【文章內(nèi)容簡介】 此硬件設(shè)計方案如圖 2 所示：只需將圖中的 MCU 控制器換成嵌入式芯片即可。②此軟件設(shè)計方案如圖 1 所示：軟件設(shè)計方案與以上設(shè)計思想基本類似，故圖 1 上所示即可。 普通電機（交流電機）旋轉(zhuǎn) LED 顯示屏設(shè)計①此硬件設(shè)計方案如圖 2 所示：只需將圖中的 MCU 控制器換成 STC89C52 芯片，將步進電機換成普通的交流電機即可。②此軟件設(shè)計方案如圖 1 所示：軟件設(shè)計方案與上設(shè)計思想基本類似，故圖 1 上所示即可。 方案比較及確定以上三個方案各有及優(yōu)缺點，個人總結(jié)而言，總的歸結(jié)為：以結(jié)構(gòu)設(shè)計盡量簡單，易于操作，易于理解，成本低廉為主要設(shè)計需考慮因素。從方案一來看，主要區(qū)別在于使用了步進電機來帶動 LED 的旋轉(zhuǎn)，這里的難點就在于步進電機的調(diào)速問題上。必須對步進電機的工作原理，如何調(diào)速，進行充分的理解。因為在不同的電機速度之下，產(chǎn)生的相應的頻率是不同的，同時旋轉(zhuǎn) LED 顯示屏所呈現(xiàn)出來的圖像不一樣，電機速度影響到單片機的定時器怎樣工作和定時的多少，還影響到程序的編寫。當然，此設(shè)計如果能明確的知道電機的速度大小對于編程而言是相當有利的；但是同時也需要對步進電機進行脈沖的發(fā)放，對程序的編譯亦同時提高了難度；但是個人認為，最為重要的則是對成本的考慮上，由于此設(shè)計需要較高的速度，而較高速度的步進電機成本是相當高的，如果僅作為實驗觀賞用，制作一個產(chǎn)品還可以考慮此方案的可行性，但是若作為商品來銷售，我認為就沒有設(shè)計此產(chǎn)品的必要了，故暫且不使用此方案。從方案二來講，主要區(qū)別在于使用了嵌入式芯片來代替單片機，在以往的 LED 點陣系統(tǒng)中，整個系統(tǒng)的控制核心是單片機，單片機負責數(shù)據(jù)的讀取，傳輸和顯示。由于單片機的存儲大小及多方面的限制，單片機作為控制核心時，在對顯示畫面不多，顯示畫面不大時是可以方便可行的。但是由于單片機執(zhí)行指令受時間的限制，當顯示較大畫面時，單片機的速度難以滿足此要求，而結(jié)合嵌入式系統(tǒng)技術(shù)后，即采用嵌入式軟、硬件的集成方案來實現(xiàn)系統(tǒng)的各項功能。個人認為，此設(shè)計本身的宗旨就不需要顯示較大的畫面，也不需要太大的存儲空間，對于普通的文字顯示和圖案顯示，單片機完全可以達到此要求，而且成本很低（STC89C51 成本在 5￥左右），而且嵌入式芯片，掌握起來較為復雜，不適合普通的，沒有接觸過此方面知識的人群的使用，使用較難，故暫且不使用此方案。從方案三來講，主要區(qū)別在于使用了普通的交流電機來代替方案一所使用的步進電機，實際設(shè)計時購買了一個普通功率的風扇將風扇中電機拆分即可使用，成本相當?shù)牡?，而且在電源上也可直接使用AC220V 電壓，方便快捷，與使用直流電機相比，省卻了設(shè)計電源這個麻煩，同時也降低了設(shè)計成本，在此次設(shè)計時選用了此方案，最大的優(yōu)勢就在于成本很低。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)總體硬件框圖電機 電機電源按鍵輸入LED 驅(qū)動MCU 控制器 電源（DC5V）LED(16 個)電源（DC5V）圖 旋轉(zhuǎn) LED 整體硬件結(jié)構(gòu)圖通過對整個設(shè)計框圖的剖析，通過對整個框圖及設(shè)計流程的了解，設(shè)計出如上圖所示的硬件框圖；在此框圖中運用了兩個獨立的直流電源分別對 MCU 控制器和 LED 進行供電，這一方面大大降低了硬件設(shè)計難度，另一方面也提高了 LED 的發(fā)光亮度，可行性高；整個核心設(shè)計都將圍繞此框圖展開進行。 系統(tǒng)設(shè)計具體結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)前期設(shè)計具體結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn) LED（雙層）動態(tài)顯示屏結(jié)構(gòu)正視圖：注：R≠rrR供電裝置交流電機固定臺以放置的 16 個LED 為例，必須將其穩(wěn)定的固定好，避免旋轉(zhuǎn)時，發(fā)生掉落圖 旋轉(zhuǎn) LED（單排）動態(tài)顯示屏前期結(jié)構(gòu)正視圖如圖 3 所示，由于此項課題設(shè)計較早，在前期設(shè)計時考慮采用雙排 LED（各 16 個）不同半徑設(shè)計一雙層旋轉(zhuǎn) LED 動態(tài)顯示屏以達到雙層顯示效果；兩排 LED 所采用的原理完全相同，完全遵屬于圖 2 所示的硬件框圖進行拓展，并最終將其設(shè)計出來，但此裝置設(shè)計時考慮欠佳，缺陷較多，最終以失敗告終。 系統(tǒng)后期設(shè)計具體結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn) LED（單層）動態(tài)顯示屏結(jié)構(gòu)正視圖：如圖 4 所示，由于此項課題設(shè)計較早，在前期設(shè)計時考慮的欠佳，導致電機燒毀，電路板損壞，既而加以改進?