【文章內(nèi)容簡介】 X畢業(yè)論文 9 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（ STC89C 51 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。 南京化工職業(yè)技術(shù)學院?？粕厴I(yè)論文 10 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 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。 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） 南京化工職業(yè)技術(shù)學院?？粕厴I(yè)論文 11 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： 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)注： R≠ r r R 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 南京化工職業(yè)技術(shù)學院?？粕厴I(yè)論文 12 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。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 南京化工職業(yè)技術(shù)學院?？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 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： I/O P1 口（ ）； 9：復位腳（ 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)學院?？粕厴I(yè)論文 14 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 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。 ○ 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 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 ○1 MAX232 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 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，實驗證明，可以成功的對程序進行下載，并可以成功運行。 南京化工職業(yè)技術(shù)學院?？粕厴I(yè)論文 16 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 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)實際設(shè)計并 在 PCB 中測量好尺寸大小，以便制作成實際集成電路板，所以實際尺寸大小的設(shè)計非常重要，不僅可以對成本進行合理控制，在 PCB實際制作時，需注意對外形進行合理布局，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，并在軟件中實際測量并計算出該電路板的實際尺寸大小。在 Protel 制作 PCB 時，所使用到的長度單位為：mil，在轉(zhuǎn)換成實際常見的長度是需注意，不能出錯。 計量單位： 1mil=。 通過這一計量單位的 轉(zhuǎn)換可以輕松的計算出該 PCB 板的實際尺寸。具體大小詳見圖 8 所示。 系統(tǒng)后期整體設(shè)計 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，原理上對前期的雙排改動為單排，采用的原理均為圖 2 所示，在外形設(shè)計上有所改動，但在最終實際設(shè)計時有所改動，具體情況見實物分析。 根據(jù)實際制作的 PCB，根據(jù)計量轉(zhuǎn)換單位： 1mil=。測量出此 PCB 大小，通過這一計量單位的轉(zhuǎn)換 可以輕松的計算出該