卧式单面多孔组合机床液压系统的课程设计及led点阵广告牌的设计

合肥工业大学课程设计任务书设计题目卧式单面多孔组合机床液压系统的设计成绩主要内容某厂要自制一台卧式单面多孔组合机床，有主轴16根，其中钻Φ13.9mm孔14个，钻Φ8.5mm孔2个；要求的工作循环是：钻头快速接近工件→工进钻孔→快速退回原位→自动停止。工件材料为铸铁、硬度HB=240；假定运动部件重量G=9800N，快进、快退速度u1=0.1m/s；动力滑台采用平导轨，静摩擦系数fs=0.2，动摩擦系数fu=0.1；往复运动的加速、减速时间为0.2s；快进行程L1=100mm，工进行程L2=50mm。试设计计算液压系统。指导教师意见签名：年月日目录前言………………1一、液压系统的设计要求………2二、负载与运动分析……………22.1负载的计算……………22.1.1切削负载………22.1.2惯性负载………22.1.3阻力负载………32.2负载循环图与速度循环图的绘制……3三、确定液压系统的主要参数…………………53.1确定液压缸的工作压力………………53.2计算液压缸主要结构参数……………5四、液压系统方案设计…………84.1速度控制回路的选择…………………84.2选用执行元件…………84.3选择快速运动和换向回路……………94.4速度换接回路的选择…………………94.5组成液压系统原理图…………………10五、液压元件的选择……………135.1确定液压泵的规格和电动机功率……135.2阀类元件和辅助元件的选择…………145.2.1阀类元件的选择…………………145.2.2过滤器的选择……………………155.2.3空气滤清器的选择………………165.3油管的选择……………165.4油箱的设计……………175.4.1油箱长宽高的确定………………175.4.2隔板尺寸的确定…………………185.4.3各种油管的尺寸…………………18六、液压系统主要性能的验算…………………196.1判断流动状态…………196.1.1计算系统压力损失………………196.1.2液压泵工作压力的估算…………20七、集成块结构与设计…………21总结…………………22参考文献……………23前言本课程是机械设计制造及其自动化专业的主要专业基础课和必修课，是在完成《液压与气压传动》课程理论教学以后所进行的重要实践教学环节。本课程的学习目的在于使学生综合运用《液压与气压传动》课程及其它先修课程的理论知识和生产实际知识，进行液压传动的设计实践，使理论知识和生产实际知识紧密结合起来，从而使这些知识得到进一步的巩固、加深和扩展。通过设计实际训练，为后续专业课的学习、毕业设计及解决工程问题打下良好的基础。

液压产品的设计包括液压系统的功能分析、工作原理方案设计和液压传动方案设计等。这些设计内容可作为液压传动课程设计的内容。很明显，液压系统设计本身如果存在问题，常常属于根本性的问题，可能造成液压机床的灾难性的失误。因此我们必须重视对学生进行液压传动设计能力的培养。作为一种高效率的专用机床，组合机床在大批、大量机械加工生产中应用广泛。本次课程设计将以卧式单面多孔组合机床设计为例，介绍该组合机床液压系统的设计方法和设计步骤，其中包括组合机床动力滑台液压系统的工况分析、主要参数确定、液压系统原理图的拟定、液压元件的选择以及系统性能验算和液压集成块的设计与组装等。组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具而组成的半自动或自动专用机床。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。组合机床通常采用多轴、多刀、多面、多工位同时加工的方式，能完成钻、扩、铰、镗孔、攻丝、车、铣、磨削及其他精加工工序，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。液压系统由于具有结构简单、动作灵活、操作方便、调速范围大、可无级连读调节等优点，在组合机床中得到了广泛应用。液压系统的设计要求某厂要自制一台卧式单面多孔组合机床，有主轴16根，其中钻Φ13.9mm孔14个，钻Φ8.5mm孔2个；要求的工作循环是：钻头快速接近工件→工进钻孔→快速退回原位→自动停止。工件材料为铸铁、硬度HB=240；假定运动部件重量G=9800N，快进、快退速度u1=0.1m/s；动力滑台采用平导轨，静摩擦系数fs=0.2，动摩擦系数fu=0.1；往复运动的加速、减速时间为0.2s；快进行程L1=100mm，工进行程L2=50mm。试设计计算液压系统。负载与运动分析2.1负载的计算负载分析中，暂不考虑回油腔的背压力，液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机械效率中加以考虑。因工作部件是卧式放置，重力的水平分力为零，这样需要考虑的力有：夹紧力，导轨摩擦力，惯性力。在对液压系统进行工况分析时，本设计实例只考虑组合机床动力滑台所受到的工作负载、惯性负载和机械摩擦阻力负载，其他负载可忽略。2.1.1切削负载工作负载是在工作过程中由于机器特定的工作情况而产生的负载，对于金属切削机床液压系统来说，沿液压缸轴线方向的切削力即为工作负载。切削负载(确定切削负载应具备机械切削加工方面的知识)用高速钢钻头(单个)钻铸铁孔时的轴向切削力Ft(单位为N)为(8—1)式中：D——钻头直径，单位为mm；s——每转进给量，单位为mm／r；HBS——铸件硬度。根据组合机床加工特点，钻孔时主轴转速n和每转进给量s按《组合机床设计手册》取：对φ13.9mm的孔：n1=360r／min，sl=0.147mm／r；对φ8.5mm的孔：n2=550r／min，s2=0.096mm／r；所以，系统总的切削负载Ft为：Ft=14x25.5x13.9x0.147^0.8x240^0.6+2x25.5x8.5x0.096^0.8x240^0.6=30500N令Ft=Fq=30500N2.1.2惯性负载往复运动的加速，减速时间不希望超过0.2s，所以取为0.2s,Fm=mV/t=(9800/9.8)x(0.1/0.2)=500N2.1.3阻力负载机床工作部件对动力滑台导轨的法向力为：Fn=G=9800N静摩擦阻力：Ftf=fsFn=0.2x9800=1960N动摩擦阻力：Ffd=fdFn=0.1x9800=980N加速负载：=1480N如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响，并设液压缸的机械效率=0.9，根据上述负载力计算结果，可得出液压缸在各个工况下所受到的负载力和液压缸所需推力情况由此得出液压缸在各工作阶段的负载如表1所列。表1液压缸在各工作阶段的负载工况负载组成负载值F工况负载组成负载值F启动1960快退980快进980停止480工进31480注：在负载分析中，没有考虑动力滑台上倾翻力矩的作用按表1数值绘制的动力滑台负载图如图1(a)所示。图1a）2.2负载循环图和速度循环图的绘制

