【正文】 ED 環(huán)形顯示屏結(jié)構(gòu)圖 Led 裝置 Led 裝置 普通 電機(jī) 固定臺(tái) 5 圖 旋轉(zhuǎn)式 LED 環(huán)形顯示屏原理圖 電機(jī)選取 方案 1：采用步進(jìn)電機(jī)。并且步進(jìn)電機(jī) 和 控制電路 的 成本較高，并且需要單片機(jī)控制，占用 CPU的資源。此方案不占用單片機(jī) I/O口，節(jié)省單片機(jī)資源，使用方便，成本較低，通過簡(jiǎn)單的改裝，可以給系統(tǒng)供電。 系統(tǒng)供電方案 方案 1：采用固定電池供電。這種供電 模式是相對(duì) 簡(jiǎn)單 的 。 首先，高亮度 LED 的 功率 功耗較大，而電池 儲(chǔ)存能力是 有限 的 ，難以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的長(zhǎng)期 運(yùn)行 ； 其次 ，由于電池的體積和重量比較大，若固定在板上， 電池 用完后，難以 取換 。同時(shí)，也增加了旋轉(zhuǎn)重心的調(diào)節(jié)的難度。 方案 2：采用電刷供電。這種方法可以長(zhǎng)時(shí)間使系統(tǒng)供電 ，但由于增加電刷，電機(jī)的摩擦增 加 ， 會(huì)增加系統(tǒng)的功耗 。 方案 3：從 電源線電機(jī)轉(zhuǎn)子 ， 對(duì) 系統(tǒng)供電。 該 方法容易實(shí)現(xiàn)，并且一舉兩得，因此選用。 方案 2：采用單片機(jī) AT89S52 與 LED 驅(qū)動(dòng)芯片 MAX6969 接口， AT89S52 邏輯能力 相對(duì)較 強(qiáng)但 是 速度比較慢，價(jià)格 也 相對(duì)比較便宜，但工作量要比方案 1 大 得 多。 電機(jī)改裝 供電電源： 為了使系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作，必須解決系統(tǒng)的供電問題。 實(shí)現(xiàn)方法： 主要通過電機(jī)的改裝。裝在電機(jī)上的電路始終在高速旋轉(zhuǎn)，無法使用通常的方法來給電路供電。一般的直流電機(jī)是線圈作為轉(zhuǎn)子，而永磁體作為定子的。 本設(shè)計(jì)的 電路是固定在電機(jī)的轉(zhuǎn)子上的，它和轉(zhuǎn)子是保持相對(duì)靜止的。方法很簡(jiǎn)單，也就是從電機(jī)的換向器上用漆包線把電引到電路板上，經(jīng)整流 、 濾波后給單片機(jī)電路供電。 具體改裝過程如下： 1) 拆開電機(jī)，注意拆的時(shí)候別弄壞了電機(jī)的電刷； 2) 小心地從電機(jī)換向器上的三個(gè)電極引出三條漆包線； 3) 取下電機(jī)外殼的含油軸承； 4) 在軸承的圓片上面鉆了幾個(gè)小孔，把那三條漆包線從小孔里穿出來。 (注意：替代上去的部分是和轉(zhuǎn)子保持固定，和外殼之間是可以旋轉(zhuǎn)的 )。 重心調(diào)節(jié) 重心調(diào)節(jié)是最困難的一個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)。旋轉(zhuǎn)的重心如果不在轉(zhuǎn)軸上的話，在高速的旋轉(zhuǎn)中，會(huì)產(chǎn)生劇烈的抖動(dòng)，在巨大的離心力下，會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)分解，產(chǎn)生安全隱患。下面介紹重心調(diào)節(jié)的方法。根據(jù)物理質(zhì)心計(jì)算方法，可知道，均勻的圓盤的重心就在圓盤的中心。 根據(jù)杠桿原理，當(dāng)支點(diǎn)兩端的物體的質(zhì)量與力距乘積相等時(shí)，杠桿就處于平衡。 圖 杠桿原理示意圖 如上圖 所示，只要 M1*L1 = M2*L2 時(shí)，在布 PCB 的同時(shí)，只要通過簡(jiǎn)單的測(cè)量和計(jì)算便可以使得杠桿處于平衡。如圖 所示為具體的設(shè)計(jì)電路。為了能夠連續(xù)的顯示文字和圖象，本文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)整顯示文字和圖象的時(shí)間。