旋转LED灯设计

1、旋转LED灯设计系部:申气信息工程系班级：电气工程及其自动化 0941班 姓名：王磊 郭志剑 王大辉指导老师：一嘉_也 时间：2011年11月7日-11月18日旋转LED灯设计设计要求基于视觉暂留原理，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。二、系统方案此次以AT89S52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。磁钢用来完成同步的，当霍尔传感器旋转到磁钢处，感应到它的存在就会 恢复到最

2、初状态，即使前一个过程没有显示完成。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。图1系统方框图三、硬件电路设计3.1总电路设计图2总电路图3.2驱动模块本设计的驱动模块由一个11.0592MHz的晶振和两个30PF的小电容阻成，它 们决定了单片机的工作时间精度为1Us。单片机内各部件之间有条不紊地协调工作， 其控制信号是在基本节拍的指挥下按一定时间顺序发出的，这些控制信号在时间上 的相互关系就是CPU时序，而产生这种基本节拍的电路就是振荡器和时钟电路。AT89S52单片机内部有一个用于构成振荡器的单级反相放大

3、器。引脚XTAL1为反相器输入端，XTAL2为反相器输出端。当在放大器两个引脚上外接一个晶体 （或 陶瓷振荡器）和电容组成的并联谐振电路作为反馈元件时，够成一个自激振荡器。aTMIELSmnhDD 世K具CH也”如 PD-WD fl FDiAAEm! PniEAEM? PDIADrFZCW- 丁 w唱FKHAL：P込他IZEftPSJGftlSI2_Ti+5P1JTT7P3 Elffl XDid in沁Pl 1O(JM12PlfiTTfl JHl.jMflTTPl 4MfUTDPI5W&T1F1OpiwjlP1 7P3.1/RDU1壬*嘩*_5雷亠-B兰型-S10姥-4?玉亠图3驱动模块3.3

4、显示模块旋转LED灯是一种通过同步控制发光二极位置和点亮状态来实现图文显示的 电子器件，其结构新颖，成本低廉，可视角度达 360。在LED上显示汉字时，应先取得汉字的点阵构成数据，然后将其写入显示存 储器中进行显示。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”本设计采用16个并排贴片发光二极管，利用人眼的“视觉暂留效应”显示文字及图案图4显示模块3.4霍尔传感器模块在本电路中，需要一个低电平，才能点亮发光二极管。考虑到该电路在工作过 程中在不断旋转的情况，不能按传统方法给电路低电平。为

5、此在电路的设计过程中， 添加了霍尔传感器模块，霍尔传感器模块的主要部分即为霍尔传感器。霍尔传感器 处于工作状态时，输出总是处于高电平状态，当磁钢N极接近传感器正面的有效距 离，输出端变为低电平。当磁钢撤离传感器有效距离，输出端又显示低电平，从而 产生下降边沿，使单片机中断口接收到下降沿，从而发出中断，使得电路能够同步。 当霍尔传感器感应到N极时会回到原始状态，达到复位的功能。简单的说，就是当 显示屏旋转到磁铁所在位置时，输出低电平脉冲至单片机，作为位置基准信号。霍尔传感器是一种磁传感器。它可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关 的场合中使用。同时霍尔传感器还具有开关速度快， 无瞬间抖动；寿命

6、长，体积小, 安装方便等优点。在焊接霍尔传感器时候，因为它的三个管脚具有不同的功能，所以焊接的时候 应该弄明白其三个管脚的具体作用。简单的辨别方法为：印有型号的一面朝上，左 边第一个接高电平，中间接低电平，右边第一个接输出。霍尔传感器功能方框图如图5所示。丫 1电源Vee3输出Vay4ic7图5霍尔传感器功能方框图四、程序设计4.1程序流程图当程序开始运行的时候，首先就是要对程序进行初始化（通过复位按键实现）主要作用就是让程序按照我们所设计的初始值去运行。初始化之后，当显示屏旋转 到磁铁所在位置时，霍尔传感器在磁场作用下输出低电平脉冲至单片机，作为位置 基准信号 。再根据霍尔元件检测到的同步信

7、号，对数据进行校对，如果有数据输入 的话那就将数据计数器进行清零。执行完成后返回到初始化操作之后重复以上的操 作。4.3、源程序#include #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char uchar a,j;uint k;uint code table1=0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,

8、0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 0x10,0x60,0x01,0xC6,0x30,0x02,0xE2,0x22,0x22,0xE2,0x02,0x02,0xFE,0x02,0x02,0x00, 0x04,0x04,0xE4,0x24,0x24,0x64,0xB4,0x2F,0x24,0xA4,0x64,0x24,0x24,0xE6,0x04,0x00, 0x00,0x00,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0xFE,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0x00,