根据工作循环(总行程L1+L2=150mm工进速度V2=n1s1=n2s2=0.88x10^-3m/s,绘制动力滑台速度图,如图8-1(b)所示。快进、工进和快退的时间可由下式分析求出。快进：t1=l1/v1=0.1/0.1=1s工进：t2=l2/v2=0.05/(0.88x10^-3)=56.6s快退：t3=(l1+l2)/v3=0.15/0.1=1.5s根据上述已知数据绘制组合机床动力滑台液压系统绘制负载图（F-t）如图1(b),速度循环图如图1（c)所示。b）c）图1速度负载循环图b）负载图c)速度循环图确定液压系统主要参数3.1确定液压缸工作压力由表2和表3可知，组合机床液压系统在最大负载约为30000N时宜取4MP。表2按负载选择工作压力负载/KN<55~1010~2020~3030~50>50工作压力/MPa<0.8~11.5~22.5~33~44~5≥5表3各种机械常用的系统工作压力机械类型机床农业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力/Mpa0.8~23~52~88~1010~1820~323.2计算液压缸主要结构参数由于工作进给速度与快速运动速度差别较大，且快进、快退速度要求相等，从降低总流量需求考虑，应确定采用单杆双作用液压缸的差动连接方式。通常利用差动液压缸活塞杆较粗、可以在活塞杆中设置通油孔的有利条件，最好采用活塞杆固定，而液压缸缸体随滑台运动的常用典型安装形式。这种情况下，应把液压缸设计成无杆腔工作面积是有杆腔工作面积两倍的形式，即活塞杆直径d与缸筒直径D呈d=0.707D的关系。工进过程中，当孔被钻通时，由于负载突然消失，液压缸有可能会发生前冲的现象，因此液压缸的回油腔应设置一定的背压(通过设置背压阀的方式)，选取此背压值为p2=0.8MPa。快进时液压缸虽然作差动连接（即有杆腔与无杆腔均与液压泵的来油连接），但连接管路中不可避免地存在着压降，且有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时取0.7MPa。快退时回油腔中也是有背压的，这时选取被压值=0.6MPa。工进时液压缸的推力计算公式为，式中：F——负载力m——液压缸机械效率A1——液压缸无杆腔的有效作用面积A2——液压缸有杆腔的有效作用面积p1——液压缸无杆腔压力p2——液压有无杆腔压力因此，根据已知参数，液压缸无杆腔的有效作用面积可计算为A1=97.16cm2液压缸缸筒直径为D=(4xA1/3.14)^(1/2)=111.25mm由于有前述差动液压缸缸筒和活塞杆直径之间的关系，d=0.707D，因此活塞杆直径为d=0.707×109.89=78.66mm，根据GB/T2348—1993对液压缸缸筒内径尺寸和液压缸活塞杆外径尺寸的规定，圆整后取液压缸缸筒直径为D=110mm，活塞杆直径为d=80mm。此时液压缸两腔的实际有效面积分别为：A1=3.14D^2/4=95cm2A2=3.14(D^2-d^2)/4=47cm2工作台在快进过程中，液压缸采用差动连接，此时系统所需要的流量为q快进=（A1-A2）xv1=28.8L/min工作台在快退过程中所需要的流量为:q快退=A2v3=28.2L/min工作台在工进过程中所需要的流量为:根据上述液压缸直径及流量计算结果，进一步计算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率值，如表4所示。表4液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率值工况负载FL/N回油腔压力P2/MPa进油腔压力P1/MPa输入理论流量q/(L/s)输入功率P/kW计算式快迸(差动)启动196001.17--加速14801.005--恒速9800.8040.480.441工进314800.84.880.00840.041快退启动196000.38--加速14800.60.573--恒速9800.4240.470.205并据表4可绘制出液压缸的工况图，如图2所示。.470.48.470.48图2组合机床液压缸工况图四、液压系统方案设计根据组合机床液压系统的设计任务和工况分析，所设计机床对调速范围、低速稳定性有一定要求，因此速度控制是该机床要解决的主要问题。速度的换接、稳定性和调节是该机床液压系统设计的核心。此外，与所有液压系统的设计要求一样，该组合机床液压系统应尽可能结构简单，成本低，节约能源，工作可靠。4.1选用执行元件因系统运动循环要求正向快进和工进，反向快退，且快进，快退速度相等，因此选用单活塞杆液压缸，快进时差动连接，无杆腔面积A1等于有杆腔面积A2的两倍。4.2速度控制回路的选择工况图表明，所设计组合机床液压系统在整个工作循环过程中所需要的功率较小，系统的效率和发热问题并不突出，因此考虑采用节流调速回路即可。虽然节流调速回路效率低，但适合于小功率场合，而且结构简单、成本低。该机床的进给运动要求有较好的低速稳定性和速度-负载特性，因此有三种速度控制方案可以选择，即进口节流调速、出口节流调速、限压式变量泵加调速阀的容积节流调速。钻镗加工属于连续切削加工，加工过程中切削力变化不大，因此钻削过程中负载变化不大，采用节流阀的节流调速回路即可。但由于在钻头钻入铸件表面及孔被钻通时的瞬间，存在负载突变的可能，因此考虑在工作进给过程中采用具有压差补偿的进口调速阀的调速方式，且在回油路上设置背压阀。由于选定了节流调速方案，所以油路采用开式循环回路，以提高散热效率，防止油液温升过高。从工况图中可以清楚地看到，在这个液压系统的工作循环内，液压要求油源交替地提供低压大流量和高压小流量的油液。而快进快退所需的时间和工进所需的时间。有=20因此从提高系统效率、节省能量角度来看，如果选用单个定量泵作为整个系统的油源，液压系统会长时间处于大流量溢流状态，从而造成能量的大量损失，这样的设计显然是不合理的。如果采用一个大流量定量泵和一个小流量定量泵双泵串联的供油方式，由双联泵组成的油源在工进和快进过程中所输出的流量是不同的，此时液压系统在整个工作循环过程中所需要消耗的功率估大，除采用双联泵作为油源外，也可选用限压式变量泵作油源。但限压式变量泵结构复杂、成本高，且流量突变时液压冲击较大，工作平稳性差，最后确定选用双联液压泵供油方案，有利于降低能耗和生产成本，如图3所示。图3双泵供油油源4.3选择快速运动和换向回路根据本设计的运动方式和要求，采用差动连接与双泵供油两种快速运动回路来实现快速运动。即快进时，由大小泵同时供油，液压缸实现差动连接。本设计采用二位二通电磁阀的速度换接回路，控制由快进转为工进。与采用行程阀相比，电磁阀可直接安装在液压站上，由工作台的行程开关控制，管路较简单，行程大小也容易调整，另外采用液控顺序阀与单向阀来切断差动油路。因此速度换接回路为行程与压力联合控制形式。4.4速度换接回路的选择所设计多轴钻床液压系统对换向平稳性的要求不高，流量不大，压力不高，所以选用价格较低的电磁换向阀控制换向回路即可。为便于实现差动连接，选用三位五通电磁换向阀。为了调整方便和便于增设液压夹紧支路，应考虑选用Y型中位机能。由前述计算可知，当工作台从快进转为工进时，进入液压缸的流量由0.5485L/S降0.0084L/S，可选二位二通行程换向阀来进行速度换接，以减少速度换接过程中的液压冲击，如图4所示。由于工作压力较低，控制阀均用普通滑阀式结构即可。由工进转为快退时，在回路上并联了一个单向阀以实现速度换接。为了控制轴向加工尺寸，提高换向位置精度，采用死挡块加压力继电器的行程终点转换控制。a.换向回路b.速度换接回路图4换向和速度切换回路的选择参考同类组合机床，选用双作用叶片泵双泵供油，调速阀进油节流阀调速的开式回路，溢流阀做定压阀。为了换速以及液压缸快退时运动的平稳性，回油路上设置背压阀，初定背压值Pb=0.8MPa。