【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圖28 紅外遙控接收流程圖 LED驅(qū)動(dòng)電路LED驅(qū)動(dòng)電路是整個(gè)LED的核心，由芯片協(xié)同控制?？紤]到在同一時(shí)刻，MCU可能需要進(jìn)行射頻接收，解壓縮碼，讀取寫(xiě)入，顯示控制等一系列操作，根據(jù)顯示原理，在延時(shí)區(qū)間內(nèi)，LED需要保持狀態(tài)不變，在空間劃過(guò)軌跡形成文字圖案等。故以上操作必須在該延時(shí)區(qū)間內(nèi)完成，如果無(wú)法完成將導(dǎo)致顯示不暢或者顯示變形，所以L(fǎng)ED驅(qū)動(dòng)電路是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心部分 旋轉(zhuǎn)LED平面板電路圖旋轉(zhuǎn)LED時(shí)鐘工作原理是利用人眼視覺(jué)暫留的原理。(a)所示，(b)所示的內(nèi)框和外框。緊挨著外框的那個(gè)LED燈用來(lái)顯示時(shí)間刻度，(b)所示。假設(shè)12點(diǎn)那個(gè)刻度為0，那么每個(gè)小時(shí)時(shí)針之間的角度為360176。247。12=30176。，于是當(dāng)一列發(fā)光二極管每旋轉(zhuǎn)30176。，該LED燈就點(diǎn)亮一個(gè)瞬間以呈現(xiàn)出時(shí)間刻度。，人眼就會(huì)誤認(rèn)為先后產(chǎn)生的12個(gè)刻度是同一時(shí)刻顯示出來(lái)的。顯示秒針、分針、時(shí)針的方法跟顯示時(shí)間刻度的原理一樣。平面板電路如圖28所示 圖28 旋轉(zhuǎn)LED平面板原理圖 旋轉(zhuǎn)LED側(cè)面電路圖采用的是旋轉(zhuǎn)掃描顯示方法，即顯示器件只有一列共36個(gè)高亮度發(fā)光二極管，由電機(jī)帶動(dòng)其進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，運(yùn)行到某一位置時(shí)就顯示該位置的狀態(tài)，到下一位置時(shí)又顯示下一位置的狀態(tài)，由于人眼具有視覺(jué)暫留的特性，當(dāng)畫(huà)面以一定速率刷新時(shí)，人眼看到的就是連續(xù)的圖像。本設(shè)計(jì)用一列顯示器件即完成了全部?jī)?nèi)容的顯示，掃描過(guò)程由機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)更換位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。旋轉(zhuǎn)LED側(cè)面電路圖如29所示 圖29 旋轉(zhuǎn)LED側(cè)面板電路圖第三章 軟件部分 POV LED軟件簡(jiǎn)介新型旋轉(zhuǎn)LED顯示器控制系統(tǒng)與軟件件的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)選用的是宏晶科技的八位MCU，采用C語(yǔ)言完成代碼編寫(xiě)。在下位機(jī)，采用改進(jìn)的LZSS算法對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行壓縮；在旋轉(zhuǎn)板系統(tǒng)中，編寫(xiě)、調(diào)試代碼，完成各個(gè)模塊正常穩(wěn)定的工作；設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速控制與顯示的自適應(yīng)算法，使整個(gè)系統(tǒng)顯示與電機(jī)轉(zhuǎn)速構(gòu)成信息上的反饋。系統(tǒng)程序由C語(yǔ)言編寫(xiě)，使用Keil uVision2 完成編寫(xiě)、編譯、糾錯(cuò)、連接。Keil uVision2是德國(guó)Keil Software 公司出品的C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，該軟件還能嵌入?yún)R編語(yǔ)言，使程序達(dá)到接近于匯編的工作效率。Keil uVision2共豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面，生成的目標(biāo)代碼效率非常高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。 上位機(jī)軟件ZQB 軟件主要由三部分組成，（1）菜單、展示欄與狀態(tài)欄（2）平面圖形涂鴉部分（3）軟件主體操作部分。