毕业设计（论文）-自动滚动广告机设计.doc

毕 业 论 文题目 自 动 滚 动 广 告 机 设 计 姓 名 学 号 系（院） 电子电气工程学院 班 级P09电气1班指导教师 樊晓克 职 称 副教授 年 月 日淄 博 职 业 学 院 课 程 设 计目 录摘要1第一章 引言21.1前言21.2国内外状况21.3自动滚动广告机简介21.4自动滚动广告机的前景31.5 论文研究的主要内容3第二章 自动滚动广告机设计42.1设计原理及总体结构42.2硬件设计52.2.1总电路图52.2.2电源及稳压模块62.2.3电机模块72.2.4所用全部硬件资源. 72.3 P89V51RB2单片机82.3.1 P89V51RB2单片机功能框图与引脚配置92 3.2 引脚配置102.3.3 P89V51RB2单片机的特性102.4软件设计132.4.1流程图14 2.4.2电路示意图 152.4.3 源程序 16结束语20参考文献21致 谢22- 21 -摘要 广告是商品生产者、经营者和消费者之间沟通信息的重要手段，或企业占领市场、推销产品、提供劳务的重要形式。论文采用ATmega16单片机作为自动滚动广告机的控制核心，通过电源及稳压模块、主控模块、电机驱动模块、电机模块的选用，利用ATmega16控制电机驱动芯片L298N，使之输出正转停止正转停止的信号（输出电压12V），使电机遵从上述动作并最终使广告片随之转动，完成对自动滚动广告机的设计。自动滚动广告机的出现使有限的平面广告资源得到了成倍的提升并大大降低了广告主广告投放成本，多样化、实时化的发布模式以及智能化、人性化的管理平台，将给这一新兴产业注入革命性的燃料，推动广告行业向着新的高度前进。 关键词：单片机 电源 电机 定时器 第一章 引言1.1前言什么是广告：广告是为了某种特定的需要，通过一定形式的媒体，并消耗一定的费用，公开而广泛地向公众传递信息的宣传手段。随着我国经济持续高速增长、市场竞争日益扩张、竞争不断升级、商战已开始进入“智”战时期，广告也从以前的所谓“媒体大战”、“投入大战”上升到广告创意的竞争。它是商品生产者、经营者和消费者之间沟通信息的重要手段，或企业占领市场、推销产品、提供劳务的重要形式。1.2国内外状况 改革开放三十年以来，伴随着经济的快速发展，市场竞争越来越激烈，各种新产品新技术不断涌现，行业内以及行业间的竞争趋向白热化，往日“酒香不怕巷子深”的状况以彻底不复存在。随着我国经济持续高速增长、市场竞争日益扩张、竞争不断升级、商战已开始进入“智”战时期，广告也从以前的所谓“媒体大战”、“投入大战”上升到广告创意的竞争。它是商品生产者、经营者和消费者之间沟通信息的重要手段，或企业占领市场、推销产品、提供劳务的重要形式，这样广告的作用就普遍得到各大公司团体的重视，广告宣传支出不断加大。1.3自动滚动广告机简介 自动广告机是利用标准液晶显示器、液晶电视机，通过联网和多媒体系统控制等方式实现信息显示和视频广告播放的新一代智能设备。 滚动广告机是向人们提供广告信息的一种手段。多画面滚动广告机，是一种能全面展示企业产品和企业形象的新媒体，该项目产品将单片机技术和机械结构融为一体，具有动静结合、自动定时定格、自动往复播放、广告画面变化生动并具备普通静态平面广告色彩丰富，画面清晰的优点。1.4自动滚动广告机的前景提到信息媒体，大多数人直接想到的就是报刊、广播、电视、或者互联网。但是今天的信息发布者已经不满足于这些受众广泛却没有针对性的传统信息渠道。信息媒体市场正在由大众行销转向分众行销。在产品与消费者不断被细分化的时代，传统媒体的局限性是无法有效地区分产品的目标受众群。 技术革新推动产业发展。为了更好地发掘市场潜力，以数字化、网络化的播放系统取代现行的广告机本地播放方式将是楼宇电视广告行业发展不可阻挡的趋势。多样化、实时化的发布模式以及智能化、人性化的管理平台，将给这一新兴产业注入革命性的燃料，推动广告行业向着新的高度前进。1.5 论文研究的主要内容论文研究涉及到硬件部分和软件部分。硬件方面有广告机框架、电源及稳压模块、主控模块、电机驱动模块、电机模块组成。软件方面用C语言编程了P89LV51RD2BN定时器系统。第二章 自动滚动广告机设计2.1设计原理及总体结构 用P89LV51RD2BN单片机作为自动滚动广告机的控制核心，通过定时器T0精确定时一秒，实现一个和真实时间同步的系统时钟，利用P89LV51RD2B控制电机驱动芯片ULN2003使之输出信号，使电机遵从上述动作,并最终通过皮带连接滑轮使广告片随之转动。 另外，还有利用四位七段数码管显示时间。总体平面示意图如下图2.1所示图2.1 总体平面示意图根据设计要求，我们的自动滚动广告机主要由五个模块构成：广告机框架、电源及稳压模块、主控模块、电机驱动模块、电机模块组成。整个硬件电路设计的总体结构框图可由下图2.2表示：电 源稳 压主控模块P89LV51RD2BN驱动模块ULN2003步 进 电 机图2.2 硬件设计2.2硬件设计2.2.1总电路图图2.3 总体电路示意图2.2.2电源及稳压模块方案一：采用交流电经直流稳压处理后供电 采用交流电提供直流稳压电源，电流驱动能力及电压稳定性最好，且负载对电源影响也最小。