4.5组成液压系统原理图选定调速方案和液压基本回路后，再增添一些必要的元件和配置一些辅助性油路，如控制油路、润滑油路、测压油路等，并对回路进行归并和整理，就可将液压回路合成为液压系统，即组成如图5所示的液压系统图。图5液压系统原理图1—双联叶片液压泵；2—三位五通电液阀；3—行程阀；4—调速阀；5—单向阀；6—单向阀；7—顺序阀；8—背压阀；9—溢流阀；10—单向阀；ll—过滤器；12—压力表接点；13—单向阀；l4—压力继电器；15—单向阀；16—液压缸。系统图的原理：快进快进如图所示，按下启动按钮，电磁铁1YA通电，由泵输出地压力油经2三位五通换向阀的左侧，这时的主油路为：进油路：泵→单向阀10→三位五通换向阀2（1YA得电）→行程阀3→液压缸右腔。回油路：液压缸左腔→三位五通换向阀2（1YA得电）→单向阀6→行程阀3→液压缸右腔。由此形成液压缸两腔连通，实现差动快进，由于快进负载压力小，系统压力低，变量泵输出最大流量。2．工进减速终了时，挡块还是压下，行程开关使3YA通电，二位二通换向阀将通路切断，这时油必须经调速阀4才能进入液压缸左腔，回油路和减速回油完全相同，此时变量泵输出地流量自动与工进调速阀4的开口相适应，故进给量大小由调速阀4调节，其主油路为：进油路：泵→单向阀10→三位五通换向阀2（1YA得电）→调速阀4→液压缸右腔。回油路：液压缸左腔→三位五通换向阀2→背压阀8→油箱。3.快退滑台停留时间结束后，时间继电器发出信号，使电磁铁1YA、3YA断电，2YA通电，这时三位五通换向阀2接通右位，，因滑台返回时的负载小，系统压力下降，变量泵输出流量又自动恢复到最大，滑快速退回，其主油路为：进油路：泵→单向阀10→三位五通换向阀2（2YA得电）→液压缸左腔。回油路：液压缸右腔→单向阀5→三位五通换向阀2（右位）→油箱。4.原位停止当滑台退回到原位时，挡块压下原位行程开关，发出信号，使2YA断电，换向阀处于中位，液压两腔油路封闭，滑台停止运动。这时液压泵输出的油液经换向2直接回油箱，泵在低压下卸荷。电磁铁和行程阀动作顺序表五、液压元件的选择本设计所使用液压元件均为标准液压元件，因此只需确定各液压元件的主要参数和规格，然后根据现有的液压元件产品进行选择即可。5.1确定液压泵的规格和电动机功率（1）计算液压泵的最大工作压力由于本设计采用双泵供油方式，根据液压系统的工况图，大流量液压泵只需在快进和快退阶段向液压缸供油，因此大流量泵工作压力较低。小流量液压泵在快速运动和工进时都向液压缸供油，而液压缸在工进时工作压力最大，因此对大流量液压泵和小流量液压泵的工作压力分别进行计算。根据液压泵的最大工作压力计算方法，液压泵的最大工作压力可表示为液压缸最大工作压力与液压泵到液压缸之间压力损失之和。对于调速阀进口节流调速回路，选取进油路上的总压力损失，同时考虑到压力继电器的可靠动作要求压力继电器动作压力与最大工作压力的压差为0.5MPa，则小流量泵的最高工作压力可估算为大流量泵只在快进和快退时向液压缸供油，图4表明，快退时液压缸中的工作压力比快进时大，如取进油路上的压力损失为0.5MPa，则大流量泵的最高工作压力为：（2）计算总流量表3表明，在整个工作循环过程中，液压油源应向液压缸提供的最大流量出现在快进工作阶段，为0.5485L/S，若整个回路中总的泄漏量按液压缸输入流量的10%计算，则液压油源所需提供的总流量为：=36.2L/min工作进给时，液压缸所需流量约为0.0084L/s，但由于要考虑溢流阀的最小稳定溢流量0.05L/s，故小流量泵的供油量最少应为0.0584L/s。据据以上液压油源最大工作压力和总流量的计算数值，因此选取PV2R1212/32型双联叶片泵，其中小泵的排量为12mL/r，大泵的排量为32mL/r，若取液压泵的容积效率=0.9，则当泵的转速=940r/min时，液压泵的实际输出流量为由于液压缸在快退时输入功率最大，这时液压泵工作压力为0.97MPa、流量为37.224r/min。取泵的总效率，则液压泵驱动电动机所需的功率为：根据上述功率计算数据，此系统选取Y100L-6型电动机，其额定功率，额定转速。参数如表5。表5液压泵参数元件名称估计流量规格额定流量额定压力MPa型号双联叶片泵—37.224最高工作压力为21MPaPV2R12-12/325.2阀类元件和辅助元件的选择图5液压系统原理图中包括调速阀、换向阀、单项阀等阀类元件以及滤油器、空气滤清器等辅助元件。5.2.1．阀类元件的选择根据上述流量及压力计算结果，对图5初步拟定的液压系统原理图中各种阀类元件及辅助元件进行选择。其中调速阀的选择应考虑使调速阀的最小稳定流量应小于液压缸工进所需流量。通过图5中4个单向阀的额定流量是各不相同的，因此最好选用不同规格的单向阀。图5中溢流阀9、背压阀8和顺序阀7的选择可根据调定压力和流经阀的额定流量来选择阀的型式和规格，其中溢流阀2的作用是调定工作进给过程中小流量液压泵的供油压力，因此该阀应选择先导式溢流阀，连接在大流量液压泵出口处的顺序阀7用于使大流量液压泵卸荷，因此应选择外控式。背压阀8的作用是实现液压缸快进和工进的切换，同时在工进过程中做背压阀，因此采用内控式顺序阀。最后本设计所选择方案如表6所示，表中给出了各种液压阀的型号。表6阀类元件的选择序号元件名称通过的最大流量q/L/min规格型号额定流量qn/L/min额定压力Pn/MPa额定压降∆Pn/MPa1双联叶片泵—PV2R12-6/263716—2三位五通电液换向阀5035DY—E10B8016<0.53行程阀60AXQF-E10B6316<0.34调速阀<1AXQF-E10B616—5单向阀60AXQF-E10B63160.26单向阀25AF3-Ea10B63160.27液控顺序阀22YF3—E10B63160.38背压阀0.3YF3—E10B6316—9溢流阀5.1YF3—E10B6316—10单向阀26AF3-Ea10B63160.211滤油器30XU—63×80-J36160.0212压力表开关—KF3-E3B———13单向阀60AF3-Ea10B63160.214压力继电器—HED1KA/10—10—5.2.2过滤器的选择按照过滤器的流量至少是液压泵总流量的两倍的原则，取过滤器的流量为泵流量的2.5倍。由于所设计组合机床液压系统为普通的液压传动系统，对油液的过滤精度要求不高，故有q过滤器=q泵入x2.5=37x2.5=92.5L/min因此系统选取通用型WU系列网式吸油过滤器，参数如表7所示。表7通用型WU系列网式吸油中过滤器参数型号通径mm公称流量过滤精度尺寸M（d）HDWU—10080-J3210080M42x215370—5.2.3空气滤清器的选择按照空气滤清器的流量至少为液压泵额定流量2倍的原则，即有q过滤器>2xqp=2x37L/min=74L/min选用EF系列液压空气滤清器，其主要参数如表8所示。表8液压空气滤清器参数型号过滤注油口径mm注油流量L/min空气流量L/min油过滤面积L/minAmmBmmammbmmcmm四只螺钉均布mm空气过滤精度mm油过滤精度mEF2-32281410512010050475964M580.279125注：液压油过滤精度可以根据用户的要求进行调节。5.3油管的选择图5中各元件间连接管道的规格可根据元件接口处尺寸来决定，液压缸进、出油管的规格可按照输入、排出油液的最大流量进行计算。由于液压泵具体选定之后液压缸在各个阶段的进、出流量已与原定数值不同，所以应对液压缸进油和出油连接管路重新进行计算，如表8所示。