纯手工打造摇摆LED 时钟.doc

纯手工打造摇摆LED 时钟时间:2009-05-11 来源: 作者:周正华 点击：4693 字体大小:【大 中 小】 看到市场上正在流行的时尚商品摇摆LED 时钟，感觉非常新颖独特，正在玩单片机的我，激起了自己也想DIY 一个的冲动。不就是一个流水灯吗？有什么难的？！ 于是，一个单片机项目就这样开始了。然而动手以后才知道问题并非想象那样简单，因没有任何现成的资料，机械的、电子的和编程的问题一大堆，一个一个需要自己来解决。经历二十多天的苦战和无数次的修改与调试，作品终于完成，基本达到预先要求。 现将制作资料整理出来，与广大DIY 爱好者分享。一. 整体方案 本制作是根据视觉暂留原理, 让一排8 只LED作往复运动, 在空中呈现八个字符的显示屏，可显示数字或英文字符。开机后先显示“Welcome!”欢迎字符(见图1), 再进入时钟显示状态。显示屏同时显示“时” 、“分” 、“秒”信息，用“：”分隔(见图2)。 图1 开机画面 图2 运行状态 显示分“正常运行”、“调分”和“调时” 三种状态。当处于调整状态时，调整的项会闪现，以便识别。为此，设置三个调整按键，一个为“状态键”，一个为“加法键”，一个为“减法键”。(见图3) 图3 按键的设置 图4 音圈电机组件 摇棒的动力部分采用从废旧硬盘拆下的音圈电机（见图4），驱动采用直流电机驱动方式。 结构方面，将音圈电机直接安装在万用板上，将万用板的四周用四根螺柱与一透明有机板结合成一体，构成支撑摇棒底座。（见图5, 图6）。 图5 万用板与有机板构成底座 图6 底座侧面二. 实作要点1 主板的结构布局见图7。 图7 主板布局 图8 摇棒上的LED2LED 的焊接，将LED 两脚跨接在电路板两端的方式进行焊接。使LED 紧密排列在一起。3摇棒上的LED 与主板上的信号用柔性排线连接，音圈电机供电占2 位，LED 信号传输占9 位，所以至少要11 位的排线。（见图9） 图9 排线与拉簧 图10 拉簧4为保持摇棒的平衡, 在摇棒接近旋转轴的两端加装两只拉簧，这两只拉簧的规格尽量保持一致，弹性强弱要适中，最好可多找几种规格的试试。（图9，图10）5采用驱动直流电机正反转的方式，驱动音圈电机来回摆动。让电机正、反转的方法很多，最典型的是H 桥电路驱动，H 桥电路原理见图11，常见的是用三级管代替图中的开关。图11 H 桥驱动原理 为了简化电路，最好采用H 桥功能的集成电路。这种IC 很多，比如象TA7257，TA8429H，L6203 等，这里用的是三菱公司的M54544AL(见图12)。IC 各脚定义见图13。图12 电机驱动IC图13 M56544AL 各脚定义6电原理图见图14。图14 电原理图7完成图见图15。图15 完成图三. 软件设计1 摇棒的启动 为了使摇棒从静止状态过度到正常运行状态，在正式显示前加一启动程序。其实质就是逐渐加快驱动的频率，一直到摇棒正常摆动为止。通过下面的代码实现do mm+;Delay(120+mm);put1=put1; put2=put2;while(mm60);Delay(20); /根据实际情况确定延时值2 秒闪现的实现：数字或字符的闪现是通过变量Ms 和数组w实现的，如需要八位字符中的间的第4 位闪现，则w3=1。这是通过全局变量Ms 在void timer0(void)函数中每隔一秒改变一次状态（0 或1），打开或关闭显示。if(Ms*wii-3=1) P2=0xff; else P2=ASCIIDOCvii*6+jj; /正向显示if(Ms*w10-ii=1) P2=0xff; else P2=ASCIIDOCv13-ii*6+5-jj; /反向显示3 调试中发现，显示屏上的字符并不是一样宽的（见图16），仔细分析是由于摇棒在运动中，一直受力，而且所受的力是随时变化的。为方便精确调整显示，特别作了一个显示中断表Tr，改变显示LED 的时间段，协调显示效果。图16 调整前的显示4 按键去抖程序 按键的去抖采用软件编程实现，其方法是当检测到按键的接口出现低电平后，隔一段时间再检测，如还是低电平，则确认为有效，否则无效。具体的程序是通过函数unsigned char ChKey(bit Key)完成的。5 显示同步 因没有位置传感器，显示同步完全靠时钟中断来确定。这样就有一个问题，音圈电机的驱动信号在什么时刻改变，显示才能保持在中间，并能保证正反显示能很好地重合。经实际观察, 音圈电机的驱动信号在显示中部, 要根据具体情况细调。由程序中的变量Ta 调试确定。