED顯示屏是一種通過同步控制發(fā)光二極管（LED）位置和點(diǎn)亮狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)圖文顯示的新型顯示屏，因其結(jié)構(gòu)新穎、成本低、可視視角達(dá)360度而得到了迅速的發(fā)展。目前，常見的LED顯示屏都是采用掃描方式進(jìn)行顯示的，其實(shí)

24、現(xiàn)原理是在不同時(shí)間段控制不同批次的LED輪流點(diǎn)亮，根據(jù)人眼的視覺暫留特性，當(dāng)掃描幀頻達(dá)到24HZ以上時(shí)，人眼便感覺不到掃描過程，而是一幅穩(wěn)定的圖像。旋轉(zhuǎn)顯示屏則是通過控制一行或一列LED快速移動位置和改變點(diǎn)亮狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)圖形的顯示，如果LED在各位置循環(huán)變換速度足夠快，同樣可以顯示出一幅穩(wěn)定的圖像。本文的設(shè)計(jì)很好的解決了普通LED顯示屏中的不足，通過雙排LED旋轉(zhuǎn)顯示，使得可視圍達(dá)到360度。每排18個(gè)高亮度的LED，總共36個(gè)，大大減少了LED數(shù)量，克服傳統(tǒng)LED顯示屏的不足，同時(shí)也能充分保證了顯示的清晰度。通過線圈供電，取代旋轉(zhuǎn)臂的電池供電，使得懸臂結(jié)構(gòu)簡化，電路更加簡單。1.2 課題背景現(xiàn)

25、代信息顯示技術(shù)的發(fā)展，形成了CRT、LCD、PDP、LED、EL、DLP等系列的信息顯示產(chǎn)品，縱觀各類顯示產(chǎn)品，各有其所長和適宜的市場應(yīng)用需求。但是隨著LED材料技術(shù)和工藝的提升，LED顯示屏以突出的優(yōu)勢成為平板顯示的主流產(chǎn)品之一，并在社會經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。進(jìn)入新世紀(jì)，光電子產(chǎn)業(yè)得到社會廣泛的重視，信息顯示技術(shù)發(fā)展迅速，隨著LED器件材料性能的不斷提高，已廣泛應(yīng)用于室外需要進(jìn)行服務(wù)容和服務(wù)宗旨宣傳的公眾場所。尤其在沒有投影儀的地方,旋轉(zhuǎn)LED的優(yōu)越性體現(xiàn)得非常明顯，傳統(tǒng)的LED字屏相比價(jià)格高昂、操作麻煩，放置位置固定、應(yīng)用面狹窄、挪動不變；而傳統(tǒng)的平面顯示，信息量不大，互動性不強(qiáng)，顯

26、得十分的不便。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)可以經(jīng)常方便變換容、能夠攜帶方便、信息容量大、價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡單的信息播放系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)LED顯示屏，具有十分重大的意義。1.2.1 旋轉(zhuǎn)LED顯示屏的設(shè)計(jì)背景隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，社會不斷進(jìn)步，電子事業(yè)也有著突飛猛進(jìn)的改革。單片機(jī)以極其高的性價(jià)比受到人們的重視和關(guān)注，所以應(yīng)用很廣，發(fā)展很快。單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)，對環(huán)境要求不高，價(jià)格低廉，可靠性很高，靈活性好，開發(fā)較為容易。LED顯示屏分為圖文顯示屏和視頻顯示屏，均由LED均由矩陣塊組成。圖文顯示屏可與計(jì)算機(jī)同步顯示漢字、英文文字和圖形；視頻顯示屏采用微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，圖文、圖像并茂，以實(shí)時(shí)、同步、

27、VCD節(jié)目以與現(xiàn)場實(shí)況。LED顯示屏顯示色彩鮮艷，立體感強(qiáng)，靜如油畫，動如電影，廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、車站、商場、醫(yī)院等公共場所。由于大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，其控制系統(tǒng)已能夠取代以前利用復(fù)雜電子線路或數(shù)字電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，還可以通過軟件控制來實(shí)現(xiàn)，并能夠?qū)崿F(xiàn)智能化。人們對公共質(zhì)量的要求越來越高。隨著近幾年來LED字符顯示器的推出和不斷完善，他的應(yīng)用圍正在擴(kuò)大，應(yīng)用效果十分顯著。不難看出，這一電子信息技術(shù)發(fā)展的新成果在宣傳、政治思想教育、廣告娛樂等方面的應(yīng)用日益突出。1.2.2 旋轉(zhuǎn)LED顯示屏的設(shè)計(jì)依據(jù)根據(jù)LED顯示屏設(shè)計(jì)的基本原理，結(jié)合其設(shè)計(jì)要求：“1.顯示漢字；2.顯示時(shí)鐘；3.可以移動