其一，如圖 所示： 圖 采用光感的外部中斷電路 但是，這種方法功耗相對(duì)比較大，而且成本比較高。因?yàn)殡姍C(jī)是三相的，帶電刷轉(zhuǎn)動(dòng)的，即每轉(zhuǎn)一周，三個(gè)電刷會(huì)得到從高到低， 又從低到高的邏輯電平狀態(tài)。 LED 驅(qū)動(dòng)電路。如下圖： (圖上的 OUT0 到 OUT15 通過一個(gè) 100Ω 電阻接到 LED 上 )。MAX6969串行接口 LED驅(qū)動(dòng)器提供 16個(gè)漏極開路、恒流吸收、額定 LED 驅(qū)動(dòng)器輸出。 MAX6969電源和 LED電源能以任意順序上電。 MAX6969采用 25Mb、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4線串口控制。數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)輸入 DIN和時(shí)鐘輸入 CLK移入驅(qū)動(dòng)器 的 16位移位寄存器。鎖存使能輸入 LE將移位寄存器的 16位數(shù)據(jù)裝入 16位輸出鎖存器，以決定各個(gè) LED的開關(guān)。 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 ： 圖 MAXIM6969 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 MAX6969工作時(shí)序圖如下： MAX6969的串口為 4線串口，使用 4路輸入 (DIN、 CLK、 LE和 OE) 和 1路數(shù)據(jù)輸出(DOUT)。串口數(shù)據(jù)字長(zhǎng)為 16位，即 D0–D15。五個(gè)接口引腳的功能如下所述。數(shù)據(jù)移入時(shí)，首先移入 MSB。 CLK是串行時(shí)鐘輸入，在其上升沿將數(shù)據(jù)通過 DIN移入 MAX6969的 16位移位寄存器。 LE為高電平時(shí) (透明傳輸鎖存器 )，數(shù)據(jù)由 MAX6969的 16位移位寄存器傳輸至 16位鎖存器，并在 LE下降沿鎖存數(shù)據(jù) (圖 )。 OE為高電平時(shí)強(qiáng)制輸出 OUT0–OUT15為高阻態(tài)，并且不會(huì)改變輸出鎖存器的內(nèi)容，為低電平時(shí)則使能輸出 OUT0–OUT15， 以反映輸出鎖存器的狀態(tài)。無論 OE為何狀態(tài)，數(shù)據(jù)都可移入串口移位寄存器并鎖存。 DIN輸入端的數(shù)據(jù)移入移位寄存器，并在 16個(gè)時(shí)鐘周期后出現(xiàn)在 DOUT端。 MAX6969LED 驅(qū)動(dòng)電流的大小是由一個(gè)外部電阻決定的。 RSET = 18000 / IOUT () 因此 IOUT = 18000/360 = 50 mA () 其功耗計(jì)算如下 ： PD = (V+ x I+) + (VOUT x DUTY x IOUT x N) () 其中 ： V+ = 供電電壓 I+ = N路輸 出吸收 IOUT LED驅(qū)動(dòng)電流時(shí)的電源工作電流 DUTY = 加至 OE端的 PWM信號(hào)占空比 N = 同時(shí)用來驅(qū)動(dòng) LED的 MAX6969輸出端口數(shù) (最大值為 16) VOUT = MAX6969驅(qū)動(dòng)負(fù)載 LED時(shí)端口的輸出電壓 IOUT = 由 RSET設(shè)定的 LED驅(qū)動(dòng)電流 PD = 功耗，如果電流單位為 mA，其單位為 mW IOUT = 50mA， N = 16， DUTY = 1， VOUT = 2V PD =（ 5V*50mA） +(2V*1*50mA*16) = () 12 旋轉(zhuǎn) LED顯示原理 人眼具有視覺暫留的特性，當(dāng)畫面以一定速率刷新時(shí)，人們看到的就是連續(xù)的圖像 。它的原理示意如圖 所示 ， 其中 (a) (b) (c) (d) (e) 分別是不同時(shí)刻的顯示狀態(tài) ， (f)為人眼看到的完整畫面 “ 3”。 