电子技术课程设计-旋转LED设计.doc

题目：基于51单片机的旋转LED设计年 级 2015级 专 业 机械电子工程（一）班 学 号 * 学生姓名 * 指导老师 * 提交日期 2017年 4月 28日 目 录摘 要:I1、旋转LED课程设计任务11.1、任务概述11.2、设计要求及特点12、产品介绍12.1、旋转LED人眼余晖效应原理12.2、旋转LED功能23、元器件清单24、旋转LED电路分析34.1、整体电路图34.2、电路模块化分析34.3、电路整体分析35、 组装调试与操作说明45.1组装45.2、调试55.3、操作说明56、 设计总结6参考文献8摘 要:基于视觉暂留原理，开发出了一种旋转式LED显示屏。在稳定旋转地载体上安装16个LED发光器件，静止时，各列发光管等间距分列排开，随着扫描速度的加快，在计算机软件精确的时序控制下，不断扫描出预设的文字，图案等。磁钢用来完成同步的。当红外接受管旋转到红外发射管处，感应到它的存在就会恢复到最初状态，即使前一个过程没有显示完成。装在电机上的电路始终在高速旋转，我们就无法使用通常的方法来给电机供电，但可以通过对7.5伏直流电源转换为交流，再通过无线供电模块利用磁生电的原理传电给单片机。如何让一列灯旋转起来感觉像稳定的字显示在空中呢？首先我们来分析下人的眼睛，其实人的眼睛非常好骗的，只要让电机扫描的快一点就行了，实际上肉眼在24帧/秒以上就不会看到闪烁的，所以要保证电机的速度能在一秒转24圈以上，这样的话人眼就觉得旋转的字很稳定很清晰的显示在空中了。旋转LED旋转起来是一个圆，那么就需要有一个传感器来判断起点位置，有人用霍尔传感器，有人用红外对管，笔者觉得用红外对管来的便宜些，而且实现起来也容易。这个起点检测非常重要，单片机就是根据这个起点来判断是否要开始显示 数据的。如果起点检测不到 单片机就不开始显示。关键字:视觉暂留,直流电机,无线供电。 I1、旋转LED课程设计任务1.1、 任务概述此次以STC89C52单片机为主控单元，利用视觉暂留效应，设计一种旋转式LED显示屏。单片机IO一判断到 红外接收管接收到起点信号，就开始显示，显示完16列后等待下一次的起点信号。这样只要电机的速度够快就会稳定的把字显示字空中了。平面的文字显示同理。通过6V直流电来驱动电机，使加载在直流电机上的设计电路达到匀速稳定旋转的效果，从而实现贴片发光二极管的旋转显示文字、图案的效果。1.2、 设计要求及特点基于视觉暂留原理，利用高速旋转中控制LED亮灭，设计了一种旋转式LED显示屏。在稳定旋转地载体上安装16个贴片发光二极管。静止时，各个发光二极管等间距排布，随着扫描速度的加快，在C语言程序精确控制下，不断扫描出预设的文字，图案等。2、产品介绍此DIY是类似一种立体显示屏幕，但平常的显示屏幕是液晶显示屏和矩阵LED，而这个仅仅是用16个LED列排序就可以达到液晶显示屏和矩阵LED的效果。2.1、旋转LED人眼余晖效应原理人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”。是光对视网膜所产生的视觉在光停止作用后，仍保留一段时间的现象，其具体应用是电影的拍摄和放映。原因是由视神经的反应速度造成的，其时值是二十四分之一秒。是动画、电影等视觉媒体形成和传播的根据。视觉实际上是靠眼睛的晶状体成像，感光细胞感光，并且将光信号转换为神经电流，传回大脑引起人体视觉。感光细胞的感光是靠一些感光色素，感光色素的形成是需要一定时间的，这就形成了视觉暂停的机理。2.2、旋转LED功能旋转LED可广泛应用于教学，其炫酷的显示效果可激发学生求知的欲望，和它运用到的无线供电和红外接收能让学生们更加直观的了解磁生电的相关知识。另外，旋转LED利用人眼的余晖效应，仅用16个LED便显示出多个文字，在节能方面贡献很大。