9、0x00, 0x10,0x12,0xD2,0xFE,0x91,0x11,0x80,0xBF,0xA1,0xA1,0xA1,0xA1,0xBF,0x80,0x00,0x00, 0x40,0x30,0x10,0x12,0x5C,0x54,0x50,0x51,0x5E,0xD4,0x50,0x18,0x57,0x32,0x10,0x00, 0xFE,0x02,0x32,0x4A,0x86,0x0C,0x24,0x24,0x25,0x26,0x24,0x24,0x24,0x0C,0x04,0x00, 0x00,0x02,0x82,0x82,0x82,0x82,0x82,0xFE,0x82,0x82,0

10、x82,0x82,0xC3,0x82,0x00,0x00, 0x20,0x22,0x12,0x12,0xFA,0x4E,0x4A,0x4A,0x4A,0x4A,0x4A,0xFA,0x02,0x02,0x00,0x00, 0x00,0x02,0x82,0x82,0x82,0x82,0x82,0xFE,0x82,0x82,0x82,0x82,0xC3,0x82,0x00,0x00, 0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0xA0,0x7F,0xA0,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x00, 0x24,0x38,0xE0,0x3F,0xE8,0x

11、24,0x26,0x12,0xD2,0x3E,0xD2,0x12,0x12,0x16,0x02,0x00, 0x00,0x04,0x74,0x55,0x56,0x54,0x74,0x04,0x00,0xFE,0x02,0x22,0x5A,0x86,0x00,0x00, 0x00,0x08,0x48,0x48,0x48,0x48,0x48,0x7F,0x48,0x48,0x48,0x48,0x48,0x48,0x08,0x00, 0x40,0x20,0x30,0xAC,0x23,0x24,0x28,0xB0,0x20,0x00,0xFC,0x00,0x00,0xFF,0x00,0x00, 0,0

12、,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0; uint code table2=0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,

13、0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 0x04,0x04,0xFF,0x00,0x00,0x00,0x07,0x02,0x02,0x07,0x40,0x80,0x7F,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x7F,0x04,0x05,0x05,0x05,0x7F,0x05,0x05,0x05,0x25,0x44,0x3F,0x00,0x00, 0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x

14、3F,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x00, 0x04,0x03,0x00,0xFF,0x00,0x41,0x44,0x44,0x44,0x7F,0x44,0x44,0x44,0x44,0x40,0x00,0x00,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0x42,0x82,0x7F,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0x00,0xFF,0x00,0x02,0x04,0x83,0x41,0x31,0x0F,0x01,0x01,0x7F,0x81,0x81,0x81,0xF1,0x00,0x20,0x20,0x20,0

15、x20,0x20,0x20,0x20,0x3F,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x30,0x20,0x00,0x21,0x11,0xFD,0x4B,0x49,0x49,0xF9,0x20,0x11,0xF9,0x4F,0x49,0x49,0xF9,0x01,0x00,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x3F,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x30,0x20,0x00,0x00,0x80,0x40,0x20,0x10,0x0C,0x03,0x00,0x01,0x06,0x08,0x30,0x60,0xC0,0x40,0

16、x00,0x40,0x30,0x0F,0x00,0x3F,0x10,0x08,0x09,0x09,0x09,0xFF,0x09,0x09,0x09,0x08,0x00,0x00,0x10,0x11,0x51,0x91,0x7D,0x0B,0x09,0x00,0xFF,0x00,0x08,0x08,0x10,0x0F,0x00,0x20,0x1C,0x00,0x00,0x3E,0x40,0x40,0x41,0x4E,0x44,0x40,0x70,0x22,0x1C,0x08,0x00, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0

17、,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,/以上数组都是0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0; 汉字字模数据void delay(int xms) /延时 xms 毫秒int i,j;for(i=xms;i0;i-)for(j=30;j0;j-);void main()uint i;EA=1;/开全局中断/ IT1=1;while(1)for(j=0;j1;j+)for(i=0;i96;i+)P0=ta

18、ble1i+k;/低电平点亮，所以取反P1=table2i+k;delay(1);P1=0XFF; / 关灭全部的 ledP0=0XFF;a=1;EX1=1;/开外部中断 1delay(10);while(a);/等待中断当中断时，a=0;则单片机继续执行 k+;void in t1() in terrupt 2a=0;EX仁 0;/外部中断1服务程序/通知单片机继续执行/关外部中断1五、实物照片六、元件清单名称型号数量单片机AT89S521个贴片发光二极管16个贴片电阻1K16个霍尔传感器S410561个磁钢1个按键开关1个直流电机6V1个纽扣电池3V2个纽扣电池座2个瓷片电容33pF2个电

