用贴片LED制作的旋转屏数字钟 论文 - 图文

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基于单片机的贴片LED旋转屏数字钟设计与制作

此晶振电路所选用的石英晶振频率为22.1184MHz。

时钟周期就是单片机外接晶振的倒数,例如12MHz的晶振,它的时间周期就是(1/12μs),是计算机中最基本的、最小的时间单位。

在一个时钟周期内,CPU仅完成一个最基本的动作。对于某种单片机,若采用了1MHZ的时钟频率,则时钟周期为1μs;若采用4MHz的时钟频率,则时钟周期为250μs。由于时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲,它控制着计算机的工作节奏(使计算机的每一步都统一到它的步调上来)。显然,对同一种机型的计算机,时钟频率越高,计算机的工作速度就越快。但是,由于不同的计算机硬件电路和器件的不完全相同,所以其所需要的时钟周期频率范围也不一定相同。而我们平时比较常使用到的单片机的时钟是12MHz的晶振就可以了,但是设计中使用到的单片机的时钟是22.1184MHz的晶振,因为在旋转上实现了字符显示后,又利用单片机内部定时器编写了一个数字钟,这样一来单片机任务有点多,使用22.1184MHz的晶振可以加快单片机的运行速度,显示字符时的抖动现象就会减少,这些都是由于中断函数内部指令稍多,导致延时函数延时不准引起的一种普遍现象。 2.4.2复位电路

单片机复位是使CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态,并从这个状态开始工作,例如复位后PC=0000H,使单片机从第—个单元取指令。无论是在单片机刚开始接上电源时,还是断电后或者发生故障后都要复位,所以必须弄清楚AT89C51型单片机复位的条件、复位电路和复位后状态。

单片机复位的条件是:必须使RST/Vpd或RST引脚加上持续两个机器周期(即24个振荡周期)的高电平。例如,若时钟频率为12MHz,每个机器周期为1μs,则只需2μs以上时间的高电平,在RST引脚出现高电平后的第二个机器周期执行复位。

单片机常用的复位电路如图2.3.2所示:

图2.3.2复位电路

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2.5同步设计

所谓同步设计,就是要让旋转屏每一帧显示的内容都在相同的位置,这时空间上看到的就是连续稳定的图案。电动机转速一般不会大范围波动,让每一帧的显示起点相同,也就是使每一帧图案处于相同位置,便可实现同步显示。

在电路中放置传感器,当LED旋转到某一个固定位置时传感器出发,从第一列开始把一整屏的信息完整显示出来,此时电动机仍然未转完一圈,程序上等待,直到下一个触发信号出现时再显示第二帧,这样做就保证了每一帧都从相同的起点开始显示,图案自然稳定。只要电动机转速稳定,图案就稳定,并且与电动机的转速无关,转速快字符就变大,转速小字符就缩小,但图案始终保持稳定。

比较流行的做法是采用霍尔传感器,在电路板上放一个霍尔传感器,在电动机的外壳放一个小磁铁,当霍尔传感器转到磁铁上方时,便产生了一个触发信号。不过根据设计的具体情况,故没有采取这种方法,而使用了槽型光电开关,把槽型光电门安装在电路板上,在电动机边上合适地放置一个挡光片,当光电门转动到挡光片所在的位置时,便产生了一个触发脉冲,由此也可以做同步检测。结构如图2.4.1所示:

槽型光电门其工作原理是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧,发光器能发出红外光或可见光,在无阻情况下光接收器能收到光。但当被检测物体从槽中通过时,光被遮挡,光电门便动作。输出一个开关控制信号,切断或接通负载电源,从而完成一次控制动作。但是槽型光电门的检测距离因为受整体结构的限制一般只有几厘米。光电门电路部分如图2.4.2所示

2.6红外遥控设计

LED旋转屏显示时是采用红外遥控对单片机进行控制的,红外线的特点是不干扰其

他电器设备工作,也不会影响周边环境。电路调试简单,若对发射信号进行编码,可实现多路遥控功能。其电路部分如图2.5.1所示:

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图2.5.1 红外遥控电路

红外遥控系统分为发射和接收两部分。 2.6.1红外接收部分

红外接收部分采用的是一体化红外接收头VS1838b,因为一体化红外接收头VS1838b是集红外接收、放大、滤波和比较器输出等的模块,性能稳定,可靠,且比其它的一体化红外接收头的整体外形小,符合此次设计需小型化的要求,其外形尺寸及引脚排列, 如图2.5.2所示:

图2.5.2红外接收头VS1838b

具体参数:

光电参数(T=25℃ Vcc=5v f0=38KHZ) 工作电压 接收距离 符号 Vcc L 测试条件 L5IR=300MA (测试信号) 18 20 Min 2.7 Typ Mnx 5.5 M 单位 V 12

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载波频率 接收角度 BMP宽度 静态电流 低电平输出 高电平输出 输出脉冲 宽度 f0 01/2 FBW Icc VOL VOH TPWL TPWH 距离衰减1/2 -3Db andwidth 无信号输入时 Vin=0V Vcc=5V Vcc=5V Vin=500uVp-p Vin=50mVp-p 38K 2 ---- 4.5 500 500 +/-45 3.3 0.4 0.2 600 600 5 1.5 0.4 700 700 HZ Deg kHz mA V V us us 在用小功率发射管发射信号情况下,其接收距离可达20m。它能与TTL、COMS 电路兼容。一体化红外接收VS1838b为直立侧面收光型。它接收红外信号频率为38 kHz,周期约26 μs,同时能对信号进行放大、检波、整形,得到TTL 电平的编码信号。三个管脚分别是地、+5V电源、解调信号输出端。 2.6.2红外发射部分

图2.5.3红外发射电路功能组成

图2.5.3是目前所有红外遥控器发射电路的功能组成,其中的编码器即调制信号,按遥控器用途的编码方式可以很简单、也可以很复杂。例如用于电视机、VCD、DVD和组合音响的遥控发射的编码器,因其控制功能多达50种以上,此时的编码器均采用专用的红外线编码协议进行严格的编程,然而对控制功能少的红外遥控器,其编码器是简单而灵活。前者编码器是由生产厂家的专业人员按红外遥控协议进行编码,而后者适用于一般电子技术人员和电子爱好者的编码。图2.5.3中的38kHz振荡器即载波信号比较简单,而这次我们采用的就是这种载波信号的遥控器5Y-29,既简单,又方便,在市场上就可以买到的成品遥控器。编码器的编码信号对38kHz的载波信号进行调制,再经红外遥控器5Y-29向空间发送信号供遥控接收端一体化接收头VS1838b接收、解调输出、再作处理,达到控制时间修改等的功能。红外遥控器5Y-29如图2.5.4所示:

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