单片机报告-POV-无线供电系统(共22页)

1、单片机课程设计报告(bogo)专业(zhuny)班级 学 号 姓 名 指导(zhdo)老师 评 分 电气信息学院二一四年六月目 录 TOC o 1-4 h z u HYPERLINK l _Toc390339994 一、单片机应用系统(xtng)设计课程设计任务书 PAGEREF _Toc390339994 h 1 HYPERLINK l _Toc390339995 1. 课题(kt)名称 PAGEREF _Toc390339995 h 1 HYPERLINK l _Toc390339996 2. 课题(kt)内容介绍 PAGEREF _Toc390339996 h 1 HYPERLINK l

2、 _Toc390339997 3. 设计任务 PAGEREF _Toc390339997 h 1 HYPERLINK l _Toc390339998 4. 设计报告撰写规范 PAGEREF _Toc390339998 h 1 HYPERLINK l _Toc390339999 二、平面旋转POV显示系统设计 PAGEREF _Toc390339999 h 2 HYPERLINK l _Toc390340000 2.1 系统总体设计方案 PAGEREF _Toc390340000 h 2 HYPERLINK l _Toc390340001 2.11 控制芯片CPU的选择 PAGEREF _Toc

3、390340001 h 2 HYPERLINK l _Toc390340002 2.12 供电方案的选择 PAGEREF _Toc390340002 h 2 HYPERLINK l _Toc390340003 2.13 电机的选择 PAGEREF _Toc390340003 h 2 HYPERLINK l _Toc390340004 2.13 显示部分的选择 PAGEREF _Toc390340004 h 3 HYPERLINK l _Toc390340005 2.2 电路设计 PAGEREF _Toc390340005 h 3 HYPERLINK l _Toc390340006 2.21 系

4、统总体设计结构 PAGEREF _Toc390340006 h 3 HYPERLINK l _Toc390340007 2.22 单片机处理模块 PAGEREF _Toc390340007 h 4 HYPERLINK l _Toc390340008 2.23 无线供电模块 PAGEREF _Toc390340008 h 5 HYPERLINK l _Toc390340009 2.24 红外模块 PAGEREF _Toc390340009 h 5 HYPERLINK l _Toc390340010 2.25 显示部分电路 PAGEREF _Toc390340010 h 6 HYPERLINK l

5、 _Toc390340011 三、平面旋转POV显示软件设计 PAGEREF _Toc390340011 h 7 HYPERLINK l _Toc390340012 3.1 软件设计基本思想 PAGEREF _Toc390340012 h 7 HYPERLINK l _Toc390340013 3.2 程序流程图 PAGEREF _Toc390340013 h 7 HYPERLINK l _Toc390340014 3.3 平面旋转POV显示系统程序代码 PAGEREF _Toc390340014 h 8 HYPERLINK l _Toc390340015 3.31 红外译码程序 PAGERE

6、F _Toc390340015 h 8 HYPERLINK l _Toc390340016 3.32 自适应测速程序 PAGEREF _Toc390340016 h 10 HYPERLINK l _Toc390340017 3.33 平面显示程序 PAGEREF _Toc390340017 h 12 HYPERLINK l _Toc390340018 四、调试结果 PAGEREF _Toc390340018 h 16 HYPERLINK l _Toc390340019 五、总结体会 PAGEREF _Toc390340019 h 18 HYPERLINK l _Toc390340020 六、参

7、考文献 PAGEREF _Toc390340020 h 18一、单片机应用系统(xtng)设计课程设计任务书1. 课题(kt)名称平面(pngmin)旋转POV显示系统2. 课题内容介绍平面旋转POV显示系统是利用人眼的视觉暂留原理，用少数（一列）LED加一只电机代替点阵进行字符显示的，对电机转速与LED点亮与熄灭的时间进行精确控制就能显示出预先设定的字符或图案，旋转LED显示屏具有更宽的视角，几乎可以360观看，由于LED数量大大减少，就会使因LED损坏而造成点阵屏故障率大大减小，也更方便维修。3. 设计任务（1）设计平面旋转POV显示系统实物一套；（2）能对文字信息进行精确显示；（3）能对