19、解电容47uF1个晶振11.0592MHz1个电阻1K、4.7K各1个七、设计制作要点在设计制作中注意如下事项：(1) 贴片发光二极管有阴极和阳极的区别，在焊接的过程中，应该先检测其具体 极性，再按照原理图进行焊接。(2) 在印刷电路板的过程中可能要用到跳线，在焊接的过程中一定要将跳线焊接 上，在本次焊接过程中，因为有根接地的跳线没有焊接，导致整个电路不通，经反 复检测后才发现该问题。参考文献1 瓮嘉民等单片机应用开发技术-基于protes单片机仿真和C语言编程M.北 京：中国电力出版社，2010.2 江思敏等.原理图与PCB设计教程.北京：机械工业出版社，2009.3 李敬伟等.电子工艺训练

20、教程.北京：电子工业出版社，2010.4 李全利等 单片机原理及应用.北京：清华大学出版社，2009. 田立等.51单片机C语言程序设计快速入门.北京：北京航空航天大学出版社，2008.个人感受为期两周的单片机实训已经结束了，这次我们小组设计的是旋转 LED 灯。经 过这两周努力，已经基本实现了设计的最初目的。通过这次学习，使我们学习到了 很多知识，同时也对电子设计制作有了更深的感悟。在开始设计的时候，通过在网上查看视频，对我们将要设计的旋转 LED 灯有 了最初的认识。接下来要做的就是收集有关该制作的相关资料。磨刀不误砍柴工， 由于我们的准备工作做的比较充分， 所以在制作实物的过程还是比较顺

21、利的。 但是， 制作的过程中也遇到了一点问题，最大的就是 PCB 板设计不合理。首先， PCB 板 上的焊盘设计太小了，在钻孔和焊接过程中都产生了困难；其次， PCB 板上的布线 太宽，在焊接的时候产生了短路的可能。 困难确实是存在的， 但是在老师的帮助下， 我们小组还是克服了这些困难，成功制作出了旋转 LED 灯。我认为能够顺利完成这次实训，首先要感谢老师的精心指导，没有老师的精心 指导，我们可能在最初的电路原理图设计就是错误的。其次，这次实训也离不开我 们小组的分工合作，分工明确，设计电路图、焊接、编程，分别由每个人负责，提 高了效率。同时，也和个人的努力是分不开的。通过这次实训，我明白了

22、自己在专业知识方面还是很薄弱的，对很多元器件的 具体功能还不是很了解。这次实训也使我对单片机有了更深入的认识。系别：电气信息工程系 专业：电气工程及其自动化 0941 班 姓名：王磊学号：2个人感受11月7号至 11月20号为期的两周实训已经结束，我们小组设计的旋转 LED 灯。经过两周的努力和三人的配合成功的完成了这次实训的内容。期间感受很多收 获也很多。也同时发现了很多不足，很多要学习的地方。我们在得知设计这个实验项目时，便通过上网看视频和查阅相关资料来对这个 设计项目深入的了解和学习。这样我们学到了很多 学到很多关于这个项目的知 识。得知在做这个实训时重点和要点，为这次实训做好了充分的准

23、备，理论准备的 很好，但是实践过程中还会遇到一些问题。如焊接过程中由于粗心发光二极管阴阳 极焊接错误，导致二极管不能正常发光；在设计 PCB 焊盘时设计的不合理， PCB 焊盘设计太小、布线太宽等，这样钻孔和焊接遇到了麻烦。在老师的帮助下和我们 三人的共同努力还是克服了这些困难。成功的完成了这次实训的内容。能够成功完成这次实训内容首先感谢老师的帮助和指导，没有老师的指导也许 最初电路原理图就会设计错误；其次是主力明确的分工和领导，没有明确的分工我 们也许不会这么高效率的完成这次实训的内容；再者是我们三人的共同努力和合 作，使我知道合作很重要，合作过程中我们相互学习共同进步。通过这次实训是我看到自己很多方面的不足，知道了那些方面需要加强学习， 也使我对单片机有更深一步的了解。系别：电气信息工程系 专业：电气工程及其自动化 0941 班 姓名：王大辉学号：2个人感受最近的两个周是我们的单片机实训课程。现在两周已经过去了，这次实训让我 学到了很多。这次的实训我们这一组