根据表9中数值，当油液在压力管中流速取3m/s时，可算得与液压缸无杆腔和有杆腔相连的油管内径分别为：d=2=2xd=2=2xmm=16.23mm因此与液压缸相连的两根油管可以按照标准GB/T2351-2005选用公称通径为和的无缝钢管或高压软管。如果液压缸采用缸筒固定式，则两根连接管采用无缝钢管连接在液压缸缸筒上即可。如果液压缸采用活塞杆固定式，则与液压缸相连的两根油管可以采用无缝钢管连接在液压缸活塞杆上或采用高压软管连接在缸筒上。表9各工况实际运动速度、时间和流量流量、速度快进工进快退输入流量/(L/min）=73.67排出流量/(L/min）=75.24运动速度/(L/min）由表可以看出，液压缸在各阶段的实际运动速度符合设计要求。5.4油箱的设计5.4.1油箱长宽高的确定油箱的主要用途是贮存油液，同时也起到散热的作用，参考相关文献及设计资料，油箱的设计可先根据液压泵的额定流量按照经验计算方法计算油箱的体积，然后再根据散热要求对油箱的容积进行校核。油箱中能够容纳的油液容积按JB/T7938—1999标准估算，取时，求得其容积为按JB/T7938—1999规定，取标准值V=250L。如果取油箱内长l1、宽w1、高h1比例为3：2：1，可得长为：=1107mm，宽=738mm，高为=369mm。对于分离式油箱采用普通钢板焊接即可，钢板的厚度分别为：油箱箱壁厚3mm，箱底厚度5mm，因为箱盖上需要安装其他液压元件，因此箱盖厚度取为10mm。为了易于散热和便于对油箱进行搬移及维护保养，取箱底离地的距离为160mm。因此，油箱基体的总长总宽总高为：长为：宽为：高为：为了更好的清洗油箱，取油箱底面倾斜角度为。5.4.2隔板尺寸的确定为起到消除气泡和使油液中杂质有效沉淀的作用，油箱中应采用隔板把油箱分成两部分。根据经验，隔板高度取为箱内油面高度的3/4，根据上述计算结果，隔板的高度应为：隔板的厚度与箱壁厚度相同，取为3mm。5.4.3各种油管的尺寸油箱上回油管直径可根据前述液压缸进、出油管直径进行选取，上述油管的最大内径为20mm，外径取为28mm。泄漏油管的尺寸远小于回油管尺寸，可按照各顺序阀或液压泵等元件上泄漏油口的尺寸进行选取。油箱上吸油管的尺寸可根据液压泵流量和管中允许的最大流速进行计算。液压泵流量为41.36L/min，取吸油管中油液的流速为1m/s。可得：m=29.6mm。液压泵的吸油管径应尽可能选择较大的尺寸，以防止液压泵内气穴的发生。因此根据上述数据，按照标准取公称直径为d=28mm，外径为35mm。六、液压系统主要性能的验算计算系统压力，必须知道管道的直径和管道长度。管道直径确定为d=20mm,进、回管道长度都定为l=2m；油液的运动黏度取，油液的密度取。判断流动状态由雷诺数可知，在油液粘度，管道内径d一定条件下，的大小与成正比。在整个举升过程中最大流量=60L/min,由此可知，此时的Re=（4x60x10^-3）/（60x3.14x20x10^-3x1x10^-4）=636.9也为最大。因为最大的就小于临界雷诺数（2000），故可推论出进、回油路中油液的流动状态全为层流。6.1.1计算系统压力损失层流流动状态的沿程阻力系数溶液在管道内的流速同时代入沿程压力损失计算并将已知公式，数据代入后，得=0.5478x10^8q=(0.5478x10^8x60x10^-3)/60=0.5478x10^5Pa在管道结构尚未确定的情况下，管道的局部压力损失按下式作经验计算，即所以，=0.1x0.5478x10^5=0.5478x10^4Pa根据公式计算各阀类原件的局部压力损失：其中的液压阀的额定压力损失是由产品样本查出，是液压阀的额定流量，是液压阀的实际流量。从液压泵出来的油经压力补偿阀9（溢流阀）：额定流量为63L/min，额定压力损失为2x10^5Pa；单向阀10：额定流量为63L/min,额定压力损失为0.2x10^5Pa；三位五通电液换向阀2：额定流量为80L/min，额定压力损失为<5x10^5Pa；单向阀5：额定流量为63L/min，额定压力损失为<2x10^5Pa。所以通过各阀的局部压力损失之和为：Pv=0.2x(60/63)^2+0.02x(60/63)^2+0.5x(60/80)^2+0.2x(60/63)^2=6.62x10^5Pa回路中的总压力损失为：=0.5478x10^5+0.5478x10^4+6.62x10^5=7.22x10^5Pa6.1.2液压泵工作压力的估算液压泵最大压力等于液压缸工作腔压力加上进油路上的压力损失，即大流量泵:=0.97Mp+7.22x10^5Pa=1.692Mp小流量泵：Pp=6.18Mp+7.22x10^5Pa=6.902Mp由计算结果看，泵的实际出口压力距泵的额定压力还有一定的压力裕度，所选泵是合适的，此值也是负荷传感阀（调整溢流阀）9的调整压力的主要参考数据。集成块结构与设计一般意义上讲，集成块就是指集成电路，集成块是集成电路的实体，也是集成电路的通俗叫法。从字面意思来讲，集成电路是一种电路形式，而集成块则是集成电路的实物反映。集成块是由底版、集成块、盖板和安装在集成块上的阀组成。7.1液压集成回路设计（1）回路划为为若干单元回路，每个单元回路一般由三个液压元件组成，采用通用的压力油路P和回油路，这样的单元回路称液压单元集成回路。设计液压单元集成回路时，优先选用通用液压单元集成回路，以减少集成块设计工作量，提高通用性。(2)连接起来，组成液压集成回路。一个完整的液压集成回路由底板、供油回路、压力控制回路、方向回路、调速回路、顶盖及测压回路等单元液压集成回路组成。液压集成回路设计完成之后，要和液压回路进行比较,分析工作原理是否相同,否则说明液压集成回路出了差错。7.2．液压集成块及其设计若液压单元集成块回路中液压元件较多或者不好安排时，可以采用过渡板把阀与集成块连接起来。如：集成块某侧面要固定两个液压元件有困难，如果采用过渡板则会使问题比较容易解决。使用过渡板时，应注意，过渡板不能与上下集成块上的元件碰撞，避免影响集成块的安装，过渡板的高度应比集成块小2mm。过渡板一般安装在集成块的正面，过渡板厚度为35~40mm，在不影响其部件工作的条件下，其长度可稍大于集成块尺寸。过渡板上孔道的设计与集成块相同。可采用先将其用螺钉与集成块连好，再将阀装在其上的方法安装。决定通道的孔径。集成块上的公用通道，即压力油孔P、回油孔T、泄漏孔L（有时不用）及四个安装孔。压力油孔由液压泵流量决定，回油路一般不得小于压力油孔。直接与液压元件连接的液压油孔由选定的液压元件规格决定。孔与孔之间的连接孔（即工艺孔）用螺塞在集成块表面堵死。与液压油管连接的液压油孔可采用米制细牙螺纹或英制管螺纹。把制做好的液压元件样板放在集成块各视图上进行布局，有的液压元件需要连接板，则样板应以连接板为准。详细设计见附图。总结这次液压系统课程设计，是我们第一次较全面的液压知识的综合运用，通过这次练习，使得我们对液压基础知识有了一个较为系统全面的认识，加深了对所学知识的理解和运用，将原来看来比较抽象的内容实现了具体化，初步掊养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用相关课程的理论，结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展了有关液压系统设计方面的知识。