【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 X畢業(yè)論文 9 樣，電機(jī)速度影響到單片機(jī)的定時(shí)器怎樣工作和定時(shí)的多少，還影響到程序的編寫(xiě)。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(duì)于編 程而言是相當(dāng)有利的；但是同時(shí)也需要對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行脈沖的發(fā)放，對(duì)程序的編譯亦同時(shí)提高了難度；但是個(gè)人認(rèn)為，最為重要的則是對(duì)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(gè)產(chǎn)品還可以考慮此方案的可行性，但是若作為商品來(lái)銷(xiāo)售，我認(rèn)為就沒(méi)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(lái)講，主要區(qū)別在于使用了嵌入式芯片來(lái)代替單片機(jī)，在以往的 LED 點(diǎn)陣系統(tǒng)中，整個(gè)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(chǔ)大小及多方面的限制，單片機(jī)作為控制核心時(shí)，在對(duì)顯示畫(huà)面不多，顯示畫(huà)面不大時(shí)是可以方便可行的。但是由于單片機(jī)執(zhí)行指令受時(shí)間的限制，當(dāng)顯示較大畫(huà)面時(shí)，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(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。 個(gè)人認(rèn)為，此設(shè)計(jì)本身的宗旨就不需要顯示較大的畫(huà)面，也不需要太大的存儲(chǔ)空間，對(duì)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(lái)較為復(fù)雜，不適合普通的，沒(méi)有接觸過(guò)此方面知識(shí)的人群的使用，使用較難，故暫且不使 用此方案。 從方案三來(lái)講，主要區(qū)別在于使用了普通的交流電機(jī)來(lái)代替方案一所使用的步進(jìn)電機(jī)，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)購(gòu)買(mǎi)了一個(gè)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(gè)麻煩，同時(shí)也降低了設(shè)計(jì)成本，在此次設(shè)計(jì)時(shí)選用了此方案，最大的優(yōu)勢(shì)就在于成本很低。 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院專科生畢業(yè)論文 10 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體硬件框圖 圖 旋轉(zhuǎn) LED 整體硬件結(jié)構(gòu)圖 通過(guò)對(duì) 整個(gè)設(shè)計(jì)框圖的剖析，通過(guò)對(duì)整個(gè)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(gè)獨(dú)立的直流電源分別對(duì) 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(gè)核心設(shè)計(jì)都將圍繞此框圖展開(kāi)進(jìn)行。 電機(jī) 電機(jī)電源 按鍵輸入 LED驅(qū)動(dòng) MCU控制器 電源（ DC5V） LED(16個(gè) ) 電源（ DC5V） 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院?？粕厴I(yè)論文 11 系統(tǒng)設(shè)計(jì)具體結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)前期設(shè)計(jì)具體結(jié)構(gòu) 旋轉(zhuǎn) LED（雙層） 動(dòng)態(tài)顯示屏結(jié)構(gòu)正視圖： 圖 旋轉(zhuǎn) LED（單排）動(dòng)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(shí)考慮采用雙排 LED（各 16 個(gè)）不同半徑設(shè)計(jì)一雙層旋轉(zhuǎn) LED 動(dòng)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(lái)，但此裝置設(shè)注： R≠ r r R 供電裝置 交流電機(jī) 固定臺(tái) 以放置的 16 個(gè)LED 為例，必須將其穩(wěn)定的固定好，避免旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(shí)考慮欠佳，缺陷較多，最終以失敗告終。 系統(tǒng)后期設(shè)計(jì)具體結(jié)構(gòu) 旋轉(zhuǎn) LED（單層） 動(dòng)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(shí)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)。現(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(lái)，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(lái)，得到較好的顯示效果。 供電裝置 交流電機(jī) 固定臺(tái) 以放置的 16 個(gè) LED為例，必須將其穩(wěn)定的固定好，避免旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(dòng)態(tài)顯示屏 后期 結(jié)構(gòu)正視圖 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)原理圖 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(shuō)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(shuō)明其是低電平有效。如 =INT0。 R 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院?？粕厴I(yè)論文 14 系統(tǒng)前期整體設(shè)計(jì)原理圖 原理圖詳見(jiàn)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(gè)直流電源，但是在實(shí)際調(diào)試中，在同一電源（ 5V）共同對(duì)單片機(jī)和 LED（ 16 個(gè)）進(jìn)行供電時(shí)，在程序運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)了電壓輸出不穩(wěn)定。對(duì)于單片機(jī)而言 對(duì)電壓的要求則在 3V 以上，而 VCC 則為5V，此 VCC 若同時(shí)對(duì)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(kāi)供電（各 5V）方式，并獲得成功。 系統(tǒng)后期整體設(shè)計(jì)原理圖 利用 Protel99 SE 軟件畫(huà)出相關(guān)原理圖，此原理圖詳見(jiàn)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。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)下載模塊原理圖 由于調(diào)試時(shí)，需要對(duì)程序反復(fù)進(jìn)行下載，需要制作一個(gè)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(jiǎn)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(duì)程序進(jìn)行下載并運(yùn)行。 原理圖詳見(jiàn)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(shuō)明 引腳 1 2 3 4 5 6 7 8 9 簡(jiǎn)寫(xiě) DCD RXD TXD DTR SG DSR RTS CTS RI 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院?？粕厴I(yè)論文 15 功 能 說(shuō) 明 載 波偵 測(cè) 接 收數(shù) 據(jù) 發(fā) 送數(shù) 據(jù) 數(shù) 據(jù)終 端 準(zhǔn) 備 信 號(hào)地 線 數(shù) 據(jù) 準(zhǔn) 備 好 請(qǐng) 求 發(fā) 送 清 除發(fā) 送 振 鈴指 示 ○1 MAX232 相關(guān)資料 圖 MAX232 引腳圖 MAX232 引腳功能說(shuō)明： MAX232 芯片是專門(mén)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(gè)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(gè)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(gè)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(huà)出原理圖，詳見(jiàn)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(duì)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)院專科生畢業(yè)論文 16 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) PCB電路板 系統(tǒng)前期整體設(shè)計(jì) PCB 電路板（單層） 此圖 PCB 詳見(jiàn)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(shí)均采用單層（頂層）布線，根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)并 在 PCB 中測(cè)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(duì)成本進(jìn)行合理控制，在 PCB實(shí)際制作時(shí)，需注意對(duì)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(cè)量并計(jì)算出該電路板的實(shí)際尺寸大小。在 Protel 制作 PCB 時(shí)，所使用到的長(zhǎng)度單位為：mil，在轉(zhuǎn)換成實(shí)際常見(jiàn)的長(zhǎng)度是需注意，不能出錯(cuò)。 計(jì)量單位： 1mil=。 通過(guò)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(jiàn)圖 8 所示。 系統(tǒng)后期整體設(shè)計(jì) PCB 電路板（單層） 此圖 PCB 詳見(jiàn)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(shí)均采用單層（頂層）布線，原理上對(duì)前期的雙排改動(dòng)為單排，采用的原理均為圖 2 所示，在外形設(shè)計(jì)上有所改動(dòng)，但在最終實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)有所改動(dòng)，具體情況見(jiàn)實(shí)物分析。 根據(jù)實(shí)際制作的 PCB，根據(jù)計(jì)量轉(zhuǎn)換單位： 1mil=。測(cè)量出此 PCB 大小，通過(guò)這一計(jì)量單位的轉(zhuǎn)換 可以輕松的計(jì)算出該