28、；4.可循環(huán)顯示?！庇纱嗽O(shè)想出以下設(shè)計(jì)方案有STC15F2K單片機(jī)最小控制系統(tǒng)、控制部分、顯示部分組成，進(jìn)行漢字的循環(huán)顯示以與時(shí)鐘顯示。1.3 課題的主要工作本設(shè)計(jì)主要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)LED顯示屏的研究和設(shè)計(jì)。系統(tǒng)以單片機(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?；诖艘O(shè)計(jì)基于STC單片機(jī)的下位機(jī)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制電路，設(shè)計(jì)基于無線供電的整流、濾波等電路，以與設(shè)計(jì)基于STC單片機(jī)的上位機(jī)的點(diǎn)陣屏控制電路、時(shí)鐘電路并完成該電路的C程序設(shè)計(jì)。第二章 硬件部分2.1 系統(tǒng)總體

29、硬件構(gòu)成旋轉(zhuǎn)LED顯示屏的系統(tǒng)總框圖，如下圖所示。系統(tǒng)由7個(gè)部分組成：系統(tǒng)供電模塊、按鍵模塊與單片機(jī)控制單元、顯示模塊、直流電機(jī)模塊以與紅外發(fā)射模塊、紅外接收模塊。其中，LED顯示由單片機(jī)和直流電機(jī)共同控制，鍵盤則用來實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的功能，系統(tǒng)供電是通過外接直流電源，然后通過整流濾波，給系統(tǒng)供電。用戶可以通過按鍵輸入命令到單片機(jī)去控制LED控制器控制LED的循環(huán)顯示。紅外接收LED直流電機(jī)單片機(jī)紅外發(fā)射電源按鍵2.2 STC15F2K芯片簡介STC15F2K系列單片機(jī)是STC生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期（1T）的單片機(jī)，是高速、高可靠、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的新一代51單片機(jī)。在一樣的時(shí)鐘頻率下，速度又比

30、早期的1T系列單片機(jī)的速度快20%。STC15F2K系列單片機(jī)中包含中央處理器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、定時(shí)器、I/O口、高速A/D轉(zhuǎn)換、看門狗等。STC15F2K系列單片機(jī)幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊，可稱得上一個(gè)片上系統(tǒng)。STC15F2K系列單片機(jī)有3個(gè)16位可重裝載普通定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,這三個(gè)普通的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器分別是定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2；三路CCP/PWM/PCA(可再實(shí)現(xiàn)3個(gè)定時(shí)器或3個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器)；掉電喚醒專用定時(shí)器；5個(gè)外部中斷INT0/INT1/INT2/INT3/INT4；2組高速異步串行口（可同時(shí)使用）；1組高速高速同步串行口

31、通信SPI；8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換器；2個(gè)數(shù)據(jù)指針DPTR；外部數(shù)據(jù)總線等功能。2.3 LED顯示器的控制系統(tǒng)本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)中，控制芯片采用的是低電壓低功耗單片機(jī)STC15F2K，射頻采用的是Nrf24L01芯片，電源解決方案采用基于松耦合的無線電供電。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)方案，本系統(tǒng)由無線電源，整流電壓，USB-UART橋接電路，射頻，紅外傳感，SD存儲，時(shí)鐘控制，顯示等若干模塊組成。LED系統(tǒng)板上的射頻識別系統(tǒng)，當(dāng)接收到信道中的射頻信息時(shí)，會分析、識別控制信號與數(shù)據(jù)信號；當(dāng)接收到紅外信號時(shí)，會分析、識別控制信號。通過上位機(jī)可對系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，狀態(tài)調(diào)整，信息更替等一系列調(diào)整。時(shí)鐘模塊為整

