單片機(jī)報(bào)告-POV-無線供電系統(tǒng)(共22頁)

1、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告(bogo)專業(yè)(zhuny)班級 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)(zhdo)老師 評 分 電氣信息學(xué)院二一四年六月目 錄 TOC o 1-4 h z u HYPERLINK l _Toc390339994 一、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)(xtng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 PAGEREF _Toc390339994 h 1 HYPERLINK l _Toc390339995 1. 課題(kt)名稱 PAGEREF _Toc390339995 h 1 HYPERLINK l _Toc390339996 2. 課題(kt)內(nèi)容介紹 PAGEREF _Toc390339996 h 1 HYPERLINK l

2、 _Toc390339997 3. 設(shè)計(jì)任務(wù) PAGEREF _Toc390339997 h 1 HYPERLINK l _Toc390339998 4. 設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫規(guī)范 PAGEREF _Toc390339998 h 1 HYPERLINK l _Toc390339999 二、平面旋轉(zhuǎn)POV顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc390339999 h 2 HYPERLINK l _Toc390340000 2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc390340000 h 2 HYPERLINK l _Toc390340001 2.11 控制芯片CPU的選擇 PAGEREF _Toc

3、390340001 h 2 HYPERLINK l _Toc390340002 2.12 供電方案的選擇 PAGEREF _Toc390340002 h 2 HYPERLINK l _Toc390340003 2.13 電機(jī)的選擇 PAGEREF _Toc390340003 h 2 HYPERLINK l _Toc390340004 2.13 顯示部分的選擇 PAGEREF _Toc390340004 h 3 HYPERLINK l _Toc390340005 2.2 電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc390340005 h 3 HYPERLINK l _Toc390340006 2.21 系

4、統(tǒng)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc390340006 h 3 HYPERLINK l _Toc390340007 2.22 單片機(jī)處理模塊 PAGEREF _Toc390340007 h 4 HYPERLINK l _Toc390340008 2.23 無線供電模塊 PAGEREF _Toc390340008 h 5 HYPERLINK l _Toc390340009 2.24 紅外模塊 PAGEREF _Toc390340009 h 5 HYPERLINK l _Toc390340010 2.25 顯示部分電路 PAGEREF _Toc390340010 h 6 HYPERLINK l

5、 _Toc390340011 三、平面旋轉(zhuǎn)POV顯示軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc390340011 h 7 HYPERLINK l _Toc390340012 3.1 軟件設(shè)計(jì)基本思想 PAGEREF _Toc390340012 h 7 HYPERLINK l _Toc390340013 3.2 程序流程圖 PAGEREF _Toc390340013 h 7 HYPERLINK l _Toc390340014 3.3 平面旋轉(zhuǎn)POV顯示系統(tǒng)程序代碼 PAGEREF _Toc390340014 h 8 HYPERLINK l _Toc390340015 3.31 紅外譯碼程序 PAGERE

6、F _Toc390340015 h 8 HYPERLINK l _Toc390340016 3.32 自適應(yīng)測速程序 PAGEREF _Toc390340016 h 10 HYPERLINK l _Toc390340017 3.33 平面顯示程序 PAGEREF _Toc390340017 h 12 HYPERLINK l _Toc390340018 四、調(diào)試結(jié)果 PAGEREF _Toc390340018 h 16 HYPERLINK l _Toc390340019 五、總結(jié)體會 PAGEREF _Toc390340019 h 18 HYPERLINK l _Toc390340020 六、參

7、考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc390340020 h 18一、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)(xtng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1. 課題(kt)名稱平面(pngmin)旋轉(zhuǎn)POV顯示系統(tǒng)2. 課題內(nèi)容介紹平面旋轉(zhuǎn)POV顯示系統(tǒng)是利用人眼的視覺暫留原理，用少數(shù)（一列）LED加一只電機(jī)代替點(diǎn)陣進(jìn)行字符顯示的，對電機(jī)轉(zhuǎn)速與LED點(diǎn)亮與熄滅的時(shí)間進(jìn)行精確控制就能顯示出預(yù)先設(shè)定的字符或圖案，旋轉(zhuǎn)LED顯示屏具有更寬的視角，幾乎可以360觀看，由于LED數(shù)量大大減少，就會使因LED損壞而造成點(diǎn)陣屏故障率大大減小，也更方便維修。3. 設(shè)計(jì)任務(wù)（1）設(shè)計(jì)平面旋轉(zhuǎn)POV顯示系統(tǒng)實(shí)物一套；（2）能對文字信息進(jìn)行精確顯示；（3）能對