圖 傳統(tǒng) LED 顯示屏的顯示原理圖 旋轉(zhuǎn)掃描方式顯示器只有一列 ， 由電機(jī)帶動(dòng)它進(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) ， 到下一位置后又顯示下一位置的狀態(tài) ， 即一列顯示器件要完成全部圖像的顯示 ， 掃描過程由機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)更換位置來實(shí)現(xiàn) .其顯示原理如圖 。 由于旋轉(zhuǎn)掃描成像不是平面 ， 而是一個(gè)柱面 ， 所以稱之為旋轉(zhuǎn)柱式顯示屏 ， 其觀看視角是 360176。 13 第三章 系統(tǒng)中所用到的 nRF401 無線芯片介紹 無線數(shù)據(jù)收發(fā)組成結(jié)構(gòu) 無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)和多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)三種。整個(gè)系統(tǒng)中，兩數(shù)據(jù)終端之間的無線通信采用 433MHz 的頻段作為載波頻率，收發(fā)通過串口通信。按鍵與 單片機(jī) AT89S52的 口相接，單片機(jī) 的 口控制信息的發(fā)送與接收，并且 TXD 端（ ）與收發(fā)器的 DIN 端相連，通過 TXD 端將數(shù)據(jù)傳入收發(fā)器，收發(fā)器 接收到數(shù)據(jù)后，通過FSK 調(diào)制，將信號(hào)發(fā)送出去； 當(dāng)我們需要發(fā)送 數(shù)據(jù)時(shí)，使用按鍵來輸入所需發(fā)送的信息。所謂半雙工就是通信的雙方均具有發(fā)送和接收信息的能力，信道也具有雙向傳輸性能。所以上述實(shí)現(xiàn)過程只介紹了由一方傳送到另一方的過程 ，而相反方向與其原理相同。 單片機(jī)控制系統(tǒng) 單片機(jī)控制系統(tǒng) 鍵盤無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)可以分為無線收發(fā)控制電路、單片機(jī)控?zé)o線收發(fā)模 塊 無線收發(fā)模 塊 液晶顯示統(tǒng)可以分為無線收發(fā)控制電路、單片機(jī)控制電路、顯示電路和按鍵電路四部分組成，系統(tǒng)原理如圖21所示 ： 14 引腳功能介 圖 nRF401 引腳圖 表 nRF401 管腳描述 [2] 引腳 名稱 功能功能描述 引腳 名 稱 引腳功能描述 1 XC1 晶振輸入 11 RFPER 發(fā)射功率設(shè)置 2 VDD 電源 (35V DC） 12 CS 通道選擇 3 VSS 地（ 0V） 13 VDD 電源 (35V DC) 4 FILT 回路濾波器 14 VSS 地 5 VCO1 VC0外接電感 15 ANT2 天線接頭 6 VCO2 VC0外接電感 16 ANT1 天線接頭 7 VSS 地 17 VSS 地 8 VDD 電源 (35V DC) 18 PWRUP 電源開關(guān) 9 DIN 數(shù)據(jù)輸入 19 TXEN 發(fā)射允 許 10 DOUT 數(shù)據(jù)輸出 20 XC2 晶振輸出 (1) 9 腳及 10 腳分別是 DIN 輸入數(shù)字信號(hào)和 DOUT 輸出數(shù)字信號(hào)均為標(biāo)準(zhǔn)的邏輯電平信號(hào)，需要發(fā)射的數(shù)字信號(hào)通過 DIN 輸入，解調(diào)出來的信號(hào)經(jīng)過 DOUT 輸出。 CS=“ 0”為通道 1（ ） ， CS=“ 1”為通道 2（ ） 。 PWR_UP =“ 1”為工作模式， PWR_UP =“ 0”為待機(jī)模式。高電平允許發(fā)送數(shù)據(jù)，低電平允許接收數(shù)據(jù)。 XC1 1 VDD 2 VSS 3 FILT 4 VC01 5 VC02 6 VSS 7 VDD 8 DIN 9 DOUT 10 RFPWR 11 CS 12 VDD 13 VSS 14 ANT2 15 ANT1 16 VSS 17 PWRUP 18 TXEN 19 XC2 20 nRF401 15 表