【正文】 or full color, and its high brightness, colorful, low temperature characteristics, the point spacing can be adjusted by different price Requirements were accepted, in just two years time, product sales have more than 300 million do。相對(duì)于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，不僅在結(jié)構(gòu)上得以簡(jiǎn)化，而且解決了旋轉(zhuǎn)速度擾動(dòng)問(wèn)題，顯示效果更加清晰、穩(wěn)定。 ⑶利用無(wú)線供電的方式可大大增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 北京交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 第五章 總結(jié)與展望 本文主要介紹了基于視覺(jué)暫留現(xiàn)象，利用 STC15F2K 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的旋轉(zhuǎn) LED顯示屏的設(shè)計(jì)及制作，詳細(xì)地介紹了電路原理及硬件電路的實(shí)現(xiàn)，主要 結(jié)論如下： ⑴利用高速運(yùn)轉(zhuǎn)的單排 LED 實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)文字及圖像的顯示功能。 分析可能是通訊中干擾太大，從機(jī)沒(méi) 有接收到信號(hào)，或者收到的信號(hào)是錯(cuò)誤的，為了解決問(wèn)題，通過(guò)一個(gè)測(cè)試程序，用液晶把接受到的數(shù)據(jù)分別顯示出來(lái)，錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)占了百分之二十。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)。分析可能是定時(shí)器的初始值可能太大或太小所至。系統(tǒng)上電后，并沒(méi)有看到正確的文字顯示。不過(guò) CEC 檢測(cè)表可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的 8bit 的 CRC檢驗(yàn)（如表 ） 表 CRC校驗(yàn) 十六進(jìn)制數(shù) 0x00 0x01 0x02 0x03 0x04 0x05 0x06 0x07 CRC 檢驗(yàn)碼 0x00 0x0d 0x17 0x1a 0x23 0x2e 0x34 0x39 十六進(jìn)制數(shù) 0x08 0x09 0x0a 0x0b 0x0c 0x0d 0x0e 0x0f CRC 檢驗(yàn)碼 Ox46 0x4b 0x51 0x5c 0x65 0x68 0x72 0x7f 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。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)。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)。通過(guò)線路檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)端口的電源線沒(méi)有接好。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。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)。焊接好跳線后，上電后， MAX6969可以正常工作了。 MAX6969 的使能控制端 OE 的，當(dāng) OE=1 時(shí)， MAX6969 輸出為高阻態(tài)。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)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。 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)北京交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 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。檢測(cè)芯片的電源連接情況，使能控制端的情況。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。首先。首先，利用下載口檢測(cè)電路、下載接口電路等。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。 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。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，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。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。 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。芯片選擇時(shí)要注意封裝。 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 開(kāi)始 Startflag==1? 信號(hào)是否在 65～132 之間 Startflag=1 N N Y Y 北京交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 33 外部中斷 1流程圖 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)暫留開(kāi)始 置外部中斷標(biāo)志位為 1 電機(jī)轉(zhuǎn)速 speed++ 根據(jù)定時(shí)器 0 當(dāng)前值計(jì)數(shù) 結(jié)束 北京交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 維持的時(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。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) )。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)。那就意味著旋轉(zhuǎn)一周需要顯示的點(diǎn)數(shù)為 128 個(gè)。 下面簡(jiǎn)單說(shuō)下，自適應(yīng)算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。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。因?yàn)?16 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。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。 (8) C 語(yǔ)言可移植性好且非常普及。 (6) C 語(yǔ)言中的庫(kù)文件提供了許多標(biāo)準(zhǔn)的例程。 (4) 可使用與人的思維更相近的關(guān)鍵字和操作函數(shù)。 北京交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 (2) 寄存器 分配和尋址方式由編譯器進(jìn)行管理。 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。 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。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。如圖 31所示 圖 31 上位機(jī)軟件 北京交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 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。 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。 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。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 北京交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 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)。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。如果在小于 秒的時(shí) 間內(nèi)這列 LED 燈能旋轉(zhuǎn)完一圈，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。于是當(dāng)一列發(fā)光二極管每旋轉(zhuǎn) 30176。247。緊挨著外框的那個(gè) LED 燈用來(lái)顯示時(shí)間刻度，如圖 (b)所示。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 LED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。紅外遙控接收電路及流程圖如圖 27所示 圖 27 紅外遙控 接收電路圖 圖 28 紅外遙控接收流程圖 按鍵是否完了 開(kāi)始 鍵值處理 處理是否成功 根據(jù)鍵值置相應(yīng) 的標(biāo)志位 退出 Y Y N N 北京交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 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。若測(cè)出單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)，則可以確定其運(yùn)動(dòng)速度。 如果把霍爾元件集成的開(kāi)關(guān)按預(yù)定位置有規(guī)律地布置在物體上，當(dāng)裝在運(yùn)動(dòng)物體上的永磁體經(jīng)過(guò)它時(shí)，可以從測(cè)量電路上測(cè)得脈沖信號(hào)。 若把霍爾元件置于 電場(chǎng)強(qiáng)度為 E、磁場(chǎng)強(qiáng)度為 H的電磁場(chǎng)中，則在該元件中將產(chǎn)生電流I，元件上同時(shí)產(chǎn)生的霍爾電位差和電場(chǎng)強(qiáng)度 E 成正比，如果再測(cè)出該電磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，則電磁場(chǎng)的功率密度瞬時(shí)值 P可由 P=EH確定。利用這一原理可以設(shè)計(jì)制成霍爾電流傳感器?；魻栯娢徊?UH 的基本關(guān)系為 : UH=RHIB/d （ 1） RH=1/nq（金屬） （ 2）式中 RH――霍爾系數(shù)； n――單位體積內(nèi)載流子或自由電子的個(gè)數(shù)； q――電子電量； I――通過(guò)的電流； B――垂直于 I的磁感應(yīng)強(qiáng)度；d――導(dǎo)體的厚度。半導(dǎo)體中的霍爾效應(yīng)比金屬箔片中更為明顯，而鐵磁金屬在居里溫度以下將呈現(xiàn)極強(qiáng)的霍爾效應(yīng)。金屬的霍爾效應(yīng)是 1879 年被美國(guó)物理學(xué)家霍爾發(fā)現(xiàn)的。其電路圖如 26所示 圖 26 過(guò)零檢測(cè)電路圖 霍爾元件應(yīng)用霍爾效應(yīng)的半導(dǎo)體。復(fù)位的實(shí)現(xiàn)通常用兩種方式：開(kāi)機(jī)上電復(fù)位和外部手動(dòng)復(fù)位，本設(shè)計(jì)采用的是外部手動(dòng)復(fù)位，單片機(jī)最小系統(tǒng)的原理圖如圖 25 所示 圖 25 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理 北京交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 過(guò)零檢測(cè)模塊 過(guò)零檢測(cè)指的是在交流系統(tǒng)中，當(dāng)波形從正半周向負(fù)半周轉(zhuǎn)換時(shí)，經(jīng)過(guò)零位時(shí)，系統(tǒng)作出的檢測(cè)。 DS1302 運(yùn)行電壓為 ,采用 SCLK、 I/O、CE與 MCU 進(jìn)行同步通訊。特別將旋轉(zhuǎn)板的質(zhì)量越大時(shí)，北京交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 對(duì)系統(tǒng)物理穩(wěn)定性要求越高，且轉(zhuǎn)速與質(zhì)量成正比，過(guò)大的質(zhì)量影響轉(zhuǎn)速?gòu)亩M(jìn)一步影響效果）故在芯片選用上采取體積小質(zhì)量低的貼片 DS1302。紅外傳感部分的原理圖如圖23所示 圖 23 紅外發(fā)射原理圖 時(shí)鐘模塊 對(duì)于常規(guī)的點(diǎn)陣 LED 顯示器，不僅可以顯示信息，簡(jiǎn)單動(dòng)畫(huà)，還常常在屏幕上顯示當(dāng)前的時(shí)間，時(shí)鐘芯片的選取我們使用的是 DS12887，它在萬(wàn)年歷的制作中被廣泛使用。 圖 21 無(wú)線供電發(fā)射電路 由于電源是從電機(jī)中引出來(lái)，所以需要通過(guò)整流、濾波才能為系統(tǒng)供電。電源為機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件、射頻通信、 LED 顯示提供能量，是系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。系統(tǒng)可以讀 取 SD卡或者片內(nèi) ROM 的數(shù)據(jù)進(jìn)行色彩顯示。通過(guò)上位機(jī)可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，狀態(tài)調(diào)整，信息更替等一系列調(diào)整。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)方案，本系統(tǒng)由無(wú)線電源，整流電壓， USBUART 橋接電路，射頻，紅外傳感， S