8、图像信息进行精确显示；（4）能够使用红外遥控进行功能切换.4. 设计报告撰写规范单片微机应用系统设计总结报告正文，主要含以下内容（硬件、软件各部分内容也可组合起来进行撰写说明）：（1）系统总体设计方案（画出系统原理框图、方案的论证与比较等内容）；（2）硬件系统分析与设计（各模块或单元电路的设计、工作原理阐述、参数计算、元器件选择、完整的系统电路图、系统所需的元器件清单。等内容）；（3）软件系统分析与设计（各功能模块的程序设计流程图与说明、软件系统设计、软件抗干扰措施、完整的程序等内容）；（4）系统仿真调试与参数测量（使用仪器仪表、故障排除、电路硬件和软件调试的方法和技巧、指标测试的参数和波形、

9、测量误差分析）；（6）总结(zngji)（本课题核心内容及使用价值、电路设计、软件设计的特点和选择方案的优缺点、改进方向和意见等）；（7）按统一格式(g shi)列出主要参考文献。二、平面(pngmin)旋转POV显示系统设计2.1 系统总体设计方案2.11 控制芯片CPU的选择A方案：采用STC89C51单片机，STC89C51是采用8051核的ISP（In System Programming）在系统可编程芯片，片内含8K Bytes的可反复擦写1000次的Flash只读 HYPERLINK /view/421016.htm t _blank 程序存储器，外接最大晶振12MHz，经过片内1

10、2分频，最高运行速度1MHz,程序编写比较简单。B方案：采用STC12系列单片机，STC12是高速、低功耗、超抗干扰的新一代8051单片机，内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换，指令代码完全兼容传统8051,但速度比51快8-12倍。 综合比较两种方案，采用12系列的51单片机性能更好，因此选择方案A。2.12 供电方案的选择A 方案：用无线输电的方法，无触点，长寿命； B方案：用电动机电刷的方法，简单有效；这样寿命很短 很容易磨损电路板; C方案：直接用电池给主板供电，电池装在主板上随主板转动，成本高，寿命短，影响转速。 本制作选择方案A，采用简易的无线输电

11、具有无触点寿命长，但是效率要低，成本要高。 2.13 电机的选择 = 1 * ALPHABETIC A方案：小型直流电机优点：成本低，购买(gumi)方便，供电简单。缺点(qudin)：控制精度有限。 = 2 * ALPHABETIC B方案(fng n)：步进电机优点：控制精度高，显示效果会更好。缺点：成本较高，选型难，控制复杂。C方案：无刷电机优点：转速较高，发热量小，比较稳定。缺点：成本高，驱动电路复杂，功耗大。考虑到平面旋转POV显示系统对转速的要求不是很高，因此选择方案A。2.13 显示部分的选择 = 1 * ALPHABETIC A方案：点阵模块“单灯点亮”方案优点：方案成熟，目前

12、广告行业普遍采用这种集成点阵显示模块。缺点：通过前期实验发现，该方案显示效果不佳，视角窄且如果电机速度快会出现色差，显示颜色单一不灵活，所占面积较大。 = 2 * ALPHABETIC B方案：贴片LED显示方案优点：显示效果符合要求，颜色可以灵活设置，所占面积小功耗低。缺点：成本较高，工艺与设计相对复杂。综合考虑，选择贴片LED布局显示方案比较合适。2.2 电路设计2.21 系统总体设计结构本项目主要由显示部分、电机旋转部分、小功率无线供电部分、上位机控制部分和其他机械配套部分组成（如图2.1所示）。 图2.1 系统框图 2.22 单片机处理(chl)模块处理(chl)模块是整个设计方案的核

13、心，它控制(kngzh)平面旋转POV如何处理显示信息，本文采用STC12C5A60S2作为处理模块。这是STC公司推出的新一代8051单片机它的特点是价格低、功耗低、高可靠、无法解密，内部Flash擦写次数为100,000次以上。STC12是高速、低功耗、超抗干扰的，内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换，指令代码完全兼容传统8051,但速度比51快8-12倍。具体芯片引脚如图2.2所示图2.2 STC89C52引脚图 51单片机最小系统如图2.3所示图2.3 51单片机最小系统2.23 无线供电(n din)模块(m kui)使用非放射性的无线能量传输方式来