通过制订设计方案，合理选择各液压零件类型，正确计算零件的工作能力，以及针对课程设计中出现的问题查阅资料，大大扩展了我们的知识面，培养了我们在本学科方面的兴趣及实际动手能力，对将来我们在此方面的发展起了一个重要的作用。本次课程设计是我们对所学知识运用的一次尝试，是我们在液压知识学习方面的一次有意义的实践。在本次课程设计中，我遇到了大量的以前没有学到过的知识，于是就去图书馆查找资料，也上网查询了有关信息。这次设计是以小组为单位，我们小组进行讨论，最后计算并设计出了液压系统。通过这次设计，弄懂了一些以前书本中难以理解的内容，加强了对以前所学知识的巩固以及对软件如AUTOCAD和SOLIDWORKS的使用。在设计中，通过老师的指导，使自己在设计思想、设计方法和设计技能等方面都得到了一次良好的训练。但是，设计中还是有很多问题是反复出现的，液压课程设计是在我们学完了《液压与气压传动》这门课程后进行的一项综合性的实验、实践。首先，设计原理图时，里面的每一个零件几乎都有其国家标准，我们设计时必需得按标准进行设计，最后才能符合要求。其次，本次课程设计，让我深深的知道了从事设计工作的艰辛，它要求从事设计工作的人一定得要有很好的耐性，并且要有足够的细心，因为设计过程中我们要对数据不断的计算，对计算结果不断的修改，这需要耐心。在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。当然，由于我的知识结构不清晰，而且设计能力有待提高，本次课程设计内容体系还是比较粗糙，希望老师批评指正！参考文献[1]曾亿山主编.液压与气压传动.合肥：合肥工业大学出版社，2008.2.[2]李松晶，王清岩主编.液压系统经典设计实例.北京：化学工业出版社，2012.7.[3]杨培元，朱福元主编.液压系统设计简明手册.北京：机械工业出版社，1994.[4]王守城，段俊勇编.液压元件及选用.北京：化工工业出版社，2007.[5]周士昌编.液压系统设计图集.北京：机械工业出版社，2003.[6]许贤良，王传礼编.液压传动.北京：国防工业出版社，2006.《单片机原理及应用》课程设计报告LED点阵广告牌的设计班级：学号：姓名：指导教师：成绩：20年6月14日信电工程学院课程设计(论文)II摘要本文介绍了一款以单片机AT89C52为控制器的LED点阵显示屏系统的设计。该系统可实现中英文字符以及特殊字符的显示和动态特效显示，通过控制按钮，可以实现不同效果间切换，达到实际应用中广告牌的要求。并且可以通过级连的方式来扩大显示屏幕的尺寸以达到增加显示内容的目的。系统采用PC机作为上位机，上位机向单片机发送控制命令和上位机所存储的显示代码，AT89C52单片机接收并处理PC机的控制命令以及显示代码，由显示驱动模块驱动一个16×16分辨率的LED点阵显示屏的扫描显示。选用两片74HC138译码器作为I/O口的扩展，与LED点阵显示屏的控制列脚相连，16×16的点阵显示由4块8×8点阵组成。软件选用C语言程序编写。外部中断0输入口接控制按钮实现不同效果间的转换。所选用的AT89C52单片机具有价格低廉程序写入方便的特点使得整个系统方便维护和检修。除此之外，该系统只占用了单片机少量的I/O口和内存，为系统留下了功能扩展的空间。关键词52单片机；LED点阵显示；广告牌

AbstractThispaperintroducesadesignofaLEDmatrixscreenwithasinglechipmicrocomputerAT89C52controller.ThesystemcandisplaytheChineseandEnglishcharactersandspecialcharactersandshowvariousdynamiceffects.Withthecontrolbutton,itcanrealizetheswitchbetweendifferenteffects,whichachievestherequirementofbillboardsinpracticalapplication.Andbythewayitcanalsoexpandthesizeofthescreeninordertoachievethepurposeofincreasingthecontentbycascade.ThesystemofuppercomputerisaPC.PCsendscontrolcommandandstoredisplaycodestothesinglechipmicrocomputer.AT89C52single-chipmicrocomputerreceivesanddealswiththePCcontrolcommandsanddisplayscode.Thedisplaydrivermodulesdrivea16×16resolutionofLEDdotmatrixdisplayscanningdisplay.Wechoosetwopiecesof74HC138decoderasI/Otheexpansionoftheinterface,whichislinkedwithLEDdotmatrixdisplaylistedfeet.The16×16dotmatrixscreenconsistsof4piecesof8x8dotmatrixscreens.ThecodesareinCprogramminglanguage.Externalinterruption0inputportislinkedwithcontrolbuttonwhichrealizesthetransformationbetweendifferenteffects.AT89C52single-chipmicrocomputerischeapandconvenienttouseandrepair.Inaddition,thesystemtakesonlyalittleinternalspaceandafewI/Oports,whichsavesalargeamountofspacetoextend.Keywords52SingleChipMicrocomputerMatrixLEDBillboard信电工程学院课程设计(论文)PAGE5目录1绪论 11.1课题背景 11.1.1选题背景 11.1.2研究现状及发展趋势 11.2论文主要内容 12系统总体方案设计 22.1系统硬件设计方案 22.1系统软件设计方案 23硬件系统设计 33.1硬件整体设计概述 33.2控制单元 43.2.1AT89C52基本介绍 43.2.2控制系统设计 43.3译码器 53.4LED点阵显示屏 63.4.1LED点阵显示屏的基本介绍 63.4.2LED点阵显示屏的工作原理 74软件系统设计 94.1程序设计 94.2显示程序的设计 104.2.1点阵数据表达方式 104.2.2动态特效显示程序的设计 104.3外部中断程序 125系统调试 135.1系统调试的基本过程 135.1.1软件调试 135.1.2硬件调试 145.2系统调试的结果 14结论 15致谢 16参考文献 17附录 18附录1：硬件原理图 18附录2：C语言程序 191绪论1.1课题背景1.1.1选题背景LED显示屏是八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体，显示屏由几万到几十万个半导体发光二极管像素点均匀排列组成。利用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素点。