32、個(gè)系統(tǒng)提供始時(shí)鐘信息。系統(tǒng)可以讀取SD卡或者片ROM的數(shù)據(jù)進(jìn)行色彩顯示。2.3.1 電源模塊在LED系統(tǒng)中，顯示是否穩(wěn)定、工作是否可靠與電源的能量供給有著密不可分的關(guān)系。電源為機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件、射頻通信、LED顯示提供能量，是系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。在本系統(tǒng)中，無線供電的發(fā)射電路如圖2-1所示，在輸出端產(chǎn)生100K赫茲的交變信號，能量通過定線圈發(fā)射到空間中。 圖2-1 無線供電發(fā)射電路 由于電源是從電機(jī)中引出來，所以需要通過整流、濾波才能為系統(tǒng)供電。整流濾波電路圖如圖2-2所示 圖2-2 整流濾波電路2.3.2 紅外傳感部分紅外部分采用紅外傳感器，接收到紅外信號后，將譯碼成控制信號，控制整個(gè)LED系統(tǒng)

33、的狀態(tài)切換，信息讀取、存入、更新等。紅外傳感部分的原理圖如圖2-3所示圖2-3 紅外發(fā)射原理圖2.3.3 時(shí)鐘模塊對于常規(guī)的點(diǎn)陣LED顯示器，不僅可以顯示信息，簡單動畫，還常常在屏幕上顯示當(dāng)前的時(shí)間，時(shí)鐘芯片的選取我們使用的是DS12887，它在萬年歷的制作中被廣泛使用。但是由于本系統(tǒng)對體積與重量有著非常高的要求（傳動系統(tǒng)為12V直流無刷電機(jī)，高速旋轉(zhuǎn)時(shí)要求整個(gè)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)面的幾何中心與質(zhì)量中心為同一點(diǎn)，否則將產(chǎn)生劇烈的抖動，影響系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。特別將旋轉(zhuǎn)板的質(zhì)量越大時(shí)，對系統(tǒng)物理穩(wěn)定性要求越高，且轉(zhuǎn)速與質(zhì)量成正比，過大的質(zhì)量影響轉(zhuǎn)速從而進(jìn)一步影響效果）故在芯片選用上采取體積小質(zhì)量低的貼片DS130

34、2。DS1302具備了運(yùn)行的高可靠性、能量的低損耗性、并置了具備存取存儲器的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，擁有對year、mouth、weekend、minute、second進(jìn)行計(jì)時(shí)能力，并具備閏年補(bǔ)償能力。DS1302運(yùn)行電壓為2.4V-5.5V,采用SCLK、I/O、CE與MCU進(jìn)行同步通訊。實(shí)時(shí)時(shí)鐘部分原理圖如圖2-4所示圖2-4 實(shí)時(shí)時(shí)鐘部分原理圖2.3.4 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)由按鍵復(fù)位RESET電路、晶體震蕩電路以與I/O接口電路組成。復(fù)位的實(shí)現(xiàn)通常用兩種方式：開機(jī)上電復(fù)位和外部手動復(fù)位，本設(shè)計(jì)采用的是外部手動復(fù)位，單片機(jī)最小系統(tǒng)的原理圖如圖2-5所示圖2-5 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理2.3.

35、5 過零檢測模塊過零檢測指的是在交流系統(tǒng)中，當(dāng)波形從正半周向負(fù)半周轉(zhuǎn)換時(shí)，經(jīng)過零位時(shí)，系統(tǒng)作出的檢測。在本課題中過零檢測是必不可少的，設(shè)計(jì)中既涉既到了紅外過零檢測又涉與到霍爾元件過零檢測。其電路圖如2-6所示 圖2-6 過零檢測電路圖霍爾元件應(yīng)用霍爾效應(yīng)的半導(dǎo)體。所謂霍爾效應(yīng)，是指磁場作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時(shí)，產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象。金屬的霍爾效應(yīng)是1879年被美國物理學(xué)家霍爾發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)電流通過金屬箔片時(shí)，若在垂直于電流的方向施加磁場，則金屬箔片兩側(cè)面會出現(xiàn)橫向電位差。半導(dǎo)體中的霍爾效應(yīng)比金屬箔片中更為明顯，而鐵磁金屬在居里溫度以下將呈現(xiàn)極強(qiáng)的霍爾效應(yīng)。利用霍爾效應(yīng)可以設(shè)計(jì)制成