14、驱动电器，电磁耦合变压器就是利用这个原理来传递(chund)能量。如果把变压器的两个绕组分开，就是某种意义上的无线供电。无线供电，是一种方便安全的新技术，无需任何物理上的连接，电能可以近距离无接触地传输给负载。实际上近距离的无线供电技术早在一百多年前就已经出现，而我们现在生活中的很多小东西，都已经在使用无线供电。本次设计采用小功率无线供电模块进行设计，电路简单，成本较低，但供电效率也比较低下，具体电路如图2.4所示。图2.4 无线供电(n din)电路2.24 红外模块(m kui)红外遥控(yokng)是一种无线、非接触控制技术，具有抗干扰能力强，信息传输可靠，功耗低，成本低，易实现等显著优

15、点，被诸多电子设备特别是家用电器广泛采用，并越来越多的应用到计算机系统中。通过把红外加载到平面旋转POV显示系统中可以通过遥控器对POV功能方便进行切换。红外线发射编码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制0；以脉宽为0.565ms、间隔1.658ms、周期为2.25ms的组合表示二进制1。红外发射器如图2.5所示，红外接收电路如图2.6所示。 图2.6 红外接收电路 图2.5 红外遥控器 2.25 显示部分电路 显示部分主要采用单列高亮LED+74LS573锁存器进行显示，74LS573的八个锁存器都是透明的D型锁存器，当使能（G）为高时，Q输出将随

16、数据（D）输入而变。当使能为低时，输出将锁存在已建立的数据电平上。输出控制不影响锁存器的内部工作，即老数据可以保持，甚至当输出被关闭时，新的数据也可以置入。这种电路可以驱动大电容或低阻抗负载，可以直接与系统总线接口并驱动总线，而不需要外接口。特别适用于缓冲寄存器，I/O通道，双向总线驱动器和工作寄存器。显示部分电路如图2.7所示.图2.7 显示(xinsh)电路三、平面(pngmin)旋转POV显示(xinsh)软件设计3.1 软件设计基本思想平面旋转POV显示过程是一个动态过程，要想能够稳定的显示动态效果，则程序要有适应能力，程序可按以下步骤执行：1.自适应测速，利用单片机定时器测出旋转一周

17、所用的时间。为了测量精确，可以多次测量求平均值。测得结果T=t/n； 2.确定一周所显示的字数，假定一周显示16个汉字，每个汉字占用16个字符，则一周程序扫描16x16=256次；3.由此确定程序每扫描一组代码延时时间为T/256；4.通过红外遥控确定要显示的内容；5.把所要显示内容通过74LS573锁存器发送出去，采用定时器延时。3.2 程序(chngx)流程图程序(chngx)流程图如图3.1所示图3.1 主程序流程图3.3 平面(pngmin)旋转POV显示系统程序代码3.31 红外译码程序 红外遥控程序框图如图3.1所示图3.1 红外遥控程序框图程序(chngx)代码(di m)/*/

18、void IR_IN() interrupt 0 using 0 unsigned char x,i,j,k,N=0;char bx; EX0 = 0; /检测引导(yndo)码阶段（9ms的低电平4.5ms的高电平） delay(15); if (IRIN=1) EX0 =1; /9ms的检测检测结束从新打开外部中断 return; while (!IRIN) /等IR变为高电平，跳过9ms的前导低电平信号。 delay(1);for (j=0;j4;j+) /收集四组数据 for (k=0;k=30) EX0=1; return; /0.14ms计数过长自动(zdng)离开。 /高电平计数

19、(j sh)完毕 IRCOMj=IRCOMj 1; /数据(shj)最高位补“0” if (N=8) IRCOMj = IRCOMj | 0 x80; N=0; if (IRCOM2!=IRCOM3) / 判断有没有误码（有责放弃没有判断键码） EX0=1; return; switch(IRCOM2) case 0 x45:biaozhi=10; break;case 0 x46: biaozhi=11; break;case 0 x47: biaozhi=12; break; case 0 x44: biaozhi=13; break; case 0 x40: biaozhi=14; br

