【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 一體化接收頭10KR26VCCC912HR1紅外接收管10KR25VCC12D712D812D912D1012D1112D1212D1312D1412D1512D1612D1712D1812D1912D2012D2112D22R6200 R7200R8200R9200R10200R11200R12200R13200R14200R15200R16200R17200R18200R19200R20200R2120012D6R520012D2312D2412D25 R22200R23200R24200VCC12D2812D2912D3012D3112D3212D3312D3412D3512D3612D3712D3812D39 R29200R30200R31200R32200R33200R34200R35200R36200R37200R38200R39200R4020012D4012D4112D42 R41200R42200R4320012D43R44200VCC12D44R4520012D45R46200 南京 XXXXX學(xué)院專科生畢業(yè)論文 英文摘要 圖 主控板原理圖 總體方案設(shè)計(jì)及硬件指標(biāo) 方案比較與論證 單片機(jī)、 LED 等電路必須安裝在高速旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)上面，無法采用電線進(jìn)行供電，使系統(tǒng)供電變得極為麻煩，常見的方法有 2種。 方案一： 用電動(dòng)機(jī)電刷的方法，簡(jiǎn)單有效；請(qǐng)注意：這樣壽命很短，必要時(shí)請(qǐng)自行在電路板上加焊一層耐磨導(dǎo)電層，如果電 刷觸點(diǎn)不夠光潔以及接觸壓力大，幾小時(shí)就可以將線路板上的銅皮磨穿。 方案二： 直接用電池給主板供電，電池裝在主板上隨主板轉(zhuǎn)動(dòng)，成本高，壽命短，影響轉(zhuǎn)速。 綜合以上 2種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，我們選擇了用電刷供電的方法，而 DS1302芯片則用普通紐扣電池供電即可。 電源基板主要負(fù)責(zé)為電機(jī)提供穩(wěn)定的直流電，并通過電刷給指針板送電，是能源中心。雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但也是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，必須要保證電源穩(wěn)定可靠。直接由 +12V 的變壓器通過插孔給電路板送電，經(jīng)電容及電位器后接直流電機(jī)。再經(jīng)過 7805降壓穩(wěn)壓成 +5V輸出電壓。 南京 XXXXX學(xué)院?？粕厴I(yè)論文 英文摘要 3 硬件設(shè)計(jì) 旋轉(zhuǎn)指針板的設(shè)計(jì) 指針板是旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘的關(guān)鍵部分，負(fù)責(zé)顯示功能，指針板上有一排超高亮的LED 燈。它們就是顯示部件了，亮點(diǎn)所在。為了制作方便，我們把單片機(jī)、時(shí)鐘芯片、發(fā)光二極管、一體化紅外接收頭等器件焊接在一塊指針型的電路板上，這樣可以使旋轉(zhuǎn)的電路成為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，只需要外部送電進(jìn)來就可以正常運(yùn)作。電路板中心鉆一個(gè)電機(jī)軸插孔，插孔為半圓并且半徑與電機(jī)軸相等，電機(jī)軸插入其中帶動(dòng)指針板旋轉(zhuǎn)。該電路板越輕越好， LED 燈可用貼片式。 LED 燈數(shù)目根據(jù)不同用處可選多選少，我們?cè)O(shè)計(jì)的時(shí)鐘需要能顯示“ 1 9”這四個(gè)整點(diǎn)數(shù)字和秒針、分針、時(shí)針，這樣我們用 6支 LED 燈顯示數(shù)字， 18支用來顯示秒、分、時(shí)三針，另外再加一支內(nèi)框一支外框燈，總共 25支 LED 燈，也足夠用來顯示漢字和英文。