8、圖像信息進(jìn)行精確顯示；（4）能夠使用紅外遙控進(jìn)行功能切換.4. 設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫規(guī)范單片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告正文，主要含以下內(nèi)容（硬件、軟件各部分內(nèi)容也可組合起來進(jìn)行撰寫說明）：（1）系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案（畫出系統(tǒng)原理框圖、方案的論證與比較等內(nèi)容）；（2）硬件系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)（各模塊或單元電路的設(shè)計(jì)、工作原理闡述、參數(shù)計(jì)算、元器件選擇、完整的系統(tǒng)電路圖、系統(tǒng)所需的元器件清單。等內(nèi)容）；（3）軟件系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)（各功能模塊的程序設(shè)計(jì)流程圖與說明、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件抗干擾措施、完整的程序等內(nèi)容）；（4）系統(tǒng)仿真調(diào)試與參數(shù)測量（使用儀器儀表、故障排除、電路硬件和軟件調(diào)試的方法和技巧、指標(biāo)測試的參數(shù)和波形、

9、測量誤差分析）；（6）總結(jié)(zngji)（本課題核心內(nèi)容及使用價(jià)值、電路設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和選擇方案的優(yōu)缺點(diǎn)、改進(jìn)方向和意見等）；（7）按統(tǒng)一格式(g shi)列出主要參考文獻(xiàn)。二、平面(pngmin)旋轉(zhuǎn)POV顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案2.11 控制芯片CPU的選擇A方案：采用STC89C51單片機(jī)，STC89C51是采用8051核的ISP（In System Programming）在系統(tǒng)可編程芯片，片內(nèi)含8K Bytes的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀 HYPERLINK /view/421016.htm t _blank 程序存儲器，外接最大晶振12MHz，經(jīng)過片內(nèi)1

10、2分頻，最高運(yùn)行速度1MHz,程序編寫比較簡單。B方案：采用STC12系列單片機(jī)，STC12是高速、低功耗、超抗干擾的新一代8051單片機(jī)，內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度比51快8-12倍。 綜合比較兩種方案，采用12系列的51單片機(jī)性能更好，因此選擇方案A。2.12 供電方案的選擇A 方案：用無線輸電的方法，無觸點(diǎn)，長壽命； B方案：用電動機(jī)電刷的方法，簡單有效；這樣壽命很短 很容易磨損電路板; C方案：直接用電池給主板供電，電池裝在主板上隨主板轉(zhuǎn)動，成本高，壽命短，影響轉(zhuǎn)速。 本制作選擇方案A，采用簡易的無線輸電

11、具有無觸點(diǎn)壽命長，但是效率要低，成本要高。 2.13 電機(jī)的選擇 = 1 * ALPHABETIC A方案：小型直流電機(jī)優(yōu)點(diǎn)：成本低，購買(gumi)方便，供電簡單。缺點(diǎn)(qudin)：控制精度有限。 = 2 * ALPHABETIC B方案(fng n)：步進(jìn)電機(jī)優(yōu)點(diǎn)：控制精度高，顯示效果會更好。缺點(diǎn)：成本較高，選型難，控制復(fù)雜。C方案：無刷電機(jī)優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)速較高，發(fā)熱量小，比較穩(wěn)定。缺點(diǎn)：成本高，驅(qū)動電路復(fù)雜，功耗大?？紤]到平面旋轉(zhuǎn)POV顯示系統(tǒng)對轉(zhuǎn)速的要求不是很高，因此選擇方案A。2.13 顯示部分的選擇 = 1 * ALPHABETIC A方案：點(diǎn)陣模塊“單燈點(diǎn)亮”方案優(yōu)點(diǎn)：方案成熟，目前

12、廣告行業(yè)普遍采用這種集成點(diǎn)陣顯示模塊。缺點(diǎn)：通過前期實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該方案顯示效果不佳，視角窄且如果電機(jī)速度快會出現(xiàn)色差，顯示顏色單一不靈活，所占面積較大。 = 2 * ALPHABETIC B方案：貼片LED顯示方案優(yōu)點(diǎn)：顯示效果符合要求，顏色可以靈活設(shè)置，所占面積小功耗低。缺點(diǎn)：成本較高，工藝與設(shè)計(jì)相對復(fù)雜。綜合考慮，選擇貼片LED布局顯示方案比較合適。2.2 電路設(shè)計(jì)2.21 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)本項(xiàng)目主要由顯示部分、電機(jī)旋轉(zhuǎn)部分、小功率無線供電部分、上位機(jī)控制部分和其他機(jī)械配套部分組成（如圖2.1所示）。 圖2.1 系統(tǒng)框圖 2.22 單片機(jī)處理(chl)模塊處理(chl)模塊是整個(gè)設(shè)計(jì)方案的核