目前应用最广的是红色、绿色、黄色。而蓝色和纯绿色LED的开发已经达到了实用阶段。LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。LED显示屏的应用涉及社会经济的许多领域，主要包括：（1）证券交易、金融信息显示。（2）机场航班动态信息显示。（3）港口、车站旅客引导信息显示。（4）体育场馆信息显示。（5）道路交通信息显示。（6）调度指挥中心信息显示。（7）邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示。（8）广告媒体新产品等。1.1.2研究现状及发展趋势LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、大型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。在街上随处可见LED广告牌，从最初的静态显示，到后来的左移滚动、右移滚动、上移、下移、闪烁、卷动等各种花样显示，由起初的一种控制，向多种控制发展，现越来越趋于多样化，美观化。1.2论文主要内容本设计为一款能够显示不同字符的LED点阵广告牌，能够显示中文、英文及特殊符号，并通过控制按钮能够实现不同显示效果间的切换，有左移、上移和闪烁。论文包括系统总体方案设计，硬件系统设计，系统软件设计，系统调试及结论。在系统总体方案设计中给出了系统设计硬件框图及软件功能结构框图。在硬件系统设计中给出了硬件原理图，各部分电路图，元件原理图等。在系统软件设计中，有系统主程序及功能模块流程图等。系统调试包括软件调试和硬件调试，并给出了调试的结果。附录中存放有硬件原理图及完整的C语言程序。

2系统总体方案设计2.1系统硬件设计方案以PC机作为上位机存储和处理显示内容用串行通信的方式将显示内容和控制指令传输到单片机系统，单片机根据上位机传输来的内容和指令通过端口译码扩展后驱动4块8×8LED点阵模块构成的16×16的LED点阵显示屏。方案框图见图2-1。图2-1硬件设计框图图2-1硬件设计框图2.1系统软件设计方案软件的设计需要实现以下功能：显示不同字符的LED点阵广告牌，至少显示两个汉字；有中断控制程序实现不同效果间切换，如左移、上移、闪烁等；能够显示自定义字符。由此，软件大致可以分为主程序，中断控制程序，各种特效显示子程序三个主要部分组成。具体结构图见图2-2。图2-2软件功能结构框图图2-2软件功能结构框图本文软件的编写用Keil软件以及C语言编写，编译完成后，生成后缀名为.hex的可执行文件，用单片机硬件仿真开发工具Proteus7.5进行电路原理实验及综合系统仿真，进行各种运行和调试。最后再下载到单片机中执行。

3硬件系统设计3.1硬件整体设计概述显示系统具体设计主要由上位机，单片机系统，控制电路，译码电路，16×16的点阵屏五部分组成。具体工作流程为：上位PC机编写好程序后下载到单片机中，单片机执行相应的指令处理显示代码将显示内容通过I/O口输出并且译码电路完成扩展并输出，最后达到LED显示屏的显示电流、电压要求进而使显示屏显示内容。根据硬件的功能结构图选取合适器件，器件不但要求能实现所要求的功能还要能兼容至整个系统之中。通过查阅资料和对比最终的硬件原理图见图3-1。图3-1硬件原理图（换图）图3-1硬件原理图（换图）该系统所要实现的功能和要求有以下几点：LED显示屏的面积必须满足至少显示一个汉字的标准，并且显示要清晰。能够进行不同效果显示间的切换。两个译码器不能同时工作。单片机要能够处理控制LED显示屏的显示，并且端口驱动能力要足以驱动译码电路，执行频率要能达到扫描显示的最低要求。3.2控制单元控制单元是整个显示系统的核心，该系统中采用52系列单片机为核心器件，用来和上位机通信处理上位机发送的控制指令和显示内容。并且直接输出数据通过译码电路控制LED显示屏的显示内容和显示状态。3.2.1AT89C52基本介绍AT89C52是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能单片机，片内含8KB的可系统编程的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产。ATMEL公司的功能强大，低价位AT89C52单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。AT989C52具有以下特点：与MCS-51产品指令系统完全兼容；8KB可程序设计Flash内存；1000次擦写周期；全静态工作模式：0Hz－24MHz；三级加密程序内存；32个可编程I/O口线；3个16位定时/计数器；8个中断源；全双工串行UART通道；低功耗空闲和掉电模式；中断可从空闲模唤醒系统。AT89C52的PDIP封装引脚图见图3-2。图3-2AT89C52引脚图图3-2AT89C52引脚图3.2.2控制系统设计控制电路设计中采用的是单片机系统，该系统必须要是工作在一个最小系统（指单片机的可以的最小配置系统）。AT89C52的最小系统包括了复位电路，选定一定数量的I/O口作为控制口控制外部的各种器件和数据的输出。根据功能选择一定的单片机接口添加外围的器件，具体电路见图3-3。图3-3控制部分电路图图3-3控制部分电路图在该系统中，P0、P1、P2各口主要用作LED显示数据的控制输出。由于端口的驱动能力有限所以在P0口外接了10K的9脚排阻来提高驱动能力。P0的8个口和P2的8个口分别接LED点阵显示屏的16个引脚，用来控制行。P1.0、P1.1、P1.2分别接两块74HC138的A、B、C端，向74HC138送入串行数据经过其转换后并行输出，与LED点阵显示屏的另外16个引脚相连，控制列。P1.3接一片74HC138的使能控制端E2、E3，当为低电平使允许输出，接另一片74HC138的使能控制端E1，当为高电平使允许输出，分别控制两个译码器。由于P3口是特殊功能口，在该系统中基本是采用其第二功能。将P3.2外部中断0口外接控制按钮，实现不同特效显示间的切换。3.3译码器74HC138是一款高速CMOS器件，74HC138引脚兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。74HC138译码器可接受3位二进制加权地址输入（A0,A1和A2），并当使能时，提供8个互斥的低有效输出（Y0至Y7）。74HC138特有3个使能输入端：两个低有效（E1和E2）和一个高有效（E3）。除非E1和E2置低且E3置高，否则74HC138将保持所有输出为高。利用这种复合使能特性，仅需4片74HC138芯片和1个反相器，即可轻松实现并行扩展，组合成为一个1-32（5线到32线）译码器。任选一个低有效使能输入端作为数据输入，而把其余的使能输入端作为选通端，则74HC138亦可充当一个8输出多路分配器，未使用的使能输入端必须保持绑定在各自合适的高有效或低有效状态。图3-4译码电路图3-4译码电路译码电路的功能是为了解决单片机I/O口不足。译码所用器件为74HC138。具体电路见图3-4。3.4LED点阵显示屏3.4.1LED点阵显示屏的基本介绍LED显示屏是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。本设计的所用的LED点阵显示屏是由64个半导体发光二极管像素点均匀排列组成。