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基于單片機的光立方控制系統(tǒng)設計畢業(yè)設計說明書論文(存儲版)

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MCS51系列單片機實用接口技術 . 北京:電子工業(yè)出版社,2021 [6] 李全利.單片機原理及應用技術.北京:高等教育出版社, 2021 [7] 盧彌堅 . 主從分布式 LED 大屏幕顯示系統(tǒng) [J]. 電腦與信息技術 ,1997 [8] 李元生 . LED光柱專用驅動器 [J]. 家庭電子, 2021, (04): 17. [9] 關積珍 , 陸家和 . 我國 LED 顯示屏技術和產(chǎn)業(yè)發(fā)展及展望現(xiàn)代顯示 , 2021 [10] 關積珍 . LED 顯示屏發(fā)展狀況及趨勢 [J]. 世界電子元器件, 2021 [11]王東峰.單片機 C 語言應用 100例 [M].電子工業(yè)出版社, 2021 [12]付曉光.單片機原理與使用技術 [M].清華大學出版社, ISBN7 81082 169 5TP [13] 張瑞玲.單片機原理與應用.西北工業(yè)大學出版社 2021 年 12月 畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 36 頁 附錄 1 整機電路圖 畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 37 頁 附錄 2 源程序 include include include include include include include define anum P2 define limit 100 sbit LED=P0^0。 在完成畢業(yè)設計的過程中也存在一些問題:沒有考慮仿真軟件是一個理想的仿真環(huán)境,而實際連接的電路板與仿真現(xiàn)象有差異。所以在此有必要對這次的畢業(yè)設計作一個系統(tǒng)的總結,說一說自己內(nèi)心的想法。 在調試過程中發(fā)現(xiàn)插上已燒入程序的單片機后對光立方主體起不到控制的作用。對于動態(tài)技術指標調試,要從末級開始,逐級向前級反復進行,直到調準為止。 畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 28 頁 圖 46 已焊接好的一面 LED燈 由面到體 最后一個步驟是將已焊好的 8 個面進行焊接,其方法是將之前 8個面上的陰極對應位置依次焊接,最后每一層留出的一個陰極線與ULN2803 的輸出端進行連接, LED 燈的 64 陽極則與 8 個 74HC595 的數(shù)據(jù)輸出端依次連接,從而構成一個完整的光立方體,如 下頁圖 47 所示。把 LED 的陰極 水平折彎,陽極垂直折彎,可借助尖嘴鉗來折角,這樣做的目的是便于把陰極焊接在一個水平上,讓陽極擺出發(fā)光體一部,使其可以與其上下的 LED進行搭接。最小系統(tǒng)焊接實物如下圖 41 所示: 畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 25 頁 圖 41 最小系統(tǒng) 電源指示燈及按鍵的焊接 在焊接之前要用萬用表對指示燈和按鍵進行好壞的測試。而熱轉印法制板的不足之處是:由于熱轉印紙局部缺陷等原因,會出現(xiàn)墨粉在熱轉印紙上局部附著不均勻等現(xiàn)象,對附著層太薄的地方,使抗腐蝕能力下降,影響 PCB板的質量。 畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 23 頁 第四章 硬件焊接與調試 硬件的焊接與調試是整個光立方設計必不可少的一個環(huán)節(jié),它將驗證整個系統(tǒng)設計是否實現(xiàn)了所要完成的功能。如燒入程序后, LED 顯示屏顯示閃動,而且亮度不均勻。 動態(tài)顯示程序流程圖如 33 所示。在重復掃描 速度足夠快的情況下,我們看到的就是一幅穩(wěn)定的靜態(tài)畫面。主程序通過調用按鍵查詢程序來判斷待顯示的圖案及花樣,主程序則調用相對應 的顯示程序送到控制端口。 一面 LED顯示電路由 64 個霧狀藍光 LED 燈組成,把八列 LED燈的陰極全部焊接在一起接到驅動芯片 ULN2803,而每八行的陽極分別接到一個移位寄存器 74HC595 上。 顯示模塊 顯示電路模塊是由 8 面 88 的霧狀藍光 LED 面組成,每一面都是由一個移位寄存器來控制。 74HC595 是硅結構的 CMOS 器件,是具有 8 位移位寄存器和一個存儲器,三態(tài)輸出功能。 圖 25 陰極驅動電路 畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 12 頁 圖 26 陽極驅動電路 陰極驅動電路 陰極驅動電路由一個 ULN2803 達林頓管組成。單片機啟動后,片內(nèi) RAM為隨機值,運行中的復位操作不改變片內(nèi) RAM的內(nèi)容。 實際應用中,復位操作有兩種基本的形式:一種是上電復位,另一種是按鍵復位。 