6 完整C51 程序代码/*POV 摇摆显示LED 钟C51 程序周正华编2008.3.19*/#include /*硬件端口定义*/sbit set0=P01;sbit set1=P00;sbit set2=P02;sbit put1=P36;sbit put2=P37;/*时钟用数组*/unsigned char BUFFER=0,0,0,0;unsigned char maxnum=59,23;/*显示数组*/unsigned int v14;unsigned int w8;/*显示中断表*/int code Tr=2000,2000,2000,2000,2000,2000,2000,2000,2000,2000,2000,2000,2000,2000,2000,2000,2000,2000,2550,2500,2450,2400,2350,2300,2250,2200,2150,2100,2050,2000,1950,1900,1850,1800,1750,1700,1650,1600,1550,1500,1450,1400,1400,1450,1500,1550,1600,1650,1700,1750,1800,1850,1900,1950,2000,2050,2100,2150,2200,2250,2300,2350,2400,2450,2500,2550,2000,2000,2000,2000,2000,2000,2000,2000,2000,2000,2000,2000,2000,2000,2000,2000,2000,2000,;/*字符字模*/unsigned char code ASCIIDOC = / ASCII0x7C,0x8A,0x92,0xA2,0x7C,0x00, / -0-000x00,0x42,0xFE,0x02,0x00,0x00, / -1-010x46,0x8A,0x92,0x92,0x62,0x00, / -2-020x84,0x82,0x92,0xB2,0xCC,0x00, / -3-030x18,0x28,0x48,0xFE,0x08,0x00, / -4-040xE4,0xA2,0xA2,0xA2,0x9C,0x00, / -5-050x3C,0x52,0x92,0x92,0x8C,0x00, / -6-060x80,0x8E,0x90,0xA0,0xC0,0x00, / -7-070x6C,0x92,0x92,0x92,0x6C,0x00, / -8-080x62,0x92,0x92,0x94,0x78,0x00, / -9-090x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, / - -100x00,0x00,0xFA,0x00,0x00,0x00, / -!-110x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x00, / -/-120x00,0x6C,0x6C,0x00,0x00,0x00, / -:-130x3E,0x48,0x88,0x48,0x3E,0x00, / -A-140xFE,0x92,0x92,0x92,0x6C,0x00, / -B-150x7C,0x82,0x82,0x82,0x44,0x00, / -C-160xFE,0x82,0x82,0x82,0x7C,0x00, / -D-170xFE,0x92,0x92,0x92,0x82,0x00, / -E-180xFE,0x90,0x90,0x90,0x80,0x00, / -F-190x7C,0x82,0x8A,0x8A,0x4E,0x00, / -G-200xFE,0x10,0x10,0x10,0xFE,0x00, / -H-210x00,0x82,0xFE,0x82,0x00,0x00, / -I-220x04,0x02,0x82,0xFC,0x80,0x00, / -J-230xFE,0x10,0x28,0x44,0x82,0x00, / -K-240xFE,0x02,0x02,0x02,0x02,0x00, / -L-250xFE,0x40,0x30,0x40,0xFE,0x00, / -M-260xFE,0x20,0x10,0x08,0xFE,0x00, / -N-270x7C,0x82,0x82,0x82,0x7C,0x00, / -O-280xFE,0x90,0x90,0x90,0x60,0x00, / -P-290x7C,0x82,0x8A,0x84,0x7A,0x00, / -Q-300xFE,0x90,0x98,0x94,0x62,0x00, / -R-310x64,0x92,0x92,0x92,0x4C,0x00, / -S-320x80,0x80,0xFE,0x80,0x80,0x00, / -T-330xFC,0x02,0x02,0x02,0xFC,0x00, / -U-340xF8,0x04,0x02,0x04,0xF8,0x00, / -V-350xFE,0