13、心，它控制(kngzh)平面旋轉(zhuǎn)POV如何處理顯示信息，本文采用STC12C5A60S2作為處理模塊。這是STC公司推出的新一代8051單片機(jī)它的特點(diǎn)是價(jià)格低、功耗低、高可靠、無法解密，內(nèi)部Flash擦寫次數(shù)為100,000次以上。STC12是高速、低功耗、超抗干擾的，內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度比51快8-12倍。具體芯片引腳如圖2.2所示圖2.2 STC89C52引腳圖 51單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖2.3所示圖2.3 51單片機(jī)最小系統(tǒng)2.23 無線供電(n din)模塊(m kui)使用非放射性的無線能量傳輸方式來

14、驅(qū)動電器，電磁耦合變壓器就是利用這個(gè)原理來傳遞(chund)能量。如果把變壓器的兩個(gè)繞組分開，就是某種意義上的無線供電。無線供電，是一種方便安全的新技術(shù)，無需任何物理上的連接，電能可以近距離無接觸地傳輸給負(fù)載。實(shí)際上近距離的無線供電技術(shù)早在一百多年前就已經(jīng)出現(xiàn)，而我們現(xiàn)在生活中的很多小東西，都已經(jīng)在使用無線供電。本次設(shè)計(jì)采用小功率無線供電模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，電路簡單，成本較低，但供電效率也比較低下，具體電路如圖2.4所示。圖2.4 無線供電(n din)電路2.24 紅外模塊(m kui)紅外遙控(yokng)是一種無線、非接觸控制技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)，信息傳輸可靠，功耗低，成本低，易實(shí)現(xiàn)等顯著優(yōu)

15、點(diǎn)，被諸多電子設(shè)備特別是家用電器廣泛采用，并越來越多的應(yīng)用到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。通過把紅外加載到平面旋轉(zhuǎn)POV顯示系統(tǒng)中可以通過遙控器對POV功能方便進(jìn)行切換。紅外線發(fā)射編碼，以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進(jìn)制0；以脈寬為0.565ms、間隔1.658ms、周期為2.25ms的組合表示二進(jìn)制1。紅外發(fā)射器如圖2.5所示，紅外接收電路如圖2.6所示。 圖2.6 紅外接收電路 圖2.5 紅外遙控器 2.25 顯示部分電路 顯示部分主要采用單列高亮LED+74LS573鎖存器進(jìn)行顯示，74LS573的八個(gè)鎖存器都是透明的D型鎖存器，當(dāng)使能（G）為高時(shí)，Q輸出將隨

16、數(shù)據(jù)（D）輸入而變。當(dāng)使能為低時(shí)，輸出將鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平上。輸出控制不影響鎖存器的內(nèi)部工作，即老數(shù)據(jù)可以保持，甚至當(dāng)輸出被關(guān)閉時(shí)，新的數(shù)據(jù)也可以置入。這種電路可以驅(qū)動大電容或低阻抗負(fù)載，可以直接與系統(tǒng)總線接口并驅(qū)動總線，而不需要外接口。特別適用于緩沖寄存器，I/O通道，雙向總線驅(qū)動器和工作寄存器。顯示部分電路如圖2.7所示.圖2.7 顯示(xinsh)電路三、平面(pngmin)旋轉(zhuǎn)POV顯示(xinsh)軟件設(shè)計(jì)3.1 軟件設(shè)計(jì)基本思想平面旋轉(zhuǎn)POV顯示過程是一個(gè)動態(tài)過程，要想能夠穩(wěn)定的顯示動態(tài)效果，則程序要有適應(yīng)能力，程序可按以下步驟執(zhí)行：1.自適應(yīng)測速，利用單片機(jī)定時(shí)器測出旋轉(zhuǎn)一周

17、所用的時(shí)間。為了測量精確，可以多次測量求平均值。測得結(jié)果T=t/n； 2.確定一周所顯示的字?jǐn)?shù)，假定一周顯示16個(gè)漢字，每個(gè)漢字占用16個(gè)字符，則一周程序掃描16x16=256次；3.由此確定程序每掃描一組代碼延時(shí)時(shí)間為T/256；4.通過紅外遙控確定要顯示的內(nèi)容；5.把所要顯示內(nèi)容通過74LS573鎖存器發(fā)送出去，采用定時(shí)器延時(shí)。3.2 程序(chngx)流程圖程序(chngx)流程圖如圖3.1所示圖3.1 主程序流程圖3.3 平面(pngmin)旋轉(zhuǎn)POV顯示系統(tǒng)程序代碼3.31 紅外譯碼程序 紅外遙控程序框圖如圖3.1所示圖3.1 紅外遙控程序框圖程序(chngx)代碼(di m)/*/