如圖31所示圖31 上位機(jī)軟件圓形涂鴉部分正右方代表起始位置“0”，正左方為位置“89”，整個(gè)圓分為180份。當(dāng)鼠標(biāo)在圓內(nèi)活動(dòng)時(shí)，按下左鍵，則鼠標(biāo)過(guò)往的地方LED燈亮，按下右鍵，則鼠標(biāo)過(guò)往的地方LED燈滅。矩形LED部分能夠精確描繪內(nèi)部LED燈狀態(tài)，其中左邊為高位，右邊為低位，8盞LED燈為一個(gè)存儲(chǔ)字節(jié)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)從左到右。矩形LED邊框右側(cè)是表示LED燈旋轉(zhuǎn)位置，從0179共180份。軟件主體操作部分：（1）標(biāo)題：當(dāng)無(wú)工程時(shí)，顯示無(wú)工程；當(dāng)建立了工程后，顯示對(duì)應(yīng)工程名字；當(dāng)文件修改了以后，在工程名前面會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“*”號(hào)，保存后，“*”號(hào)消失；（2）平面（圖片/動(dòng)畫(huà)）：圖片取模，是將符合的格式進(jìn)行取模；注意，僅支持24位真彩圖片，不支持其他格式的圖片；圖片取模的方法，不論圖片大小，先將圖片按比例縮小，并在圖片中心取模；注意，圖片至少應(yīng)該為67x67，再次導(dǎo)入圖片時(shí)，原來(lái)的數(shù)據(jù)不丟失，方便數(shù)據(jù)合成；單選按鈕“動(dòng)畫(huà)”、“圖片”，在列表框中顯示當(dāng)前保存的動(dòng)畫(huà)和圖片數(shù)據(jù)；在列表框中可以按上下鍵進(jìn)行翻看，也可以按組合鍵ctrl+上下鍵進(jìn)行上下圖片、動(dòng)畫(huà)幀的互換；保存amp。增加，將左側(cè)平面中的數(shù)據(jù)保存到“動(dòng)畫(huà)”或者“圖片”中去；刪除，選擇右側(cè)的幀，從指定的列表中刪除；保存修改，當(dāng)對(duì)右側(cè)的幀修改后，點(diǎn)擊此按鈕將保存數(shù)據(jù)；循環(huán)預(yù)覽，對(duì)右側(cè)列表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)演示；（3）平面（字符）：欄1，選擇目前自帶的字體；欄2，輸入需要在平面上顯示的字符，不能超過(guò)4個(gè)；欄3，調(diào)整字體大??；欄4，調(diào)整字符上下位置；按鈕5，將文字上投至平面；（4）平面（快捷操作）：按鈕“矩”，對(duì)矩形LED部分執(zhí)行下拉欄操作；按鈕“圓”，對(duì)整個(gè)平面執(zhí)行下拉欄操作；下拉欄，顯示平面填充樣式；按鈕“P”，將當(dāng)前平面中的數(shù)據(jù)顯示出來(lái)；（5）側(cè)面（文字）：文字輸入窗口，輸入需要計(jì)算的16點(diǎn)陣字符；按鈕“M”，將當(dāng)前輸入的字符數(shù)據(jù)顯示出來(lái)；（6）時(shí)間：對(duì)下位機(jī)進(jìn)行時(shí)間同步，會(huì)在消息窗口中顯示信息同步過(guò)程信息；注意，需要下位機(jī)代碼支持，并且要打開(kāi)串口；（7）串口：串口通信的設(shè)置；（8）燒寫(xiě)：將上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳遞給下位機(jī)，并在消息窗口中顯示下載數(shù)據(jù)的過(guò)程；注意，需要下位機(jī)代碼支持，并且要打開(kāi)串口；（9）消息：顯示上位機(jī)與下位機(jī)通信消息； 系統(tǒng)編程語(yǔ)言和編程工具在單片機(jī)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)中，匯編語(yǔ)言作為系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)的編程語(yǔ)言，已經(jīng)不能滿(mǎn)足實(shí)際需要，高級(jí)語(yǔ)言被逐漸引入，C語(yǔ)言就是其中之一。C語(yǔ)言是一種通用的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它既有高級(jí)語(yǔ)言的各種特征，又能直接操作系統(tǒng)硬件。對(duì)于大多數(shù)S系列單片機(jī)，使用C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言相比具有如下特點(diǎn)：⑴不需要了解處理器的指令集，也不必了解存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。