36、多種傳感器。霍爾電位差UH的基本關(guān)系為:UH=RHIB/d （1） RH=1/nq（金屬） （2）式中 RH霍爾系數(shù)；n單位體積載流子或自由電子的個(gè)數(shù)；q電子電量；I通過的電流；B垂直于I的磁感應(yīng)強(qiáng)度；d導(dǎo)體的厚度。由于通電導(dǎo)線周圍存在磁場，其大小和導(dǎo)線中的電流成正比，故可以利用霍爾元件測量出磁場，就可確定導(dǎo)線電流的大小。利用這一原理可以設(shè)計(jì)制成霍爾電流傳感器。其優(yōu)點(diǎn)是不和被測電路發(fā)生電接觸，不影響被測電路，不消耗被測電源的功率，特別適合于大電流傳感。若把霍爾元件置于電場強(qiáng)度為E、磁場強(qiáng)度為H的電磁場中，則在該元件中將產(chǎn)生電流I，元件上同時(shí)產(chǎn)生的霍爾電位差和電場強(qiáng)度E成正比，如果再測出該電磁場

37、的磁場強(qiáng)度，則電磁場的功率密度瞬時(shí)值P可由P=EH確定。利用這種方法可以構(gòu)成霍爾功率傳感器。如果把霍爾元件集成的開關(guān)按預(yù)定位置有規(guī)律地布置在物體上，當(dāng)裝在運(yùn)動物體上的永磁體經(jīng)過它時(shí)，可以從測量電路上測得脈沖信號。根據(jù)脈沖信號列可以傳感出該運(yùn)動物體的位移。若測出單位時(shí)間發(fā)出的脈沖數(shù)，則可以確定其運(yùn)動速度。2.3.6紅外遙控接收模塊在本設(shè)計(jì)中可以用遙控器來控制旋轉(zhuǎn)led，所以再設(shè)計(jì)時(shí)要設(shè)計(jì)車紅外遙控接收電路，使得遙控器和旋轉(zhuǎn)LED連接起來，用遙控器來控制LED，達(dá)到人機(jī)交互。紅外遙控接收電路與流程圖如圖2-7所示 圖2-7 紅外遙控接收電路圖NNYY退出根據(jù)鍵值置相應(yīng)的標(biāo)志位處理是否成功鍵值處理開

38、始按鍵是否完了圖2-8 紅外遙控接收流程圖2.4 LED驅(qū)動電路LED驅(qū)動電路是整個(gè)LED的核心，由芯片協(xié)同控制?？紤]到在同一時(shí)刻，MCU可能需要進(jìn)行射頻接收，解壓縮碼，讀取寫入，顯示控制等一系列操作，根據(jù)顯示原理，在延時(shí)區(qū)間，LED需要保持狀態(tài)不變，在空間劃過軌跡形成文字圖案等。故以上操作必須在該延時(shí)區(qū)間完成，如果無法完成將導(dǎo)致顯示不暢或者顯示變形，所以LED驅(qū)動電路是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心部分2.4.1 旋轉(zhuǎn)LED平面板電路圖旋轉(zhuǎn)LED時(shí)鐘工作原理是利用人眼視覺暫留的原理。如圖2.1(a)所示，最側(cè)的一個(gè)發(fā)光二極管和最外側(cè)的一個(gè)發(fā)光二極管在點(diǎn)亮并繞電機(jī)軸高速旋轉(zhuǎn)后就形成了圖2.1(b)所示的框和外

39、框。緊挨著外框的那個(gè)LED燈用來顯示時(shí)間刻度，如圖2.1(b)所示。假設(shè)12點(diǎn)那個(gè)刻度為0，那么每個(gè)小時(shí)時(shí)針之間的角度為36012=30，于是當(dāng)一列發(fā)光二極管每旋轉(zhuǎn)30，該LED燈就點(diǎn)亮一個(gè)瞬間以呈現(xiàn)出時(shí)間刻度。如果在小于0.1秒的時(shí)間這列LED燈能旋轉(zhuǎn)完一圈，人眼就會誤認(rèn)為先后產(chǎn)生的12個(gè)刻度是同一時(shí)刻顯示出來的。顯示秒針、分針、時(shí)針的方法跟顯示時(shí)間刻度的原理一樣。平面板電路如圖2-8所示圖2-8 旋轉(zhuǎn)LED平面板原理圖2.4.2 旋轉(zhuǎn)LED側(cè)面電路圖采用的是旋轉(zhuǎn)掃描顯示方法，即顯示器件只有一列共36個(gè)高亮度發(fā)光二極管，由電機(jī)帶動其進(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)，到下一位置時(shí)又