在這個(gè)項(xiàng)目中，一共采用了 25支 LED。也就是說每一列上可以分辨的顯示點(diǎn)有 25個(gè)點(diǎn)。當(dāng)然，這只是視覺上的顯示效果。但為了節(jié)省單片機(jī) I/O 管腳，并不是每支 LED 燈都由一個(gè) I/O 管腳控制的。通過分析，發(fā)現(xiàn)靠近內(nèi)圈的那十幾支 LED，除了用做顯示時(shí)鐘指針外，并不適合用來顯示字符。而在顯示指針時(shí)，這部分 LED 的亮滅是同時(shí)發(fā)生的，這樣就 可以用一個(gè) I/O 口來控制這組 LED，讓它們是同時(shí)亮或者同時(shí)滅。除了以上幾點(diǎn)外，需要考慮的還有顯示穩(wěn)定問題：比如指針板旋轉(zhuǎn)掃描一圈完成了數(shù)字“ 12”的顯示，如果電機(jī)速度因?yàn)楦鞣N原因而不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)下一圈所用的時(shí)間多于（或少于）上一圈的，那么數(shù)字“ 12”將會(huì)移到上一次顯示位置的左側(cè)（或右側(cè)）。為了解決這個(gè)問題，在指針板上加裝一個(gè)紅外接收管。當(dāng)接收到與之配對(duì)的紅外發(fā)光二極管（紅外發(fā)光二極管安裝在電機(jī)外殼上，并與接收管對(duì)齊）發(fā)出的紅外線后，就會(huì)反向?qū)?，接到單片機(jī)外部中斷，將會(huì)觸發(fā)外部中斷。指針板每旋轉(zhuǎn)一周，就會(huì)產(chǎn)生這 樣一個(gè)中斷信號(hào)，這個(gè)信號(hào)被稱為“過零信號(hào)”。有了這個(gè)信號(hào)，單片機(jī)就可以在指針板旋轉(zhuǎn)過程中實(shí)時(shí)檢測(cè)計(jì)算指針板的角度位置，并根據(jù)指針板所處的不同位置，點(diǎn)亮相應(yīng)的 LED，這樣每轉(zhuǎn)一圈就能消除一圈的誤差，使得顯示內(nèi)容保持穩(wěn)定。 南京 XXXXX學(xué)院專科生畢業(yè)論文 英文摘要 時(shí)鐘芯片 DS1302 大多數(shù)的單片機(jī)沒有實(shí)時(shí)時(shí)鐘部件 ,一旦系統(tǒng)掉電時(shí)鐘就不能運(yùn)行 ,下次再運(yùn)行，時(shí)間就不準(zhǔn)確了。即便使用備用電池 ,但要維持單片機(jī)系統(tǒng)的較大功耗也是堅(jiān)持不了多久的。而我所做的旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘用到的單片機(jī)主要是來準(zhǔn)確顯示時(shí)間的，因此實(shí)時(shí)時(shí)鐘部件必不可少，這里我用了 MAXIM 公 司的 DS1302時(shí)鐘芯片作為實(shí)時(shí)時(shí)鐘部件，保證時(shí)間的長(zhǎng)久準(zhǔn)確性。 DS1302 有著很強(qiáng)的功能。包括時(shí)鐘 /日歷寄存器和 31 字節(jié)（ 8位）的數(shù)據(jù)暫存寄存器，數(shù)據(jù)通信僅通過一條串行輸入輸出口。實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷提供包括秒、分、時(shí)、日期、月份和年份信息。閏年可自行調(diào)整，可選擇 AM/PM 的 12 小時(shí)制或 24小時(shí)制。只通過三根線進(jìn)行數(shù)據(jù)的控制和傳遞： CE(輸入信號(hào)，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。該引腳有兩個(gè)功能：第一， CE 開始控制字訪問移位寄存器的控制邏輯；其次， CE 提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?)； I/O(三線接 口時(shí)的雙向數(shù)據(jù)線 )； SCLK(串行時(shí)鐘輸入 )。通過備用電源可以讓芯片在小于 1MW 的功率下運(yùn)作。