【文章內(nèi)容簡介】 成普通的交流電機(jī)即 可。 ②此軟件設(shè)計(jì)方案 如圖 1 所示： 軟件設(shè)計(jì)方案與上設(shè)計(jì)思想基本類似，故圖 1上所示即可。 以上三個方案各有及優(yōu)缺點(diǎn)，個人總結(jié)而言，總的歸結(jié)為：以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)盡量簡單，易于操作，易于理解，成本低廉為主要設(shè)計(jì)需考慮因素。 從方案一來看，主要區(qū)別在于使用了步進(jìn)電機(jī)來帶動 LED 的旋轉(zhuǎn)，這里的難點(diǎn)就在于步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速問題上。必須對步進(jìn)電機(jī)的工作原理，如何調(diào)速，進(jìn)行充分的理解。因?yàn)樵诓煌碾姍C(jī)速度之下，產(chǎn)生的相應(yīng)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 XXXXX 畢業(yè)論文 9 樣，電機(jī)速度影響到單片機(jī)的定 時器怎樣工作和定時的多少，還影響到程序的編寫。當(dāng)然，此設(shè)計(jì)如果能明確的知道電機(jī)的速度大小對于編程而言是相當(dāng)有利的；但是同時也需要對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)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(rèn)為，最為重要的則是對成本的考慮上，由于此設(shè)計(jì)需要較高的速度，而較高速度的步進(jìn)電機(jī)成本是相當(dāng)高的，如果僅作為實(shí)驗(yàn)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(rèn)為就沒有設(shè)計(jì)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(jī)，在以往的 LED 點(diǎn)陣系統(tǒng)中，整個 系統(tǒng)的控制核心是單片機(jī)，單片機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的讀取，傳輸和顯示。由于單片機(jī)的存儲大小及多方面的限制，單片機(jī)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(jī)執(zhí)行指令受時間的限制，當(dāng)顯示較大畫面時，單片機(jī)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。 個人認(rèn)為，此設(shè)計(jì)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(jī)完全可以達(dá)到此要求，而且成本很低（ STC89C 51 成本在 5￥左右），而且嵌入 式芯片，掌握起來較為復(fù)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(jī)來代替方案一所使用的步進(jìn)電機(jī)，實(shí)際設(shè)計(jì)時購買了一個普通功率的風(fēng)扇將風(fēng)扇中電機(jī)拆分即可使用，成本相當(dāng)?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(jī)相比，省卻了設(shè)計(jì)電源這個麻煩，同時也降低了設(shè)計(jì)成本，在此次設(shè)計(jì)時選用了此方案，最大的優(yōu)勢就在于成本很低。 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院?？粕厴I(yè)論文 10 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 圖 旋轉(zhuǎn) LED 整體硬件結(jié)構(gòu)圖 通過對整個設(shè)計(jì)框圖的剖析，通過對整個框圖及設(shè)計(jì)流程的了解，設(shè)計(jì)出如上圖所示的硬件框圖；在此框圖中運(yùn)用了兩個獨(dú)立的直流電源分別對 MCU 控制器和 LED 進(jìn)行供電，這一方面大大降低了硬件設(shè)計(jì)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(jì)都將圍繞此框圖展開進(jìn)行。 電機(jī) 電機(jī)電源 按鍵輸入 LED驅(qū)動 MCU控制器 電源（ DC5V） LED(16個 ) 電源（ DC5V） 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院專科生畢業(yè)論文 11 旋轉(zhuǎn) LED（雙層） 動態(tài)顯示屏結(jié)構(gòu)正視圖： 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(xiàng)課題設(shè)計(jì)較早，在前期設(shè)計(jì)時考慮采用雙排 LED（各 16 個）不同半徑設(shè)計(jì)一雙層旋轉(zhuǎn) LED 動態(tài)顯示屏以達(dá)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(jìn)行拓展，并最終將其設(shè)計(jì)出來，但此裝置設(shè)注： R≠ r r R 供電裝置 交流電機(jī) 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 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院?？粕厴I(yè)論文 12 計(jì)時考慮欠佳，缺陷較多，最終以失敗告終。 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(xiàng)課題設(shè)計(jì)較早，在前期設(shè)計(jì)時考慮的欠佳，導(dǎo)致電機(jī)燒 毀，電路板損壞，既而加以改進(jìn)?