40、顯示下一位置的狀態(tài)，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)，人眼看到的就是連續(xù)的圖像。本設(shè)計(jì)用一列顯示器件即完成了全部容的顯示，掃描過程由機(jī)械轉(zhuǎn)動更換位置來實(shí)現(xiàn)。旋轉(zhuǎn)LED側(cè)面電路圖如2-9所示圖2-9 旋轉(zhuǎn)LED側(cè)面板電路圖第三章 軟件部分3.1 POV LED軟件簡介新型旋轉(zhuǎn)LED顯示器控制系統(tǒng)與軟件件的開發(fā)與設(shè)計(jì)選用的是宏晶科技的八位MCU，采用C語言完成代碼編寫。在下位機(jī)，采用改進(jìn)的LZSS算法對數(shù)據(jù)包進(jìn)行壓縮；在旋轉(zhuǎn)板系統(tǒng)中，編寫、調(diào)試代碼，完成各個(gè)模塊正常穩(wěn)定的工作；設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速控制與顯示的自適應(yīng)算法，使整個(gè)系統(tǒng)顯示與電機(jī)轉(zhuǎn)速構(gòu)成信息上的反饋。系統(tǒng)程序由C語言編寫，使用Ke

41、il uVision2 完成編寫、編譯、糾錯(cuò)、連接。Keil uVision2是德國Keil Software 公司出品的C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，該軟件還能嵌入?yún)R編語言，使程序達(dá)到接近于匯編的工作效率。Keil uVision2共豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面，生成的目標(biāo)代碼效率非常高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。3.2 上位機(jī)軟件ZQ-B 2.0.0簡介軟件主要由三部分組成，（1）菜單、展示欄與狀態(tài)欄（2）平面圖形涂鴉部分（3）軟件主體操作部分。如圖3-1所示圖3-1 上位機(jī)軟件圓形涂鴉部分正右方代表起始位置“0”，正左方為位置“89”，整個(gè)圓分為18

42、0份。當(dāng)鼠標(biāo)在圓活動時(shí)，按下左鍵，則鼠標(biāo)過往的地方LED燈亮，按下右鍵，則鼠標(biāo)過往的地方LED燈滅。矩形LED部分能夠精確描繪部LED燈狀態(tài)，其中左邊為高位，右邊為低位，8盞LED燈為一個(gè)存儲字節(jié)，數(shù)據(jù)存儲從左到右。矩形LED邊框右側(cè)是表示LED燈旋轉(zhuǎn)位置，從0-179共180份。軟件主體操作部分：（1）標(biāo)題：當(dāng)無工程時(shí)，顯示無工程；當(dāng)建立了工程后，顯示對應(yīng)工程名字；當(dāng)文件修改了以后，在工程名前面會出現(xiàn)一個(gè)“*”號，保存后，“*”號消失；（2）平面（圖片/動畫）：圖片取模，是將符合的格式進(jìn)行取模；注意，僅支持24位真彩圖片，不支持其他格式的圖片；圖片取模的方法，不論圖片大小，先將圖片按比例縮小

43、，并在圖片中心取模；注意，圖片至少應(yīng)該為67x67，再次導(dǎo)入圖片時(shí)，原來的數(shù)據(jù)不丟失，方便數(shù)據(jù)合成；單選按鈕“動畫”、“圖片”，在列表框中顯示當(dāng)前保存的動畫和圖片數(shù)據(jù)；在列表框中可以按上下鍵進(jìn)行翻看，也可以按組合鍵ctrl+上下鍵進(jìn)行上下圖片、動畫幀的互換；保存&增加，將左側(cè)平面中的數(shù)據(jù)保存到“動畫”或者“圖片”中去；刪除，選擇右側(cè)的幀，從指定的列表中刪除；保存修改，當(dāng)對右側(cè)的幀修改后，點(diǎn)擊此按鈕將保存數(shù)據(jù)；循環(huán)預(yù)覽，對右側(cè)列表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)演示；（3）平面（字符）：欄1，選擇目前自帶的字體；欄2，輸入需要在平面上顯示的字符，不能超過4個(gè)；欄3，調(diào)整字體大??；欄4，調(diào)整字符上下位置；按鈕5，