18、void IR_IN() interrupt 0 using 0 unsigned char x,i,j,k,N=0;char bx; EX0 = 0; /檢測引導(dǎo)(yndo)碼階段（9ms的低電平4.5ms的高電平） delay(15); if (IRIN=1) EX0 =1; /9ms的檢測檢測結(jié)束從新打開外部中斷 return; while (!IRIN) /等IR變?yōu)楦唠娖?，跳過9ms的前導(dǎo)低電平信號。 delay(1);for (j=0;j4;j+) /收集四組數(shù)據(jù) for (k=0;k=30) EX0=1; return; /0.14ms計(jì)數(shù)過長自動(zdng)離開。 /高電平計(jì)數(shù)

19、(j sh)完畢 IRCOMj=IRCOMj 1; /數(shù)據(jù)(shj)最高位補(bǔ)“0” if (N=8) IRCOMj = IRCOMj | 0 x80; N=0; if (IRCOM2!=IRCOM3) / 判斷有沒有誤碼（有責(zé)放棄沒有判斷鍵碼） 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 自適應(yīng)測速程序#includereg52.h#define uchar unsigned char#define uint unsinged intextern K,S,T,N;sbit Ib=P32;/*外部(wib)中斷初始化*/void init_INTx(void) EA=1; /開放(kifng)總中斷 EX0=1; /允許使用(shyng)外中斷 IT0=1; /選擇負(fù)跳變來觸發(fā)外中斷 /*定時(shí)器Tx初始化*/void init_Tx(void

21、) / EA=1; /開總中斷ET0=1; /定時(shí)器T0中斷允許 TMOD=0 x01; /使用定時(shí)器T0的模式2TH0=-(50000/256); /定時(shí)器T0的高8位賦初值TL0=-(50000%256); /定時(shí)器T0的高8位賦初值TR0=1; /啟動定時(shí)器T0 /*定時(shí)器T0的中斷服務(wù)程序*/void Time0(void) interrupt 1 using 1 N+; TH0=-(50000/256); /定時(shí)器T0的高8位賦初值TL0=-(50000%256); /定時(shí)器T0的高8位賦初值 /*自適應(yīng)周期檢測函數(shù)*/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 平面顯示(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; /數(shù)據(jù)(shj)sbit SDAA=P16; /鎖存sbit SCKA=P17; /時(shí)鐘(shzhng)sbit STRB=P04; /數(shù)據(jù)(shj)sbit SDAB=P05; /鎖存sbit SCKB=P06; /時(shí)鐘sbit STRC=P12; /數(shù)據(jù)sbit SDAC=P13; /鎖存sbit SCKC=P14; /時(shí)鐘sbit STRD=P01; /數(shù)據(jù)sbit SDAD=P02; /鎖存sbit SCKD=P03; /時(shí)鐘/*定義*/send_A(uchar i);send_B(uchar i);send_C(uchar i);se

24、nd_D(uchar i);/*延時(shí)ms函數(shù)*/ void delayms(int m) int i; for(i=m;i0;i-) _nop_();/*鎖存器A初始化函數(shù)*/ void A_close() uchar i; i=0 xff；send_A(i); /*發(fā)送數(shù)據(jù)到A鎖存器*/ 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; /*鎖存器B初始化函數(shù)(hnsh)*/ void B_close() uchar

25、 i; i=0 xff; send_B(i); /*發(fā)送數(shù)據(jù)到B鎖存器*/ 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; /*鎖存器C初始化函數(shù)(hnsh)*/ void C_close() uchar i; i=0 xff; send_C(i); /*發(fā)送數(shù)據(jù)到C鎖存器*/ 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; /*鎖存器D初始化函數(shù)(hnsh)*/ void D_close() uchar i; i=0 xff; send_D(i); /*發(fā)送數(shù)據(jù)到D鎖存器*/ 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、調(diào)試(dio sh)結(jié)果 實(shí)物(shw)及動態(tài)顯示如圖4.14.4所示圖4.1圖4.2圖4.3圖4.4五、總結(jié)(zngji)體會通過歷時(shí)(l sh)一周的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，從理論到實(shí)踐，學(xué)到了很多的東西。不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且(r qi)還學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)