方案二：采用蓄电池供电 蓄电池具有较强的电流驱动能力和较好的电压稳定性能，且成本低廉。可采用蓄电池经7812芯片稳压后给电机供电，再经过降压接7805芯片给单片机及其他逻辑单元供电。方案三：采用干电池组进行供电，占空间小，移动性好 。 由于实际情况下广告机需长时间运转，时间久了，耗电量必然很大，经常换电池很麻烦，故选择方案一。2.2.3 电机模块方案1：采用步进电机作为该系统的驱动电机。使用步进电机控制精度较高，但难度较大，在广告机的控制过程中，减速电机完全满足要求，没必要额外增加难度。方案2：采用直流减速电机。直流减速电机转动力矩大，体积小，重量轻，装配简单，使用方便。由于其内部由高速电动机提供原始动力，带动变速（减速）齿轮组，可以产生较大扭力。技术参数：1、 供电电压：12V直流电；2、 VCC: 12V经过稳压器7805降压得到；3、 8550和8050两个不同PN结的三极管在这里既起到放大作用（二级放大），又作为开关用；4、 IN4007: 续流二极管，在直流减速电机突然上电（或断电）时保护电机线圈不被烧坏；5、 471uf和104电容： 第一，作为滤波电容； 第二，470uf高值电容在此主要起到储能作用，在普通电池电压不稳定时，及时稳住电压，使得电路保持比较可靠的12V稳定电压。 图2.直流减速电机驱动原理图2.2.4所用全部硬件资源（1）easyAVR开发板（2）简版JTAG仿真器（程序的下载和仿真） （3）P89LV51RD2BN单片机1片 （4）ULN2003电机驱动芯片1片（5）步进电机（6）硬纸板、三合板（7）铁钉（8）PNP三极管二个 （9）电源一个（10）导线2米左右 2.3 P89V51RB2单片机P89V51RB2单片机：P89V51RB2型单片机概述P89V51RB2/RC2/RD2是一款80C51微控制器，包含16/32/64kB Flash和1024字节的数据RAM。P89V51RB2/RC2/RD2的典型特性是它的X2方式选项。利用该特性，设计工程师可使应用程序以传统的80C51时钟频率（每个机器周期包含12个时钟）或X2方式（每个机器周期包含6个时钟）的时钟频率运行，选择X2方式可在相同时钟频率下获得2倍的吞吐量。从该特性获益的另一种方法是将时钟频率减半而保持特性不变，这样可以极大地降低电磁干扰(EMI)。Flash程序存储器支持并行和串行在系统编程（ISP）。并行编程方式提供了高速的分组编程（页编程）方式，可节省编程成本和上市时间。ISP允许在软件控制下对成品中的器件进行重复编程。应用固件的产生/更新能力实现了ISP的大范围应用。P89V51RB2/RC2/RD2也可采用在应用中编程（IAP），允许随时对Flash程序存储器重新配置，即使是应用程序正在运行也不例外。2.3.1 P89V51RB2单片机功能框图与引脚配置功能框图 图.2 3.2 引脚配置图2.6 P89V51RB2单片机引脚2.3.3 P89V51RB2单片机的特性 *80C51核心处理单元；*5V的工作电压，操作频率为040MHZ；*具有ISP（在系统编程）和IAP（在应用中编程功能；*通过软件或ISP选择支持12时钟（默认）或6时钟的工作模式；*SPI（串行外围接口）和增强型UART；*PCA（可控编程计数器阵列），具有PWM和捕获/比较功能；*4个8位I/O口，含有3个高电流PI口（每个I/O的电流为16mA）;*3个16位定时器/计数器；*可编程看门狗定时器（WDT）；*2个DPIR寄存器；*低EMI方式（ALE禁能）；*兼容TTL和COMS逻辑电平；*掉电检测及底功耗模式；+12V直流供电电源+5V直流逻辑电平ULN2003电 机 驱 动 芯 片单片机指令总线驱动电机保护 电 路2.7 电机驱动电路ULN2003 简介高耐压、大电流达林顿管ICULN2003 图2.8概述与特点 ULN2003 是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN 达林顿管组成。 该电路的特点如下： ULN2003 的每一对达林顿都串联一个2.7K 的基极电阻,在5V 的工作电压下它能与TTL 和CMOS 电路 直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。 ULN2003 工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受50V 的电压，输出还 可以在高负载电流并行运行。 ULN2003 采用DIP16 或SOP16 塑料封装。 方框图 封装外形图 封装外形图图.ULN2003内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管，可用来驱动继电器。它是双列16脚封装,NPN晶体管矩阵,最大驱动电压=50V,电流=500mA,输入电压=5V,适用于TTL COMS,由达林顿管组成驱动电路。 