44、將文字上投至平面；（4）平面（快捷操作）：按鈕“矩”，對矩形LED部分執(zhí)行下拉欄操作；按鈕“圓”，對整個(gè)平面執(zhí)行下拉欄操作；下拉欄，顯示平面填充樣式；按鈕“P”，將當(dāng)前平面中的數(shù)據(jù)顯示出來；（5）側(cè)面（文字）：文字輸入窗口，輸入需要計(jì)算的16點(diǎn)陣字符；按鈕“M”，將當(dāng)前輸入的字符數(shù)據(jù)顯示出來；（6）時(shí)間：對下位機(jī)進(jìn)行時(shí)間同步，會在消息窗口中顯示信息同步過程信息；注意，需要下位機(jī)代碼支持，并且要打開串口；（7）串口：串口通信的設(shè)置；（8）燒寫：將上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳遞給下位機(jī)，并在消息窗口中顯示下載數(shù)據(jù)的過程；注意，需要下位機(jī)代碼支持，并且要打開串口；（9）消息：顯示上位機(jī)與下位機(jī)通信消息；3.3 系

45、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，匯編語言作為系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)的編程語言，已經(jīng)不能滿足實(shí)際需要，高級語言被逐漸引入，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，它既有高級語言的各種特征，又能直接操作系統(tǒng)硬件。對于大多數(shù)S系列單片機(jī)，使用C語言與匯編語言相比具有如下特點(diǎn)：不需要了解處理器的指令集，也不必了解存儲器結(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語言中的庫文件提供了許多標(biāo)準(zhǔn)的例程。 (7) 可實(shí)現(xiàn)模

46、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與。3.4 系統(tǒng)各模塊程序的設(shè)計(jì)3.4.1 主控機(jī)程序模塊首先，對單片機(jī)串口初始化，設(shè)置波特率為2400bit/s，以與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。主程序流程圖如圖3-2所示關(guān)閉顯示遙控按鍵信息獲取時(shí)間數(shù)據(jù)庫0串行口初始化獲取1302的時(shí)間DS1302初始化外部中斷初始化關(guān)閉顯示開始根據(jù)DIS-M

47、ODE執(zhí)行相應(yīng)的顯示函數(shù)圖3-2 主程序流程圖3.4.2 從機(jī)程序模塊從機(jī)的程序開始，對NRF401、串口、MAX6969以與中斷進(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，通過對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，實(shí)現(xiàn)文字和數(shù)字顯示的切換。 下面簡單說下，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

48、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)难娱L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，應(yīng)該適當(dāng)減少定時(shí)器定時(shí)時(shí)間。通過對定時(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

49、或圖象。采用中斷是為了更有效的利用單片機(jī)部資源，為了能夠連續(xù)的顯示文字和圖像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)整顯示文字和圖像的時(shí)間，為了得到可靠地外部資源，其中外部中斷0用于獲取電機(jī)轉(zhuǎn)速脈沖以與修改定時(shí)器0的參數(shù)，外部中斷1用于接受紅外數(shù)據(jù)，外部中斷1的流程圖如圖3-3所示，外部中斷0的流程圖如圖3-4所示YYYNNN退出Startflag=1置接受完畢是否接受完畢數(shù)據(jù)加數(shù)組信號是否在65132之間Startflag=1?開始圖3-3 外部中斷1流程圖結(jié)束根據(jù)定時(shí)器0當(dāng)前值計(jì)數(shù)電機(jī)轉(zhuǎn)速speed+置外部中斷標(biāo)志位為1開始 圖3-4 外部中斷0流程圖再設(shè)計(jì)中需要達(dá)到人機(jī)交互，比