，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(jì)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(jì)出來，得到較好的顯示效果。 供電裝置 交流電機(jī) 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 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院?？粕厴I(yè)論文 13 圖 旋轉(zhuǎn) LED（單排）動態(tài)顯示屏 后期 結(jié)構(gòu)正視圖 圖 單片機(jī)（ STC89C52）引腳圖 STC89C52 的內(nèi)核和 AT51 系列單片機(jī)一樣，故引腳也相同 。STC89C52的引腳功能現(xiàn)說明如下： 18： I/O P1 口（ ）； 9：復(fù)位腳（ RST/Vpd）； 1017： I/OP3 口（ =RXD， =TXD， =INT0， =INT1，=T0， =T1， =WR， =RD） 1 19：晶振 （ 18=XTAL2， 19=XTAL1）； 20:地（ Vss）； 2128： I/OP2口（ )； 29： PSEN； 30： ALE/PROG； 31： EA/Vpp 3239： I/OP0口（ ）； 40： +5V電源。 注 ： 引腳功能前加 “ ” ，說明其是低電平有效。如 =INT0。 R 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院專科生畢業(yè)論文 14 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(jì)出圖 23 所示的原理圖，圖中所示的VCC運(yùn)用了同一個直流電源，但是在實(shí)際調(diào)試中，在同一電源（ 5V）共同對單片機(jī)和 LED（ 16 個）進(jìn)行供電時，在程序運(yùn)行時，出現(xiàn)了電壓輸出不穩(wěn)定。對于單片機(jī)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(jìn)行供電則不能達(dá)到程序運(yùn)行的要求。最終以分開供電（各 5V）方式，并獲得成功。 利用 Protel99 SE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(jì)原理同前期完全相同，只是在硬件設(shè)計(jì)上由雙排改為單排顯示，降低了運(yùn)行負(fù)載和實(shí)驗(yàn)成本，仍以獨(dú)立供電的方式運(yùn)行，最終獲得較佳的實(shí)驗(yàn)效果。 原理圖 由于調(diào)試時，需要對程序反復(fù)進(jìn)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(yùn)用 RS232和 MAX232可以簡單實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和單片機(jī)的通信功能，可以輕松的對程序進(jìn)行下載并運(yùn)行。 原理圖詳見附錄 I圖 25 所示。 ○1 DB9 相關(guān)資料 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 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院專科生畢業(yè)論文 15 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(zhǔn) 備 信 號地 線 數(shù) 據(jù) 準(zhǔn) 備 好 請 求 發(fā) 送 清 除 發(fā) 送 振 鈴指 示 ○ 1MAX232相關(guān)資料 圖 MAX232 引腳圖 MAX232引腳功能說明： MAX232 芯片是專門為電腦的 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)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 1 1 1 14 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。 TTL/CMOS 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 TTL/CMOS 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(shí)驗(yàn)證明，可以成功的對程序進(jìn)行下載，并可以成功運(yùn)行。 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院?？粕厴I(yè)論文 16 PCB電路板 PCB電路板（單層） 此圖 PCB 詳見附錄 II 圖 26 所示： 利用 Protel99 SE 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(shí)際設(shè)計(jì)并在 PCB 中測量好尺寸大小，以便制作成實(shí)際集成電路板，所以實(shí)際尺寸大小的設(shè)計(jì)非常重要，不僅可以對成本進(jìn)行合理控制，在 PCB實(shí)際制作時，需注意對外形進(jìn)行合理布局，盡量做到美觀，但是可行性依然需放在首要位置。 此示意圖是利用 Protel99 SE 軟件根據(jù)所繪出的原理圖制成 PCB電路板，根據(jù)所制成的電路板，并在軟件中實(shí)際測量并計(jì)算出該電路板的實(shí)際尺寸大小。在 Protel 制作 PCB 時， 所使用到的長度單位為：mil，在轉(zhuǎn)換成實(shí)際常見的長度是需注意，不能出錯。 計(jì)量單位： 1mil=。 通過這一計(jì)量單位的轉(zhuǎn)換可以輕松的計(jì)算出該 PCB 板的實(shí)際尺寸。具體大小詳見圖 8 所示。 PCB電路板（單層） 此圖 PCB 詳見附錄 II 圖 27 所示： 根據(jù)附錄 I 圖 24 原理圖制成此 PCB，與前期制作的 PCB 電路板原理完全相同，慮到成本因素，在 PCB布線時均采用單層（頂層）布線，原理上對前