3、元器件清单表3.1元器件清单元器件型号数量元器件型号数量单片机STC89C521晶振24兆1单片机插槽1电容22uF2万能电路板1电动马达1-6V1贴片LED0603蓝光16无线供电模块1红外接收、发送1开关1电阻100 470 10k3电池盒1细小漆包线1电池1.5V5排针14、旋转LED电路分析4.1、整体电路图图4.1原理图4.2、电路模块化分析此处着重分析一下无线供电模块，整流模块将直流电转化为交流电，通过交流电产生不断变化的磁场，不断变化的此处再感应出交流电，最后再通过整流模块将交流转化为直流电工单片机工作。4.3、电路整体分析此电路图可分为左中右两部分，左边部分为整个旋转LED的供电部分，由直流电机和电源组成；中间部分为无线供电模块；右边部分为旋转部分，即单片机电路部分5、 组装调试与操作说明5.1组装（1）将LED贴在一硬纸板上，并将阳极焊接在一起，再分别将阴极与单片机相应IO口焊接在一起。完成旋转部分组装。图5.1.1 LED焊接 图5.1.2单片机引脚焊接图5.1.3半成品图 图5.1.4旋转部分组装完成（2）将直流电机等依据电路图组装完成图5.1.5供电部分组装效果图5.2、调试（1）初始结果和程序调试图5.2.1初始结果 图5.2.2程序调试（2）调试结果图5.2.3调试结果5.3、操作说明 制作此旋转LED一定要先确定好组装顺序和焊接顺序，并且在组装和焊接过程中避免接错焊错和出现虚焊的情况。在调试过程中应用万用表检查电路，切不可盲目拆换元件。6、 设计总结第一次知道旋转LED灯是在朋友圈上，第一次看到他我就知道我也得做一个出来，于是我充满信心和好奇心的找同学要了程序和原理图，但或许仅仅是好奇心而已，我并没有去实践它，可能是因为刚接触单片机不久，自己没有勇气去制作它，同时也是对自己对单片机的熟悉程度没有信心。这一犹豫就到了一个月之后。我们专业进行电子课程设计实训，老师说每人要自己做一个DIY出来，于是在再三的思索下，我毅然选择了我之前就像做的旋转LED灯。因为是第一次做DIY，在自己购买零件的时候也花了一些时间，虽然价格比较贵，但我没有感到丝毫的可惜，我知道这次的DIY制作会大大增大我对于单片机的热情。我买了一些零散的电子元件外，还单独买了一个无线供电模块，这也是我第一次接触我认为是高科技的东西，它是根据磁生电的原理来传递电力的。现在仔细一下，好像这个知识还是在高中时期学的，说的高中时期，突然有点怀旧了，哈哈。那就来说说这个旋转LED中我认为比较重要的一个零件吧，我认为无线供电模块是比较重要的（也是比较贵的，花了我30多块），它有接受和发送两个模块，工作原理是发射模块是把直流转换为交流，然后通过交流在线圈上产生不断变化的磁场，接受模块再把线圈上的交流通过整流模块把交流电转换为直流电再为单片机供电。这一说都说了好多了，接下来说说我在制作这个DIY的体会吧。在前面我说过了我是第一次制作DIY，第一次吗，你们懂的，总会有一些不成熟的，没有逻辑的操作，所以感慨比较多！首先，我认为，我们不管做什么东西，得先知道这东西的原理，就是它为什么可以怎样做，为什么要这样做，弄清楚它的原理，只有搞清楚它的原理才能尽可能避免一些不成熟的手法操作，同时我们也会在制作过程中产生一些自己的想法，一些更好的，改进的想法，只有在对的理解上才能产生一些对的，有依据的改进想法。在对于零件的熟悉上，我认为，我们既然用到了，那我们就有必要了解它，理解它，这也是避免错误的一种方法。同样在制作过程中，我认为我们即要在乎美观也要在乎功能，当然，美观要在功能之后。所以在制作之前我们要测试自己的零件是否可以正常工作，避免在制作过程中因为一些零件而影响到整个DIY。在制作过程中，我们也要记得对部分模块电路进行测试，来检测连接电路是否工作。那么当我们在检测一切电路没有问题后，我们就可以充满信心的完成我们接下来的工作了。我制作的旋转LED虽能勉强的显示文字，但不足之处还有很多，如有些字体显示不完整，与程序预定字的数量