50、如要求用遙控器來控制旋轉(zhuǎn)LED的旋轉(zhuǎn)速度，通過視覺暫留的時(shí)間來呈現(xiàn)團(tuán)，此時(shí)就要用到了定時(shí)器了，定時(shí)器1的作用就是用來測量當(dāng)前的電機(jī)轉(zhuǎn)速以與用來修改時(shí)間，定時(shí)器0是用來確定視覺暫留維持的時(shí)間。定時(shí)器0的流程圖如圖3-5所示，定時(shí)器1的流程圖如圖3-6所示退出中斷計(jì)數(shù)變量T0-S+1重置TH0/TL0計(jì)數(shù)初值置中斷標(biāo)志位停止計(jì)數(shù)開始圖3-5 定時(shí)器0的流程圖N分秒時(shí)各加1N關(guān)定時(shí)器0YY置顯示標(biāo)志位Speed10？S=8000？設(shè)置圖像刷新標(biāo)志位開始圖3-6 定時(shí)器1的流程圖第四章 系統(tǒng)調(diào)試4.1 原件焊接和整版測試原件焊接焊接前對電阻、電容的量值要進(jìn)行測試、篩選、選擇與電路中參數(shù)值最接近的元件。

51、芯片選擇時(shí)要注意封裝。本系統(tǒng)中的元件全是直插式的。整板測試整板測試是在元件焊接完成但未加電前對電路板進(jìn)行檢查。該過程是系統(tǒng)上電前的檢查工作，需要對每個(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短路，另一方面是對器件引腳的在檢查，查看設(shè)計(jì)是否正確。整板測試可以按照先電源和地，再逐個(gè)器件引腳的順序測試。上電功能測試上電測試是調(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)該分模塊測試字體。首先還是應(yīng)該測試電源部分，系統(tǒng)上電以后，測試各個(gè)電源接口和器件的電源部分是否正常工作，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

52、有問題則可以進(jìn)行功能的檢測。4.2 系統(tǒng)硬件測試由于系統(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。為了方便測試，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，所以先對單片機(jī)進(jìn)行測試調(diào)試。首先，利用下載口檢測電路、下載接口電路等。單片機(jī)處理器是系統(tǒng)的靈魂，所以先對單片機(jī)進(jìn)行檢測調(diào)試。首先。利用下載口檢測單片機(jī)，如果檢測不到，問題一般是單片機(jī)的復(fù)位電路、下載口以與晶振。分別對這三個(gè)端口進(jìn)行檢測，基本都可以解決問題。其次，對從機(jī)的MAX6969芯片進(jìn)行檢測。檢測芯片的電源連接情況，使能控制端的情況。這些問題都解決

53、以后，就可以進(jìn)行軟件測試了。4.3 軟件測試硬件測試完成以后，軟件測試就非常重要了，系統(tǒng)軟件調(diào)試時(shí)也要分塊來進(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。首先進(jìn)行MAX6969LED驅(qū)動芯片。通過參閱有關(guān)資料，詳細(xì)了解芯片的參數(shù)，以與控制方法，調(diào)試起來就方便多了。上電以后，發(fā)現(xiàn)LED并沒有顯示。利用萬用表測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的，當(dāng)OE=1時(shí)，MAX6969輸出為高阻態(tài)。通過對OE端的檢測，發(fā)現(xiàn)OE的電平為高電平，原來有跟條線沒有接上，。焊接好跳線后，上電后，MAX6969可以正常工作了。其次，對通訊模塊進(jìn)行測試。為了方

54、便測試，在不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受的屆結(jié)果。通過檢測發(fā)現(xiàn)，nRF401沒有接上的時(shí)候，端口電壓正常，但是接上以后就變成2.5V。通過線路檢測，發(fā)現(xiàn)端口的電源線沒有接好。解決電源問題以后，再次上電，但是液晶顯示的數(shù)據(jù)也是不正確。通過對軟件程序的仔細(xì)分析，以與閱讀相關(guān)書籍，在無線通訊中，往往存在干擾，所以必須要對通訊的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測。通常檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法有，奇偶檢驗(yàn)，CRC檢驗(yàn)等。奇偶校驗(yàn)的方法比較簡單，但是當(dāng)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)位為偶數(shù)個(gè)時(shí)，檢測不出數(shù)據(jù)有錯(cuò)。CRC校驗(yàn)理論可以檢測出任何位的錯(cuò)誤，但是計(jì)算比價(jià)復(fù)雜，增加了單片機(jī)的工作負(fù)擔(dān)。不過CEC檢測表可以實(shí)現(xiàn)簡單的8bit的CRC檢驗(yàn)（如表4.1）表4.1 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Ox460x4b0x510x5c0x650x680x720x7f其原理是要把發(fā)送的命令通過讀表的方式得到CRC校驗(yàn)碼，發(fā)送出去，這種方式簡單快捷，大幅度的減少了單片機(jī)的