利用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素点，其中用到的是红色。Proteus中8×8LED点阵显示屏MATRIX-8X8-RED，逆时钟旋转后，左边为行控制，接高电平，右边为列控制，接低电平，从上到下的列引脚控制的是从右往左对应的列，见图3-5。图3-5图3-58×8LED点阵显示屏图中第三行接高电平，第二列接低电平，则对应位置的LED灯点亮。3.4.2LED点阵显示屏的工作原理本设计采用动态显示方式。动态显示扫描方式是指逐位轮流点亮每位显示器，即每个显示模块的位选线被轮流选中，多个显示块公用一组段选，段选数据仅对位选线被选中的显块有效。对于每一位显示器来说，每隔一段时间点亮一次。虽然每位的字符是在不同时刻出现的，而在同一时刻，只有一位显示，其他各位熄灭，但由于LED显示器的余晖和人眼的视觉暂留作用，只要每位显示间隔足够短，则可以造成多位同时亮的假象，达到同时显示的效果。在这种方式下其显示驱动电路可重复利用，引线也大大减少，从而使硬件成本降低，且屏幕上的发光二极管轮流发光，使用时的耗电量大大降低。大屏幕的制造、维护要容易许多，可靠性也增加了。由四块8×8LED点阵显示屏扩展成16×16LED点阵显示屏的具体连线见图3-6。图3-6LED点阵显示电路图3-6LED点阵显示电路图中上面两块显示平屏对应的控制行引脚相连，并接到P0口；下面两块显示屏对应的控制行引脚相连，并接到P2口；左边两块对应的控制列引脚相连，并接到译码器的输出端；右边两块对应的列引脚相连，并接到另一片译码器的输出端。

4软件系统设计4.1程序设计系统软件采用C语言编写，按照模块化的设计思路设计。首先分析程序所要实现的功能，程序要实现不同动态特效显示（左移、上移及闪烁）间的切换。主程序的工作流程见图4-2。图4-1程序流程图图4-1程序流程图程序开始时首先必须对单片机进行初始化，其中初始化的内容包括：中断初始化，外部中断触发方式的选择，移动速度初始化等。初始化完成后程序进入待机状态等待中断的发生，该程序中主要用到了外部中断0。外部中断0由按键的电平变化触发，其主要功能是选择LED点阵显示屏的动态特效显示方式，是左移、上移还是闪烁。中断产生后由预先初始化时设定跳转执行中断子程序。中断程序设定了LED点阵显示屏所要显示的内容和显示的方式，最后执行的是各种显示程序。按照设定的方式和内容显示出所需要的内容。4.2显示程序的设计4.2.1点阵数据表达方式低位0低位0高位7高位712…151617……3132低位0低位0高位7高位712…151617……3132图4-2点阵数据图图4-2点阵数据图图中，数据是纵向的，一个像素对应一个位。8个像素对应一个字节，字节的位顺序是上低下高，比如从上到下8个点的状态是“*”(*为黑点，-为白点)，则转换的字模数据是0x08(B0000_0001)。一幅16×16的点阵画面点阵数据按照123……3132存储。所以一幅画面的数据量为32字节。画面显示时选通的第i列对应的数组元素为第i和i+16个元素。图中“信”字的字模数据如下：0x80,0x00,0xC0,0x00,0x70,0x00,0xFC,0x7F,0xFF,0x7F,0x0F,0x00,0xAA,0x7E,0xA8,0x7E,0xA9,0x22,0xAF,0x22,0xAE,0x22,0xAA,0x22,0xA8,0x7E,0xA8,0x7E,0x08,0x00,0x08,0x00。4.2.2动态特效显示程序的设计动态显示程序分为左移显示、上移显示、闪烁显示三种显示方式。当主程序中判断为左移显示方式时，先左移显示初始化，之后进入左移循环控制，判断左移的字符个数，显示一幕，再判断是否有中断，如无则调用左移显示子程序，否则进入中断，初始化各值。若判断为上移显示方式或闪烁显示方式时，单片机的执行步骤同上。主程序中，左移子程序流程图及上移子程序流程图见图4-3。图4-3左移/上移显示程序流程图图4-3左移/上移显示程序流程图根据显示数据的存储原理通过改变实际LED列与数据逻辑列的方法来实现程序的左右移动。显示数据与列的对应关系为：第i列对应的数据为数组中i和第2×i个数据。所以送入后一列的数据则相当于画面左移移位，同理送入前一列数据相当于右移一位。如此循环则产生一幅稳定运动的画面。显示数组中，第1至16个元素的第0至第7位LED显示屏中的第1至第8行。同理第17至32个元素的第0至第7位LED显示屏中的第9至第16行。所以将元素数据进行逻辑位移便能产生上下移动的效果。实现闪烁效果的原理为：第一个字扫描完后，就扫描第二个子，而一个字有32个字节，因此每隔32个字节送入P0和P2口，即当第一个字节和第二个字节分别送入P0和P2口时，进行16列扫描后，此时送入P0和P2口的分别是第33和第34个字节。闪烁子程序流程图见图4-4。图4-4闪烁显示程序流程图图4-4闪烁显示程序流程图4.3外部中断程序本设计用P3.2口外部中断0作为控制按钮，控制不同特效显示间的切换。选用电平触发方式，端输入低电平时，为有效的中断请求信号，置位。CPU在每一个机器周期采样引脚的输入电平。当采样到低电平时置“1”；当采样到高电平时，清“0”。采用电平触发方式时，外部中断源信号必须保持低电平有效，知道该中断被CPU响应，同时在该中断服务程序执行完之前，外部中断源信号必须清除；否则将产生另一次中断请求。按钮按下时CPU采样到低电平，执行中断程序，初始化移动速度及各变量，flag值加一，改变显示方式。

5系统调试5.1系统调试的基本过程硬件制作和软件编写过后，得出实物见图5-1。实物完成后必须对其进行调试，检查设计功能是否实现了。软件硬件完成后开始进行调试。调试可分为软件调试，硬件调试和系统联合调试。图5-1实物图图5-1实物图5.1.1软件调试软件调试主要是软件编译和将各功能块程序分别写入以验证其功能的可实现性。使用Keil软件编写C语言程序时就应不断地进行编译，查找出错误。确定程序无误后，对所有程序进行编译，编译成功生产后缀名为.hex的可执行文件。在Proteus仿真软件中画出电路原理图，单击单片机元件，将其可执行文件设置为之前生成的后缀名为.hex可执行文件,最后单击仿真工具栏中的运行按钮，整个系统就开始仿真运行，这时可对各功能进行测试。可将Proteus和Keil进行联调，其步骤如下：搜索到Proteus安装目录下VDM51.dll文件，将其复制到Keil安装目录的\C51\BIN目录中。编辑Keil安装目录下的tools.ini文件，加入TDRV5=BIN\VDM51.DLL（“PROTEUSDEBUG”）。在Keil中打开要调试的工程，单击Project中OptionsforTarget1菜单，在弹出的对话框中选中Debug标签页，进行数据配置。生成可执行文件。在Proteus中打开设计好的电路原理图，单击单片机元器件，将其可执行文件设置为要调试的Keil工程所生成的课执行文件。5.1.2硬件调试硬件调试主要是调试各部分的焊接是否合格和各芯片的输出输入电压是否符合设计要求，最后测试各硬件部分能否完成设计功能。因此把硬件调试按照以下四部分分步来进行：测试所有焊点是否有短路和虚焊的现象存在。检测工具为万用表，使用万用表的短路报警功能，逐个测试相临的两个焊点检测是否短路。按照电路图检测需要连接的两点是否短路来检测是否已经连接上，以此来检测虚焊的情况。