(2) 寄存器分配和尋址方式由編譯器進(jìn)行管理。 (3) 指定操作的變量選擇組合提高了程序的可讀性。 (4) 可使用與人的思維更相近的關(guān)鍵字和操作函數(shù)。 (5) 程序的開(kāi)發(fā)和調(diào)試時(shí)間大大縮短。 (6) C語(yǔ)言中的庫(kù)文件提供了許多標(biāo)準(zhǔn)的例程。 (7) 可實(shí)現(xiàn)模塊化編程技術(shù)，從而可將己編制好的程序加入到新程序中。 (8) C語(yǔ)言可移植性好且非常普及。 系統(tǒng)各模塊程序的設(shè)計(jì) 主控機(jī)程序模塊首先，對(duì)單片機(jī)串口初始化，設(shè)置波特率為2400bit/s，以及nRF401初始化設(shè)置，因?yàn)閚RF401是半雙工的無(wú)線(xiàn)通訊，所以初始設(shè)置為發(fā)射狀態(tài)，選擇通信頻道1。然后，調(diào)用鍵盤(pán)函數(shù)讀取鍵盤(pán)狀態(tài)，通過(guò)讀取鍵盤(pán)狀態(tài)，獲得要發(fā)送的控制數(shù)字指令，通過(guò)CRC檢驗(yàn)轉(zhuǎn)換成數(shù)字命令，從串口通過(guò)nRF401把命令發(fā)送出去。主程序流程圖如圖32所示關(guān)閉顯示遙控按鍵信息獲取時(shí)間數(shù)據(jù)庫(kù)0串行口初始化獲取1302的時(shí)間DS1302初始化外部中斷初始化關(guān)閉顯示開(kāi)始根據(jù)DISMODE執(zhí)行相應(yīng)的顯示函數(shù)圖32 主程序流程圖 從機(jī)程序模塊從機(jī)的程序開(kāi)始，對(duì)NRF40串口、MAX6969以及中斷進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入默認(rèn)的中文顯示模式，等待中斷。因?yàn)?6陣列每個(gè)點(diǎn)顯示的時(shí)間是由定時(shí)器確定的，但是，電機(jī)的轉(zhuǎn)速，一開(kāi)始都是不確定的。所以，一開(kāi)始顯示的不怎么正確。等到進(jìn)入中斷以后，通過(guò)自適應(yīng)算法，逐漸對(duì)計(jì)時(shí)器的初始值進(jìn)行調(diào)整，過(guò)一定時(shí)間后，顯示就正常了。進(jìn)入中斷后，通過(guò)對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，實(shí)現(xiàn)文字和數(shù)字顯示的切換。 下面簡(jiǎn)單說(shuō)下，自適應(yīng)算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。首先，把假設(shè)旋轉(zhuǎn)一周顯示的點(diǎn)陣數(shù)為16*128。那就意味著旋轉(zhuǎn)一周需要顯示的點(diǎn)數(shù)為128個(gè)。由于電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生的中斷次數(shù)為3次。那么每次外部中斷發(fā)生時(shí)，應(yīng)該掃描的點(diǎn)數(shù)為43個(gè)。在這里我設(shè)計(jì)為45個(gè)。也就是外部中斷產(chǎn)生時(shí)，定時(shí)器應(yīng)該產(chǎn)生的中斷次數(shù)為45次(也就是掃描45個(gè)點(diǎn))。當(dāng)進(jìn)入外部中斷時(shí)，通過(guò)判斷計(jì)時(shí)的中斷次數(shù)來(lái)重新調(diào)整計(jì)時(shí)器的值，如果定時(shí)器中斷次數(shù)大于45，表明LED顯示一個(gè)點(diǎn)的時(shí)間太短(圖象或者文字寬度減少)，應(yīng)該適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)定時(shí)器定時(shí)時(shí)間；若定時(shí)器中斷次數(shù)小于45，表明LED顯示一個(gè)點(diǎn)的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，應(yīng)該適當(dāng)減少定時(shí)器定時(shí)時(shí)間。通過(guò)對(duì)定時(shí)器定時(shí)時(shí)間的不斷調(diào)整(也就是調(diào)整LED顯示每一個(gè)點(diǎn)的時(shí)間)，從而達(dá)到穩(wěn)定的顯示。