旋转led动态显示屏的设计(编辑修改稿)

旋转led动态显示屏的设计(编辑修改稿)内容摘要：

一体化接收头10KR26VCCC912HR1红外接收管10KR25VCC12D712D812D912D1012D1112D1212D1312D1412D1512D1612D1712D1812D1912D2012D2112D22R6200 R7200R8200R9200R10200R11200R12200R13200R14200R15200R16200R17200R18200R19200R20200R2120012D6R520012D2312D2412D25 R22200R23200R24200VCC12D2812D2912D3012D3112D3212D3312D3412D3512D3612D3712D3812D39 R29200R30200R31200R32200R33200R34200R35200R36200R37200R38200R39200R4020012D4012D4112D42 R41200R42200R4320012D43R44200VCC12D44R4520012D45R46200 南京 XXXXX学院专科生毕业论文 英文摘要 图 主控板原理图 总体方案设计及硬件指标 方案比较与论证 单片机、 LED 等电路必须安装在高速旋转的电动机上面，无法采用电线进行供电，使系统供电变得极为麻烦，常见的方法有 2种。 方案一： 用电动机电刷的方法，简单有效；请注意：这样寿命很短，必要时请自行在电路板上加焊一层耐磨导电层，如果电 刷触点不够光洁以及接触压力大，几小时就可以将线路板上的铜皮磨穿。 方案二： 直接用电池给主板供电，电池装在主板上随主板转动，成本高，寿命短，影响转速。 综合以上 2种方案的优缺点，我们选择了用电刷供电的方法，而 DS1302芯片则用普通纽扣电池供电即可。 电源基板主要负责为电机提供稳定的直流电，并通过电刷给指针板送电，是能源中心。 虽然结构简单，但也是必不可少的一个环节，必须要保证电源稳定可靠。 直接由 +12V 的变压器通过插孔给电路板送电，经电容及电位器后接直流电机。 再经过 7805降压稳压成 +5V输出电压。 南京 XXXXX学院专科生毕业论文 英文摘要 3 硬件设计 旋转指针板的设计 指针板是旋转时钟的关键部分，负责显示功能，指针板上有一排超高亮的LED 灯。 它们就是显示部件了，亮点所在。 为了制作方便，我们把单片机、时钟芯片、发光二极管、一体化红外接收头等器件焊接在一块指针型的电路板上，这样可以使旋转的电路成为一个独立的系统，只需要外部送电进来就可以正常运作。 电路板中心钻一个电机轴插孔，插孔为半圆并且半径与电机轴相等，电机轴插入其中带动指针板旋转。 该电路板越轻越好， LED 灯可用贴片式。 LED 灯数目根据不同用处可选多选少，我们设计的时钟需要能显示“ 1 9”这四个整点数字和秒针、分针、时针，这样我们用 6支 LED 灯显示数字， 18支用来显示秒、分、时三针，另外再加一支内框一支外框灯，总共 25支 LED 灯，也足够用来显示汉字和英文。 在这个项目中，一共采用了 25支 LED。 也就是说每一列上可以分辨的显示点有 25个点。 当然，这只是视觉上的显示效果。 但为了节省单片机 I/O 管脚，并不是每支 LED 灯都由一个 I/O 管脚控制的。 通过分析，发现靠近内圈的那十几支 LED，除了用做显示时钟指针外，并不适合用来显示字符。 而在显示指针时，这部分 LED 的亮灭是同时发生的，这样就 可以用一个 I/O 口来控制这组 LED，让它们是同时亮或者同时灭。 除了以上几点外，需要考虑的还有显示稳定问题：比如指针板旋转扫描一圈完成了数字“ 12”的显示，如果电机速度因为各种原因而不稳定，转下一圈所用的时间多于（或少于）上一圈的，那么数字“ 12”将会移到上一次显示位置的左侧（或右侧）。 为了解决这个问题，在指针板上加装一个红外接收管。 当接收到与之配对的红外发光二极管（红外发光二极管安装在电机外壳上，并与接收管对齐）发出的红外线后，就会反向导通，接到单片机外部中断，将会触发外部中断。 指针板每旋转一周，就会产生这 样一个中断信号，这个信号被称为“过零信号”。 有了这个信号，单片机就可以在指针板旋转过程中实时检测计算指针板的角度位置，并根据指针板所处的不同位置，点亮相应的 LED，这样每转一圈就能消除一圈的误差，使得显示内容保持稳定。 