時鐘電路設計 單片機的時鐘信號用來供給單片機內(nèi)各種微操作的時間基準,時鐘電路用于產(chǎn)生時鐘信號用,通常用兩 種電路形式得到:內(nèi)部振蕩和外部振蕩。當振蕩器復位器件時,要保持 RST腳兩個機器周期的高平時間; ALE / PROG :當訪問外部存儲器時,地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在 FLASH 編程和校驗時, P1口作為第八位地址接收; 畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 8 頁 P2 口: P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口, P2 口緩沖器可接收,輸出 4 個 TTL 門電流,當 P2 口被寫 “1” 時,其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高 ,且作為輸入。 STC12C5A60S2/AD/PWM 系列單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘 /機器周期 (1T)的單片機,是高速 /低功耗 /超強抗干擾的新一代 8051 單片機,指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051, 但速度快 812倍。 程序內(nèi)置壞點檢測部分,以及多種圖形顯示模塊。 作為一個忠實的電子愛好者,美觀時尚應當是我們的不懈追求,引領更多的初學者走上電子愛好者之路更是值得我們努力的。 3D技術在未來還可以應用于教學,醫(yī)學,地下采礦,空中導航等領域。本設計的硬件主要分為三個模塊:主控模塊、驅動模塊、顯示模塊。 關鍵字 光立方,移位寄存器 74HC595,單片機 STC12C5A60S2,驅動芯片 ULN2803 畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 2 頁 第一章 緒論 隨著人們生活水平的不斷提高, 3D效果的欣賞已經(jīng)成了人們的追求,美輪美奐的觀賞讓人醉心不已,給人帶來無比寬松舒適的美感。采用單片機 STC12C5A60S2為核心編程技術,對發(fā)光二極管進行控制,使其顯示出不同的花樣,帶給人未來 3D技術的科技體驗??傮w設計框圖如圖 21所示: 圖 21 總體設計框圖 本光立方設計由直流 5V直流穩(wěn)壓電源給整個系統(tǒng)供電,采用STC125A60S2單片機作為主控制芯片。初學者也可以制作出規(guī)范、美觀的成品。單片機管腳圖,如下頁圖 22所示: 畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 7 頁 圖 22 單片機引腳圖 各引腳功能簡單介紹如下: VCC:供電電壓; GND:接地; P0 口: P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口,每個管腳可吸收8TTL 門電流。在給出地址 “1” 時,它利用內(nèi)部上拉的優(yōu)勢,當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時, P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。 電容 C1和 C2構成并聯(lián)諧振電路,接在放大器的反饋回路中。按下按鍵瞬間RST引腳獲得高電平,隨著電容 C1的充電, RST引腳的高電平將逐漸下降。 驅動模塊 為節(jié)約成本,本光立方設計沒有選擇硬件電路集成設計,把驅動電路與控制電路合為一體。該 ULN2803 是專為符合標準 TTL,而制造 ULN2804 適合 6 至 15V 的高級別 CMOS 或PMOS 上。如果兩個時鐘連在一起,則移位寄存器總是比存儲寄存器早一個脈沖。 再者,霧狀藍光 LED 燈燈珠腳長約為 26mm,這使得折角和焊接變得更加容易、方便。通過這個設計, 512個 LED 燈每一個都有單獨的位置編碼,每個 LED 燈的亮滅就可以由自由地控制; 從而實現(xiàn)我們所需要顯示 的 圖 象。通過按鍵控制程序選擇不同的顯示程序進行顯示。先選通列然后再從行送入對應列的數(shù)據(jù),這樣從第 1 列到第 8 列循環(huán)往復,只要切換的速度足夠的快利用人眼的延時特性就可以看見一幅穩(wěn)定的畫面,從而完成數(shù)據(jù)的傳送。 畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 21 頁 圖 33 顯示程序流程圖 軟件調試 單片機是本設計的核心控制器,只有保證單片機的正常工作才能完成程序的運行及顯示的控制。 本設計采用 Keil 軟件用來進行編寫程序和程序的調試,它是目前最流行開發(fā) MCS51 系列單片機的軟件, Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案,通過一個集成開發(fā)環(huán)境 ( uVision)將這些部份組合在一起。 PCB板的制作 PCB 板的制作和主板的焊接一般包括印制底圖圖樣描繪、底圖掩膜層制作和蝕刻加工等
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