這種方法只需在軟件上進(jìn)行修改、調(diào)試，即使電機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生了改變，也能夠正確的顯示文字或圖象。采用中斷是為了更有效的利用單片機(jī)內(nèi)部資源，為了能夠連續(xù)的顯示文字和圖像采用了外部中斷的方法，即在外部中斷的時(shí)候，計(jì)算和調(diào)整顯示文字和圖像的時(shí)間，為了得到可靠地外部資源，其中外部中斷0用于獲取電機(jī)轉(zhuǎn)速脈沖以及修改定時(shí)器0的參數(shù)，外部中斷1用于接受紅外數(shù)據(jù)，外部中斷1的流程圖如圖33所示，外部中斷0的流程圖如圖34所示YYYNNN退出Startflag=1置接受完畢是否接受完畢數(shù)據(jù)加數(shù)組信號(hào)是否在65～132之間Startflag==1?開(kāi)始 圖33 外部中斷1流程圖 結(jié)束根據(jù)定時(shí)器0當(dāng)前值計(jì)數(shù)電機(jī)轉(zhuǎn)速speed++置外部中斷標(biāo)志位為1開(kāi)始 圖34 外部中斷0流程圖再設(shè)計(jì)中需要達(dá)到人機(jī)交互，比如要求用遙控器來(lái)控制旋轉(zhuǎn)LED的旋轉(zhuǎn)速度，通過(guò)視覺(jué)暫留的時(shí)間來(lái)呈現(xiàn)團(tuán)，此時(shí)就要用到了定時(shí)器了，定時(shí)器1的作用就是用來(lái)測(cè)量當(dāng)前的電機(jī)轉(zhuǎn)速以及用來(lái)修改時(shí)間，定時(shí)器0是用來(lái)確定視覺(jué)暫留維持的時(shí)間。定時(shí)器0的流程圖如圖35所示，定時(shí)器1的流程圖如圖36所示退出中斷計(jì)數(shù)變量T0S+1重置TH0/TL0計(jì)數(shù)初值置中斷標(biāo)志位停止計(jì)數(shù)開(kāi)始圖35 定時(shí)器0的流程圖N分秒時(shí)各加1N關(guān)定時(shí)器0YY置顯示標(biāo)志位Speed＞10？S==8000？設(shè)置圖像刷新標(biāo)志位開(kāi)始圖36 定時(shí)器1的流程圖第四章 系統(tǒng)調(diào)試 原件焊接和整版測(cè)試⑴原件焊接焊接前對(duì)電阻、電容的量值要進(jìn)行測(cè)試、篩選、選擇與電路中參數(shù)值最接近的元件。芯片選擇時(shí)要注意封裝。本系統(tǒng)中的元件全是直插式的。⑵整板測(cè)試整板測(cè)試是在元件焊接完成但未加電前對(duì)電路板進(jìn)行檢查。該過(guò)程是系統(tǒng)上電前的檢查工作，需要對(duì)每個(gè)器件逐個(gè)引腳進(jìn)行檢查，一方面是檢查有沒(méi)有引腳虛焊或與其他信號(hào)短路，另一方面是對(duì)器件引腳的在檢查，查看設(shè)計(jì)是否正確。整板測(cè)試可以按照先電源和地，再逐個(gè)器件引腳的順序測(cè)試。⑶上電功能測(cè)試上電測(cè)試是調(diào)試的關(guān)鍵部分，按照系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的模塊化思想，應(yīng)該分模塊測(cè)試字體。首先還是應(yīng)該測(cè)試電源部分，系統(tǒng)上電以后，測(cè)試各個(gè)電源接口和器件的電源部分是否正常工作，同時(shí)應(yīng)注意系統(tǒng)中有無(wú)器件過(guò)熱情況，如果有的話(huà)，可能是相應(yīng)的器件損壞或電路中有短路，需要處理之后再加電。如果沒(méi)有問(wèn)題則可以進(jìn)行功能的檢測(cè)。 系統(tǒng)硬件測(cè)試由于系統(tǒng)硬件較復(fù)雜，硬件電路裝配、焊接完成后，可能不能正常工作。為了方便測(cè)試，采用分塊調(diào)試的方法。電路由多個(gè)模塊組成，電源模塊、復(fù)位電路、輸入輸出接口電路、下載接口電路等。單片機(jī)處理器是系統(tǒng)的靈魂，所以先對(duì)單片機(jī)進(jìn)行測(cè)試調(diào)試。首先，利用下載口檢測(cè)電路、下載接口電路等。單片機(jī)處理器是系統(tǒng)的靈魂，所以先對(duì)單片機(jī)進(jìn)行檢測(cè)調(diào)試。首先。利用下載口檢測(cè)單片機(jī)，如果檢測(cè)不到，問(wèn)題一般是單片機(jī)的復(fù)位電路、下載口以及晶振。分別對(duì)這三個(gè)端口進(jìn)行檢測(cè)，基本都可以解決問(wèn)題。