，F(xiàn)利用剩余器件材料制成一單排旋轉(zhuǎn) LED 顯示屏，所采用的原理完全完全遵屬于圖 2 所示的硬件框圖，并最終將其設(shè)計出來，此裝置在許多方面（成本，阻力）加以優(yōu)化，并最終設(shè)計出來，得到較好的顯示效果。 供電裝置交流電機固定臺以放置的 16 個 LED為例，必須將其穩(wěn)定的固定好，避免旋轉(zhuǎn)時，發(fā)生掉落R圖 旋轉(zhuǎn) LED（單排）動態(tài)顯示屏后期結(jié)構(gòu)正視圖 系統(tǒng)整體設(shè)計原理圖 圖 單片機（STC89C52）引腳圖STC89C52 的內(nèi)核和 AT51 系列單片機一樣，故引腳也相同。STC89C52 的引腳功能現(xiàn)說明如下：18：IO P1 口（）；9：復位腳（RSTVpd）；1017：IOP3 口（=RXD，=TXD，=INT0，=INT1，=T0，=T1，=WR，=RD）119：晶振（18=XTAL2，19=XTAL1）；20:地（Vss）；2128：IOP2 口（)； 29：PSEN；30：ALEPROG；31：EAVpp3239：IOP0 口（）；40：+5V 電源。注：引腳功能前加“”，說明其是低電平有效。如 =INT0。 系統(tǒng)前期整體設(shè)計原理圖原理圖詳見附錄 I 圖 23 所示。根據(jù)圖 2 所示的硬件框圖設(shè)計出圖 23 所示的原理圖，圖中所示的 VCC 運用了同一個直流電源，但是在實際調(diào)試中，在同一電源（5V）共同對單片機和 LED（16 個）進行供電時，在程序運行時，出現(xiàn)了電壓輸出不穩(wěn)定。對于單片機而言對電壓的要求則在 3V 以上，而 VCC 則為 5V，此 VCC 若同時對二者進行供電則不能達到程序運行的要求。最終以分開供電（各 5V）方式，并獲得成功。 系統(tǒng)后期整體設(shè)計原理圖利用 Protel9E 軟件畫出相關(guān)原理圖，此原理圖詳見附錄 I 圖 24所示后期設(shè)計原理同前期完全相同，只是在硬件設(shè)計上由雙排改為單排顯示，降低了運行負載和實驗成本，仍以獨立供電的方式運行，最終獲得較佳的實驗效果。 系統(tǒng)設(shè)計下載模塊原理圖由于調(diào)試時，需要對程序反復進行下載，需要制作一個下載通訊器，亦是為了下載程序的方便；在此運用 RS232 和 MAX232 可以簡單實現(xiàn)上位機和單片機的通信功能，可以輕松的對程序進行下載并運行。原理圖詳見附錄 I 圖 25 所示。 DB9 相關(guān)資料○ 1 圖 DB9 引腳圖 表 DB9 引腳功能說明引腳 1 2 3 4 5 6 7 8 9簡寫 DCD RXD TXD DTR SG DSR RTS CTS RI功能 說明載波偵測接收數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)終端準備信號地線數(shù)據(jù)準備好請求發(fā)送清除發(fā)送振鈴指示MAX232 相關(guān)資料○ 1圖 MAX232 引腳圖MAX232 引腳功能說明：MAX232 芯片是專門為電腦的 RS232 標準串口設(shè)計的接口電路,使用+5v 單電源供電。內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個部分：第一部分是電荷泵電路。由 6 腳和 4 只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v 和12v 兩個電源，提供給 RS232 串口電平的需要。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由 11114 腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道。其中 13 腳（R1IN）、12 腳（R1OUT）、11 腳（T1IN）、14 腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。8 腳（R2IN）、9 腳（R2OUT）、10 腳（T2IN）、7 腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。TTLCMOS 數(shù)據(jù)從 T1IN、T2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 RS232 數(shù)據(jù)從 T1OUT、T2OUT送到電腦 DP9 插頭；DP9 插頭的 RS232 數(shù)據(jù)從 R1IN、R2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 TTLCMOS 數(shù)據(jù)后從 R1OUT、R2OUT 輸出。第三部分是供電。15 腳 GND、16 腳 VCC（+5v）。在充分了解到原理之后，畫出原理圖，詳見附錄 I 圖 25 所示：制作出專用下載模塊，實驗證明，可以成功的對程序進行下載，并可以成功運行。 系統(tǒng)整體設(shè)計 PCB 電路板 系統(tǒng)前期整體設(shè)計 PCB 電路板（單層）此圖 PCB 詳見附錄 II 圖 26 所示：利用 Protel9E 軟件根據(jù)附錄 I 圖 23 原理圖制成 PCB 電路板，考慮到成本因素，在 PCB 布線時均采用單層（頂層）布線，根據(jù)實際設(shè)計并在 PCB 中測量好尺寸大小，以便制作成實際集