旋轉時鐘的設計畢業設計(doc畢業設計論文)(存儲版)

　　

【正文】 e the conclusion that my alternative of rotating clock was feasible. I hope that more people will know and like POV LED after reading my thesis.Keywords：persistence of vision；rotating clock；scanning display目錄前言 1第1章 旋轉時鐘的原理及制作方案 2 旋轉時鐘原理分析 2 方案的確定 3第2章 硬件設計 5 指針板的硬件設計 5 單片機端口分配 5 指針板電源驅動方式 6 時鐘芯片DS1302 6 紅外對管 8 紅外遙控設備的硬件設計 8 電源基板的硬件設計 11 電機的選擇 12 電刷的制作 12 元器件焊接時應注意的問題 13第3章 軟件設計 14 LED掃描顯示程序設計 14 單片機讀寫DS1302程序設計 16 單片機對紅外遙控代碼的譯碼程序設計 18第4章 系統調試 21 硬件調試 21 軟件調試 21結論 22致謝 23參考文獻 24附錄1 旋轉時鐘電路原理圖 25附錄2 旋轉時鐘PCB圖 26附錄3 旋轉時鐘程序代碼 2732前言時下很流行一種用LED燈旋轉掃描來顯示各式各樣畫面的電子作品，即“POV LED”，它的核心部件還是單片機。試想一下，要是夜晚騎著這樣的自行車，將會是一道多么美麗的風景，完全能為都市夜景錦上添花。接下來我就詳細敘述它的原理及制作過程。247。時點亮9支LED燈以顯示分針在12點位置上；緊接著整列發光二極管又轉過30176。各個時刻并不一定用點來顯示，還可以用數字來顯示，接下來分析下發光二極管是如何顯示數字時間的。這種方案雖然很簡單，制作起來也較方便，但是由于電池裝在指針板上，電池又相對較重，在高速旋轉時一定要裝對重才能保持指針板平衡，這樣對電機的功率要求就比較大，而且浪費電源。我所設計的旋轉時鐘是介于最簡單和最復雜方案之間的。該電路板越輕越好，LED燈可用貼片式。為了滿足驅動電流，我加了一支三極管來驅動。對單片機的程序存儲量和控制能力要求并不高，選擇STC89C52單片機綽綽有余。這種方法是將一根導線中間部分繞在電機內部的轉子上，電機旋轉時該導線切割磁場，兩頭產生感應電動勢，經過整流后作為指針板上的電源。這種方法既能提供較大的電流，又不會給指針板增重。DS1302 有著很強的功能。對時鐘寄存器初始化可以設定當前時間,控制芯片的運行,時間是用BCD碼保存的,RAM可以用來存取用戶數據,在用了備用電池后RAM內的數據在系統掉電時能夠保持不丟失。當VCC2低于VCC1時,芯片由VCC1供電；當VCC2VCC1≥,備用電池為芯片供電。圖 DS1302數據讀寫時序通過8個脈沖便可讀取一個字節，從而實現串行輸入與輸出。當為高時，選擇12小時模式。根據發射與接收的紅外線頻率不同，紅外對管有不同的型號。我所要設計的遙控器只是用來給旋轉時鐘調時，所以只需四個鍵，比較簡單，就用TC9012這塊比較經典的遙控芯片自制一個遙控器。發射碼的格式如下圖所示：圖 TC9012 的發射碼的格式用戶碼一共有8種，是利用“SEL”腳與“KO0～KO7”中的任一腳相連接來進行選擇的。“1”和“0”的區分取決于脈沖之間的時間，表示“0”；，“1”。主要功能是接收紅外遙控器的代碼信號，經放大、檢波、整形, 得到TTL 電平的代碼信號, 再送給單片機。直接由+12V的變壓器通過插孔給電路板送電，經電容及電位器后接直流電機。它有四種封裝結構。如果直流電機找不到合適的，也可以考慮使用計算機的散熱風扇，這個散熱風扇最大優點就是運行時噪聲低。最后把指針板安裝在電機軸上，電機軸與指針板地線之間用焊錫焊死。千萬不能采用工業焊錫或酸性焊油。用烙鐵頭上的搪錫面去接觸焊接點，這樣傳熱焊接面積大，焊接速度快。焊錫應剛好將焊接點上元件引腳全部浸沒，輪廓隱約可見即可。新買回來的烙鐵，必須先上錫后才能使用。將裹有膠布的電機軸插入滑環內（滑環一定要與電機外殼絕緣），并且緊密接觸。旋轉時鐘對電機功率要求不高，所以選擇直流電機來帶動電路板旋轉。根據電機工作電流的不同，電位器的功率一般取2W以上。 電源基板的硬件設計電源基板主要負責為電機提供穩定的直流電，并通過電刷給指針板送電，是能源中心。圖中SEL腳和KO7相連，所以客戶碼選擇為：0E0E。這樣芯片就能識別出按下的是哪個按鍵，然后編碼調制成相應的二進制碼，再通過紅外二極管發射出去。以作為用戶碼、數據碼以及他們的反碼的先導。它由紅外發射電路與紅外接收電路組成。 紅外對管紅外對管是一種常用的光電器件。當該位置1時，時鐘振蕩器停止，DS1302處于低功耗狀態；當該位置為0時，時鐘開始運行。在控制字指令輸入后的下一個SCLK時鐘的上升沿時，數據被寫入DS1302，數據輸入從最低位（0位）開始。DS1302有兩個電源引腳VCC1和VCC2,分別連接備用電池和電源VCC。)；I/O(三線接口時的雙向數據線)；SCLK(串行時鐘輸入)。即便使用備用電池,但要維持單片機系統的較大功耗也是堅持不了多久的。就是在指針板上焊接一個滑環，套在電機軸上，但要與電機軸絕緣，電刷扣在滑環上，并接直流電正極。但是電池很不耐用，經常要換，既不經濟又不環保，最大問題是太重，一般電機帶不動，需要選擇較大功率電機，成本較大。接下來我介紹一下指針板的供電方式和所用到的各個芯片的資料。通過分析，我發現靠近內圈的那十幾支LED，除了用做顯示時鐘指針外，并不適合用來顯示字符。為了制作方便，我把單片機、時鐘芯片、發光二極管、一體化紅外接收頭等器件焊接在一塊指針型的電路板上，這樣可以使旋轉的電路成為一個獨立的系統，只需要外部送電進來就可以正常運作。另外有了時鐘芯片后旋轉時鐘就不怕掉電了，時鐘芯片有后備電源，會同步時間，下次開起后不用調就能顯示正確的時間。底座主要用來固定電機，是基礎，必須要牢固；而電機是用來帶動指針板高速旋轉，是出力的“苦工”；指針板是核心部分，上面有單片機、LED燈以及各種外圍元器件，各種時鐘畫面就是靠指針板顯示出來的。(a)靜止時 (b)小時刻度的呈現 (c)指針的呈現圖 旋轉時鐘原理圖，比較方便實現，而現實中時鐘的指針是會走的，是每秒都在變的，這就要求顯示指針用的數據需要隨著時間的推移而不斷更新。我們假設用10支