检测和修改完成后为下一步通电检测排除了短路的危险和由于虚焊引起检测结果不真实的麻烦。通电测试所有硬件芯片的输入输出电压是否在设计要求的范围内。由于系统测试时是采用USB电源为系统电源，所以电源输入都为5V。显示系统中单片机、译码器，驱动电路的电源电压均要求为5V所以可同时直接接入。上电后首先观察电路是否有过热，异味，冒烟的现象出现。经过观察，没有这些现象出现。然后测试各器件的电源，接地及一些电平应该固定的端口的电压。测试的结果为：各器件电源端在4.3V～4.8V之间满足器件的电源电压要求，单片机端口在未接负载时端口电压为4.5V。测试ISP下载线的功能是否能够实现。由于最重要的显示系统功能的测试需要软件配合所以在硬件调试部分只测试单片机复位电平，功能部分测试放在系统联合调试部分来完成。5.2系统调试的结果对调试中出现的问题进行了分析，得出以下原因和修改办法。硬件的工作表现出不稳定，单片机无法下载。经过排查，发现有几处短路现象以及器件正负极反接导致该原因，后来经过修改，单片机可以成功加载程序。LED显示屏显示不正确，经过检查及查阅资料发现实际LED显示屏的引脚并不是一排接阴极一排接阳极，而是杂乱无章的。修改办法是将用万用表测引脚，重新写下排列，重新焊连线。经过调试和修改，系统实现了题目所要求的中英文字符以及特殊字符的显示，能够通过控制按钮实现不同动态效果间的切换。

结论接手题目之后从互联网上对LED进行了详细的资料收集。北京奥运会开幕式盛典上利用LED制造出的变换无穷、美轮美奂、气势磅礴的各种图像，给全世界留下震撼的印象，也让国人对LED有了全新的认识。LED显示屏越来越受到广泛应用，它不仅价格低廉，且省电又清晰，有很大的发展前景。从设计之初就确定了参照街道上广告牌显示屏的实现方法和实际情况设计一款小屏幕的LED点阵显示屏。在查阅了大量的资料后确定了题目的设计方案。整个设计采用AT89C52做核心控制器，74HC138组成译码电路。经过一段时间的工作，终于完成了基于51单片机的LED点阵广告牌的设计，项目所要求的功能全部达到。这次设计收获颇多，不仅是所作题目涉及到的软硬件知识，还有更为重要的实际经验和过程中所发现的问题。设计之前应该进行大量的资料收集和分析，确定一个清晰的设计思路。器件选择时要详细阅读器件使用手册，不但要考虑器件的功能实现还要考虑器件在整个系统中的兼容性。硬件的系统的建立必须合理和稳定，实物建立之前最好进行仿真这样才能为软件提供一个可靠的试验平台。软件的编写不但要实现功能还要不断的优化、简练、易读。实物的引脚往往与仿真图中的引脚不同，应该注意。随着课题的进行，对LED的了解也越来越深入。LED技术也会进一步发展，其应用将会更加广泛。可以设想利用LED的高稳定性和低能耗，再与无线通信技术相结合在沙漠深处或者人迹罕至的雪山之颠树立一块依靠太阳能充电，通过无线传输方式更改显示内容的信息板为登山者提供指示和天气信息，为沙漠迷路的人指引方向。设计结束了，但学习还在继续。相信通过此次设计所得到的知识、心得、经验乃至感受都会让我在以后的日子里受益匪浅。

致谢这次能够圆满完成毕业设计首先要感谢陈奎老师，感谢他在课程设计期间的指导、勉励和督导。同时感谢教过我们专业课程的老师们，感谢他们对我们知识增长所付出的辛勤劳动。还要感谢一起做课程设计的同学，他们也给予了很大的帮助，尤其是一些细节问题。感谢实验室老师给我们提供实验环境和器材。

参考文献[1]文哲雄.用单片机控制LED显示屏[D].佛山：佛山科学技术学院，1995.[2]彭宁，只佩华.单片机对LED大屏幕显示的控制系统[J].河北大学学报(自然科学版)，1993，13(3)：86-89.[3]乔世杰.小波图像编码中的对称边界延拓法[J].中国图像图形学报，2000，5(9)：725-729.[4]李志强等.基于VC＋＋的LED点阵显示屏控制系统设计无线互联科技，2012，（2）：70-71．[5]王晓涛基于单片机控制的LED点阵显示屏在煤矿的设计与应用[J].中国科技博览，2011，（36）：640-641.[6]Marston,R..Radio-Electronics,WorkingwithLEDdisplaydrivers[J].Mar1992,Vol.63Issue3.

附录附录1：硬件原理图附录2：C语言程序/*本次显示程序的设计分三个阶断第一阶段：左移显示方式的设计第二阶段：上移显示方式的设计第三阶段：闪烁显示方式的设计*/#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintuchartable2[]={0xE0,0x0F,0x10,0x10,0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x20,0x10,0x10,0xE0,0x0F,0x00,0x00,/*"O"*/0x08,0x20,0xF8,0x3F,0x88,0x20,0xC0,0x01,0x28,0x26,0x18,0x38,0x08,0x20,0x00,0x00};/*"K"*//*上移显示的字符*/ ucharcodetable1[]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x20,0x00,0x24,0x80,0x24,0x80,0xA4,0xDF,0xFC,0x5F,0xFC,0x60,0xA4,0x30,0xBF,0x1E,0xBF,0x1E,0xA4,0x30,0xFC,0x60,0xFC,0x4F,0xA4,0xCF,0x24,0x80,0x24,0x80,0x20,0x00,/*贲CEADA*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x44,0x00,0x44,0x80,0x44,0xC0,0x44,0x60,0x44,0x38,0xDF,0x1F,0xDF,0x07,0x54,0x02,0x74,0x42,0x64,0xC2,0x5F,0xC2,0x5F,0x7E,0x44,0x3E,0x44,0x00,0x44,0x00,0x44,0x00,/*芳CB7BC*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xF8,0x3B,0x0C,0x4E,0x04,0x5C,0x04,0x76,0x0C,0x62,0xF8,0x63,0xC0,0x58,0x00,0xCC,0x00,0x84,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*&CAFA1*/0x00,0x00,0xF2,0x01,0xF2,0x41,0x12,0xC1,0x1E,0xFF,0x1E,0x7F,0xC0,0x87,0xDE,0x87,0x5E,0x84,0xF2,0xFF,0xF2,0xFF,0x52,0x44,0x5E,0x54,0xDE,0xF7,0xC0,0xE7,0x00,0x40,/*强CC7BF*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x40,0x04,0x62,0x06,0x32,0xFF,0xDA,0xFF,0xDA,0xE0,0x6F,0x7D,0x6F,0x1D,0x72,0x05,0x72,0xFD,0x62,0xFD,0xEF,0x67,0xFF,0x3F,0x7