x04,0x18,0x04,0xFE,0x00, / -W-360xC6,0x28,0x10,0x28,0xC6,0x00, / -X-370xC0,0x20,0x1E,0x20,0xC0,0x00, / -Y-380x86,0x8A,0x92,0xA2,0xC2,0x00, / -Z-390x24,0x2A,0x2A,0x1C,0x02,0x00, / -a-400xFE,0x14,0x22,0x22,0x1C,0x00, / -b-410x1C,0x22,0x22,0x22,0x10,0x00, / -c-420x1C,0x22,0x22,0x14,0xFE,0x00, / -d-430x1C,0x2A,0x2A,0x2A,0x10,0x00, / -e-440x10,0x7E,0x90,0x90,0x40,0x00, / -f-450x19,0x25,0x25,0x25,0x1E,0x00, / -g-460xFE,0x10,0x20,0x20,0x1E,0x00, / -h-470x00,0x00,0x9E,0x00,0x00,0x00, / -i-480x00,0x01,0x11,0x9E,0x00,0x00, / -j-490xFE,0x08,0x14,0x22,0x02,0x00, / -k-500x00,0x82,0xFE,0x02,0x00,0x00, / -l-510x1E,0x20,0x1E,0x20,0x1E,0x00, / -m-520x20,0x1E,0x20,0x20,0x1E,0x00, / -n-530x1C,0x22,0x22,0x22,0x1C,0x00, / -o-540x3F,0x24,0x24,0x24,0x18,0x00, / -p-550x18,0x24,0x24,0x24,0x3F,0x00, / -q-560x20,0x1E,0x20,0x20,0x10,0x00, / -r-570x12,0x2A,0x2A,0x2A,0x24,0x00, / -s-580x20,0xFC,0x22,0x22,0x24,0x00, / -t-590x3C,0x02,0x02,0x3C,0x02,0x00, / -u-600x38,0x04,0x02,0x04,0x38,0x00, / -v-610x3C,0x02,0x3C,0x02,0x3C,0x00, / -w-620x22,0x14,0x08,0x14,0x22,0x00, / -x-630x39,0x05,0x05,0x09,0x3E,0x00, / -y-640x22,0x26,0x2A,0x32,0x22,0x00, / -z-65;unsigned int Ti;unsigned char ii,jj,mm, ff ,TZ ,Ms ,Ta;/*延时程序*/void Delay(unsigned int msec)unsigned int x,y;for(x=0; x=msec;x+)for(y=0;y5) ii+; jj=0;if(ii13) ii=0;ff=!ff;Ti=-Trii*6+jj; /读显示中断表/*主程序*/void main(void)/变量初始化Ms=0;ff=0;Ta=46; /正反显一致性调整, 取值范围在4250 之间, 根据实际确定put1=0;put2=1;/中断初始化TMOD=0x11;TH0=-5000/256; TL0=-5000%256;TR0=1;ET0=1;TH1=-2000/256; TL1=-2000%256;TR1=1;ET1=1;/十四个字符中前三个和后三个不显(不用)v0=10;v1=10;v2=10;v11=10;v12=10;v13=10;/*摇摆棒初始启动*/do mm+;Delay(120+mm);put1=put1; put2=put2;while(mm21) /进位到秒BUFFER0=0; BUFFER1=BUFFER1+1;Ms=!Ms;if (BUFFER1=60) /进位到分BUFFER1=0;BUFFER2=BUFFER2+1;if (BUFFER2=60)BUFFER2=0;BUFFER3=BUFFER3+1; /进位到时if (BUFFER3=24) BUFFER3=0;/将显示内容送显示缓冲区v9=BUFFER1/10;v10=BUFFER1-v9*10;v6=BUFFER2/10;v7=BUFFER2-v6*10;v3=BUFFER3/10;v4=BUFFER3-v3*10;/键盘处理if(ChKey(set0)=1) /模式键Ms=1; /秒闪开if(TZ2) TZ+; else TZ=0; /三种状态循环转换switch(TZ)case 0:w0=0;w1=0;w2=0;w3=0;w4=0;w5=0;w6=0;w7=0;