南京 XXXXX学院专科生毕业论文 英文摘要 时钟芯片 DS1302 大多数的单片机没有实时时钟部件 ,一旦系统掉电时钟就不能运行 ,下次再运行，时间就不准确了。 即便使用备用电池 ,但要维持单片机系统的较大功耗也是坚持不了多久的。 而我所做的旋转时钟用到的单片机主要是来准确显示时间的，因此实时时钟部件必不可少，这里我用了 MAXIM 公 司的 DS1302时钟芯片作为实时时钟部件，保证时间的长久准确性。 DS1302 有着很强的功能。 包括时钟 /日历寄存器和 31 字节（ 8位）的数据暂存寄存器，数据通信仅通过一条串行输入输出口。 实时时钟 /日历提供包括秒、分、时、日期、月份和年份信息。 闰年可自行调整，可选择 AM/PM 的 12 小时制或 24小时制。 只通过三根线进行数据的控制和传递： CE(输入信号，在读、写数据期间，必须为高。 该引脚有两个功能：第一， CE 开始控制字访问移位寄存器的控制逻辑；其次， CE 提供结束单字节或多字节数据传输的方法。 )； I/O(三线接 口时的双向数据线 )； SCLK(串行时钟输入 )。 通过备用电源可以让芯片在小于 1MW 的功率下运作。 对时钟寄存器初始化可以设定当前时间 ,控制芯片的运行 ,时间是用 BCD 码保存的 ,RAM 可以用来存取用户数据 ,在用了备用电池后 RAM内的数据在系统掉电时能够保持不丢失。 芯片采用了简单的 I2C 三线通信方式 ,便于节省芯片资源和与之接口的 MCU 的引脚。 芯片有着 ～ 的宽供电电压范围 ,在 5V供电时其接口与 TTL电平兼容。 并且有着很低的功耗 ,在 供电时仅耗 300nA 的电流。 引脚 X1 和 X2 连接 晶体 ,与内部振荡器组成时钟。 晶体的精度直接影响着芯片时间的准确与否。 DS1302有两个电源引脚VCC1和 VCC2，分别连接备用电池和电源 VCC。 VCC2与主电源连接， VCC1接备用电池。 当 VCC2低于 VCC1时 ,芯片由 VCC1供电；当 VCC2VCC1≥ 时 ,备用电池为芯片供电。 在 VCC2供电时芯片能够对接在 VCC1的备用电池充电 ,并且是否充电和充电电流都可以由芯片内地址为 08H 的时钟寄存 器进行控制。 DS1302与单片机的硬件接线图如下图所示。 南京 XXXXX学院专科生毕业论文 英文摘要 VCCVCC21X12X23GND4RST5I/O6SCLK7VCC18DS1DS1302Battery1 电池10KR410KR310KR220pC620pC8VCC104C412Y1XTAL 图 DS1302硬件接线图 在进行任何数据传输时， CE 必须被制高电平（虽然 CE 被置为高电平，但内部时钟还是在晶振作用下不停地计时的），在每个 SCLK 上升沿时读入数据，下降沿时写出数据。 每个字节的传输都是由控制字节 (如表 1所示 )指定的，控制字节的最高位 Bit7必须是“ 1”，否则读写将会被禁止。 bit6 为“ 0”则指定对时钟 /日历寄存器进行读写操作，为“ 1”则对 RAM 区的数据进行读写操作， bit1bit5 指定相关寄存器进行输入输出操作，最低位 bit0 指定是输入还是输出，为“ 0”则为写，相反则为读，输入输出根据脉冲的上升沿和下降沿串行 进行。 7 6 5 4 3 2 1 0 1 RAM/ 用来表示相关寄存器的地址 RD/ 表 DS1302控制字节 控制字总是从 最低位开始输出。 在控制字指令输入后的下一个 SCLK 时钟的上升沿时，数据被写入 DS1302，数据输入从最低位（ 0位）开始。 同样，在紧跟8位的控制字指令后的下一个 SCLK 脉冲的下降沿，读出 DS1302的数据，读出的数据也是从最低位到最高位。 数据读写时序如图。 南京 XXXXX学院专科生毕业论文 英文摘要 图 DS1302数据读写时序 通过 8个脉冲 便可读取一个字节，从而实现串行输入与输出。 最初通过 8个时钟周期载入控制字节到移位寄存器。 如果控制指令选择的是单字节模式，连续的8个时钟脉冲可以进行 8位数据的读写操作。 8个脉冲便可读写一个字节。 载入控制字节后就可以对时钟 /日历寄存器进行相应操作，时钟 /日历寄存器如下表所示。 读寄存器 写寄存器 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2BIT0。