20、eak;case 0 x43: biaozhi=15; break;case 0 x07: biaozhi=16; break; 3.32 自适应测速程序#includereg52.h#define uchar unsigned char#define uint unsinged intextern K,S,T,N;sbit Ib=P32;/*外部(wib)中断初始化*/void init_INTx(void) EA=1; /开放(kifng)总中断 EX0=1; /允许使用(shyng)外中断 IT0=1; /选择负跳变来触发外中断 /*定时器Tx初始化*/void init_Tx(void

21、) / EA=1; /开总中断ET0=1; /定时器T0中断允许 TMOD=0 x01; /使用定时器T0的模式2TH0=-(50000/256); /定时器T0的高8位赋初值TL0=-(50000%256); /定时器T0的高8位赋初值TR0=1; /启动定时器T0 /*定时器T0的中断服务程序*/void Time0(void) interrupt 1 using 1 N+; TH0=-(50000/256); /定时器T0的高8位赋初值TL0=-(50000%256); /定时器T0的高8位赋初值 /*自适应周期检测函数*/void intO(void) interrupt 0 usin

22、g 0 uchar n; n=N*50000+TH0*256+TL0; K+; if(K=10) n=0; N=0; TH0=-(50000%256); TL0=-(50000/256); Ib=1; if(10K60) n=0; N=0; Ib=1; TH0=-(50000/256); TL0=-(50000%256); TR0=0; T=S/50; 3.33 平面显示(xinsh)程序#includereg52.h#includeintrins.h#define uchar unsigned char#define uint unsinged intsbit Ib=P32;uchar co

23、de hanzi=;sbit STRA=P15; /数据(shj)sbit SDAA=P16; /锁存sbit SCKA=P17; /时钟(shzhng)sbit STRB=P04; /数据(shj)sbit SDAB=P05; /锁存sbit SCKB=P06; /时钟sbit STRC=P12; /数据sbit SDAC=P13; /锁存sbit SCKC=P14; /时钟sbit STRD=P01; /数据sbit SDAD=P02; /锁存sbit SCKD=P03; /时钟/*定义*/send_A(uchar i);send_B(uchar i);send_C(uchar i);se

24、nd_D(uchar i);/*延时ms函数*/ void delayms(int m) int i; for(i=m;i0;i-) _nop_();/*锁存器A初始化函数*/ void A_close() uchar i; i=0 xff；send_A(i); /*发送数据到A锁存器*/ send_A(uchar i) uchar j; for(j=0;j8;j+) SCKA=0; STRA=(bit)(i&0 x80); i=1; SCKA=1; SCKA=0; SDAA=0; SDAA=1; SDAA=0; /*锁存器B初始化函数(hnsh)*/ void B_close() uchar

25、 i; i=0 xff; send_B(i); /*发送数据到B锁存器*/ send_B(uchar i) uchar j; for(j=0;j8;j+) SCKB=0; STRB=(bit)(i&0 x80); i=1; SCKB=1; SCKB=0; SDAB=0; SDAB=1;SDAB=0; /*锁存器C初始化函数(hnsh)*/ void C_close() uchar i; i=0 xff; send_C(i); /*发送数据到C锁存器*/ send_C(uchar i) uchar j; for(j=0;j8;j+) SCKC=0; STRC=(bit)(i&0 x80); i=

26、1; SCKC=1; SCKC=0; SDAC=0; _nop_(); SDAC=1; SDAC=0; /*锁存器D初始化函数(hnsh)*/ void D_close() uchar i; i=0 xff; send_D(i); /*发送数据到D锁存器*/ send_D(uchar i) uchar j; for(j=0;j8;j+) SCKD=0; STRD=(bit)(i&0 x80); i=1; SCKD=1; SCKD=0; SDAD=0; _nop_(); SDAD=1; SDAD=0; void delay(uchar n) uchar i = 0;for(;i= 10)count = 0;if(i 100) flag = 1;else if(i5)flag = 0;if(flag = 0)i = i+10;else i = i-10; for(j=0;j64;j+) send_A(hanzi2*j); send_B(hanzi2*j+1); delay(20*i); 四、调试(dio sh)结果 实物(shw)及动态显示如图4.14.4所示图4.1图4.2图4.3图4.4五、总结(zngji)体会通过历时(l sh)一周的单片机课程设计，从理论到实践，学到了很多的东西。不仅巩固了以前所学过的知识，而且(r qi)还学到了很多在书本上所没有学