ULN是集成达林顿管IC,内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管,它的输出端允许通过电流为200mA，饱和压降VCE 约1V左右，耐压BVCEO 约为36V。用户输出口的外接负载可根据以上参数估算。采用集电极开路输出，输出电流大，故可直接驱动继电器或固体继电器，也可直接驱动低压灯泡。通常单片机驱动ULN2003时，上拉2K的电阻较为合适，同时，COM引脚应该悬空或接电源。 ULN2003是一个非门电路，包含7个单元，单独每个单元驱动电流最大可达350mA，9脚可以悬空。 比如1脚输入，16脚输出，你的负载接在VCC与16脚之间，不用9脚。 作用ULN2003是大电流驱动阵列,多用于单片机、智能仪表、PLC、数字量输出卡等控制电路中。可直接驱动继电器等负载。 输入5VTTL电平，输出可达500mA/50V。 ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列,由七个硅NPN达林顿管组成。 该电路的特点如下: ULN2003的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻,在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路 直接相连,可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器。 ULN2003 是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。2.4软件设计 本论文通过P89LV51RD2BN单片机的C语言编译器编制了ULN2003电机驱动芯片的相关程序，使得减速电机按照预定的方案运行，再通过皮带带动滑轮使得广告片转换画面，从而完成了自动广告机的设计。 其软件设计原理：通过定时器T0精确定时1s，当定时器开始计时后，程序经过初始化，通过ULN2003芯片输入信号电动机开始运转，再到经过电动机的加速、减速后到达可以显示广告片1的位置后，电动机停止，显示画面1，经过3s延长后，再次输入电动机正传信号，使电动机再次运转，经过电动机的加速、减速后到达可以显示广告片2的位置后，电动机停止，显示画面2，如果需要再显示更多的画面，重复上述过程，直到计数器断开计时，系统没有信号输入为止。2.4.1流程图如下开始初始化 电机正转停 车显 示3s延时到否？电机正转位置1到否？停 车显 示位置2到否？3s延时到否？电机正转2.10流程图2.4.2 电路示意图图.2.4.3源程序/ICC-AVR application builder :/ Target : M16#include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit en1=P30; /* ULN2003的Enable A */ sbit s1=P32; /* ULN2003的Input 1 */ sbit s2=P33; /* ULN2003的Input 2 */ uchar t=0; /* 中断计数器 */ uchar m1=0; /* 电机1速度值 */ uchar tmp1; /* 电机当前速度值 */ /* 电机控制函数 index-电机号(1); speed-电机速度(0100) */ void motor(uchar index, char speed) if(speed=0 & speed0) /* 速度值为正正转 */ s1=1; s2=0; void delay(uint j) /* 简易延时函数 */ for(j;j0;j-); void main() uchar i; TMOD=0x02; /* 设定T0的工作模式为2 */ TH0=0x9B; /* 装入定时器的初值 */ TL0=0x9B; EA=1; /* 开中断 */ ET0=1; /* 定时器0允许中断 */ TR0=1; /* 启动定时器0 */ while(1) /* 电机实际控制演示 */ for(i=0;i0;i-) /* 正转减速 */ motor_stop(); /停止delay(3); while(2) /* 电机实际控制演示 */ for(i=0;i0;i-) /* 正转减速 */ motor_stop(); /停止delay(3); if while(1) /* 电机实际控制演示 */ for(i=0;i0;i-) /* 正转减速 */ motor_stop(); /停止delay(3); elsevoid timer0() interrupt 1 /* T0中断服务程序 */ if(t=0) /* 1个PWM周期完成后才会接受新数值 */ tmp1=m1; if(t=100) t=0; /* 1个PWM信号由100次中断产生 */ 结束语 本论文用P89LV51RD2BN单片机作为自动滚动广告机的控制核心，通过定时器T0精确定时一秒，利用P89LV51RD2BN控制电机驱动芯片ULN2003，使之输出正转停止正转停止的信