對(duì)時(shí)鐘寄存器初始化可以設(shè)定當(dāng)前時(shí)間 ,控制芯片的運(yùn)行 ,時(shí)間是用 BCD 碼保存的 ,RAM 可以用來存取用戶數(shù)據(jù) ,在用了備用電池后 RAM內(nèi)的數(shù)據(jù)在系統(tǒng)掉電時(shí)能夠保持不丟失。芯片采用了簡(jiǎn)單的 I2C 三線通信方式 ,便于節(jié)省芯片資源和與之接口的 MCU 的引腳。芯片有著 ～ 的寬供電電壓范圍 ,在 5V供電時(shí)其接口與 TTL電平兼容。并且有著很低的功耗 ,在 供電時(shí)僅耗 300nA 的電流。引腳 X1 和 X2 連接 晶體 ,與內(nèi)部振蕩器組成時(shí)鐘。晶體的精度直接影響著芯片時(shí)間的準(zhǔn)確與否。 DS1302有兩個(gè)電源引腳VCC1和 VCC2，分別連接備用電池和電源 VCC。 VCC2與主電源連接， VCC1接備用電池。當(dāng) VCC2低于 VCC1時(shí) ,芯片由 VCC1供電；當(dāng) VCC2VCC1≥ 時(shí) ,備用電池為芯片供電。在 VCC2供電時(shí)芯片能夠?qū)釉?VCC1的備用電池充電 ,并且是否充電和充電電流都可以由芯片內(nèi)地址為 08H 的時(shí)鐘寄存 器進(jìn)行控制。DS1302與單片機(jī)的硬件接線圖如下圖所示。 南京 XXXXX學(xué)院?？粕厴I(yè)論文 英文摘要 VCCVCC21X12X23GND4RST5I/O6SCLK7VCC18DS1DS1302Battery1 電池10KR410KR310KR220pC620pC8VCC104C412Y1XTAL 圖 DS1302硬件接線圖 在進(jìn)行任何數(shù)據(jù)傳輸時(shí)， CE 必須被制高電平（雖然 CE 被置為高電平，但內(nèi)部時(shí)鐘還是在晶振作用下不停地計(jì)時(shí)的），在每個(gè) SCLK 上升沿時(shí)讀入數(shù)據(jù)，下降沿時(shí)寫出數(shù)據(jù)。每個(gè)字節(jié)的傳輸都是由控制字節(jié) (如表 1所示 )指定的，控制字節(jié)的最高位 Bit7必須是“ 1”，否則讀寫將會(huì)被禁止。 bit6 為“ 0”則指定對(duì)時(shí)鐘 /日歷寄存器進(jìn)行讀寫操作，為“ 1”則對(duì) RAM 區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作， bit1bit5 指定相關(guān)寄存器進(jìn)行輸入輸出操作，最低位 bit0 指定是輸入還是輸出，為“ 0”則為寫，相反則為讀，輸入輸出根據(jù)脈沖的上升沿和下降沿串行 進(jìn)行。 7 6 5 4 3 2 1 0 1 RAM/ 用來表示相關(guān)寄存器的地址 RD/ 表 DS1302控制字節(jié) 控制字總是從 最低位開始輸出。在控制字指令輸入后的下一個(gè) SCLK 時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從最低位（ 0位）開始。同樣，在緊跟8位的控制字指令后的下一個(gè) SCLK 脈沖的下降沿，讀出 DS1302的數(shù)據(jù)，讀出的數(shù)據(jù)也是從最低位到最高位。數(shù)據(jù)讀寫時(shí)序如圖 。 南京 XXXXX學(xué)院?？粕厴I(yè)論文 英文摘要 圖 DS1302數(shù)據(jù)讀寫時(shí)序 通過 8個(gè)脈沖 便可讀取一個(gè)字節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)串行輸入與輸出。最初通過 8個(gè)時(shí)鐘周期載入控制字節(jié)到移位寄存器。如果控制指令選擇的是單字節(jié)模式，連續(xù)的8個(gè)時(shí)鐘脈沖可以進(jìn)行 8位數(shù)據(jù)的讀寫操作。 8個(gè)脈沖便可讀寫一個(gè)字節(jié)。載入控制字節(jié)后就可以對(duì)時(shí)鐘 /日歷寄存器進(jìn)行相應(yīng)操作，時(shí)鐘 /日歷寄存器如下表所示。 讀寄存器 寫寄存器 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2BIT0