其次，對(duì)從機(jī)的MAX6969芯片進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)芯片的電源連接情況，使能控制端的情況。這些問(wèn)題都解決以后，就可以進(jìn)行軟件測(cè)試了。 軟件測(cè)試硬件測(cè)試完成以后，軟件測(cè)試就非常重要了，系統(tǒng)軟件調(diào)試時(shí)也要分塊來(lái)進(jìn)行調(diào)試，這樣才能使進(jìn)程有條不紊的進(jìn)行下去，而不至于出現(xiàn)混亂。首先進(jìn)行MAX6969LED驅(qū)動(dòng)芯片。通過(guò)參閱有關(guān)資料，詳細(xì)了解芯片的參數(shù)，以及控制方法，調(diào)試起來(lái)就方便多了。上電以后，發(fā)現(xiàn)LED并沒(méi)有顯示。利用萬(wàn)用表測(cè)量輸出端口的電壓發(fā)現(xiàn)電壓幾乎為零。通過(guò)查閱資料。MAX6969的使能控制端OE的，當(dāng)OE=1時(shí)，MAX6969輸出為高阻態(tài)。通過(guò)對(duì)OE端的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)OE的電平為高電平，原來(lái)有跟條線(xiàn)沒(méi)有接上。焊接好跳線(xiàn)后，上電后，MAX6969可以正常工作了。其次，對(duì)通訊模塊進(jìn)行測(cè)試。為了方便測(cè)試，在不PCB的時(shí)候，把主機(jī)模塊的單片機(jī)的端口引出來(lái)。接上液晶，把接收到的數(shù)據(jù)用液晶顯示出來(lái)。但是，系統(tǒng)上電以后，液晶一直沒(méi)有顯示出接受的屆結(jié)果。通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，nRF401沒(méi)有接上的時(shí)候，端口電壓正常。通過(guò)線(xiàn)路檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)端口的電源線(xiàn)沒(méi)有接好。解決電源問(wèn)題以后，再次上電，但是液晶顯示的數(shù)據(jù)也是不正確。通過(guò)對(duì)軟件程序的仔細(xì)分析，以及閱讀相關(guān)書(shū)籍，在無(wú)線(xiàn)通訊中，往往存在干擾，所以必須要對(duì)通訊的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)。通常檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法有，奇偶檢驗(yàn)，CRC檢驗(yàn)等。奇偶校驗(yàn)的方法比較簡(jiǎn)單，但是當(dāng)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)位為偶數(shù)個(gè)時(shí)，檢測(cè)不出數(shù)據(jù)有錯(cuò)。CRC校驗(yàn)理論可以檢測(cè)出任何位的錯(cuò)誤，但是計(jì)算比價(jià)復(fù)雜，增加了單片機(jī)的工作負(fù)擔(dān)。不過(guò)CEC檢測(cè)表可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的8bit的CRC檢驗(yàn)（） CRC校驗(yàn)十六進(jìn)制數(shù)0x000x010x020x030x040x050x060x07CRC檢驗(yàn)碼0x000x0d0x170x1a0x230x2e0x340x39十六進(jìn)制數(shù)0x080x090x0a0x0b0x0c0x0d0x0e0x0fCRC檢驗(yàn)碼Ox460x4b0x510x5c0x650x680x720x7f其原理是要把發(fā)送的命令通過(guò)讀表的方式得到CRC校驗(yàn)碼，發(fā)送出去，這種方式簡(jiǎn)單快捷，大幅度的減少了單片機(jī)的工作量。 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)最后，便是系統(tǒng)整體的調(diào)試了。系統(tǒng)上電后，并沒(méi)有看到正確的文字顯示。文字顯示歪歪斜斜，過(guò)了很長(zhǎng)時(shí)間，還是這樣。分析可能是定時(shí)器的初始值可能太大或太小所至。通過(guò)修改程序，從進(jìn)入中斷開(kāi)始倒計(jì)時(shí)到進(jìn)入下次中斷，把時(shí)間發(fā)送出去。液晶顯示的數(shù)據(jù)和預(yù)先設(shè)想的數(shù)據(jù)相差很遠(yuǎn)。通過(guò)修改定時(shí)器的