旋转LED设计报告

单片机课程设计报告

班级：13应电2班

学号：**********

1305220107

1305220111

姓名：***

组员：***

雷肖锋

指导老师：***

时间：2015年06月10日

目录

一、设计目的、设计题目 (3)

1 设计目的 (3)

2 课程设计题目：旋转LED (3)

1 设计的任务 (3)

2 功能描述 (4)

三、总体设计 (4)

1 方案论证 (4)

1）系统总体方案设计 (4)

2）电路结构图的设计 (6)

3）电路原理图的设计 (6)

四、硬件原理分析 (7)

1硬件设计 (7)

2 端口应用与分配 (8)

3 硬件模块的分析说明及原理介绍 (8)

4 原理图及PCB (10)

5 实物图 (12)

五、软件设计 (14)

1 地址空间分配： (14)

2 软件整体架构分析： (14)

六、设计心得 (16)

七、器件清单 (17)

附录1 源程序 (20)

一、设计目的、设计题目

1 设计目的

课程设计是继“模拟电子技术基础”及“数字电子技术基础”

理论学习和实验教学之后又一重要的实践性教学环节。它的任务是在学生掌握和具备电子技术基础知识与单元电路的设计能力之后，综合所学知识进一步学习电子电路系统的设计方法和实验方法，为今后从事电子技术领域的工程设计打好基础基本要求。

通过课程设计，培养综合运用本门课程及有关课程的基本知识去解决某一实际问题的实际本领，加深对该课程知识的理解；巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能。

2 课程设计题目：旋转LED

二、设计的任务及功能描述

1 设计的任务

主要培养以下能力:

查阅资料：搜集与本设计有关部门的资料(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力。

方案的选择：树立既考虑技术上的先进性与可行性,又考虑经济上的合理性。

提高分析和解决实际问题的能力：迅速准确的进行工程计算的能力。

计算机应用能力：熟练使用protel2014软件、Keil uVision4、stc-isp-15xx-v6.84、Altium Designer等软件

为以后的毕业设计奠定了坚实的基础。

2 功能描述

1)基本要求：

（1）利用单片机控制显示文字；

（2）用5V电压直接给电机供电；

（3）利用无线供电技术，设计并制作无线供电模块为旋转电路板供电；

2）发挥部分：

（1）设计立体回转旋转LED显示汉字和任意图形；

（2）自制为系统供电的电源。

三、总体设计

1 方案论证

人眼在观察景物时，光信号传人大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”，其原因是由视神经的反应速度造成的，其时值是二十四分之一秒，通常情况下，视觉残留会保持0.1～0.4秒，也就是说以0.1～0.4秒间隔闪烁的图像，被人眼观察，会被认为是连续的图像。视觉残留是动画、电影等视觉媒体形成和传播的根据。本次旋转LED可以归纳为动态扫描和机械旋转两部分，其实质就是与机械转动配合起来的动态扫描显示技术。

1）系统总体方案设计

旋转LED显示屏是通过一个旋转的电路板，电路板上排列的16个LED灯受单片机控制在特定的位置（红外感应位置）亮或灭，从而显示出特定的字符或图形。本作品主要是根据人的视觉暂留原理设计的。采用高速旋转的电机带动电路板高速旋转，从视觉效果上就会产生一种圆盘状的LED显示屏的状态。

旋转显示屏是利用机械转动动态扫描代替传统逐行扫描方式，是一种新型的显示屏，具有成本低，可视范围大的特点，是LED显示屏的一个新的发展方向。其实质就是与机械转动配合起来的动态扫描显示技术。本次“旋转LED显示屏”的制作用于提高我们的实践能力和创新能力，激发学生学习兴趣，引导自主学习及培养创新能力、协作精神、工程实践素质。本设计利用高速旋转中控制LED的亮灭，进行字符的显示，控制器采用单片机，完成显示内容的传输、字库的转换、显示等功能。

旋转扫描采用了不同的形式，其显示器件只有一列，由机械旋转运行到某一位置时就显示该位置的状态，到下一位置后又显示下一位置的状态，即一列图像要完成全部图像的显示，扫描过程由机械转动更换位置来实现的。旋转LED显示的旋转显示，可采用机械旋转的扫描方式。

2）电路结构图的设计

图3.2.1 电路结构图的设计

3）电路原理图的设计

图3.3.1 总电路图

红外接受管感红外发射管接通

电机带动电路板电机通电 单片机接通 显示图像

LED 灯显示 开始 无线供电 手机充电器供电

四、硬件原理分析

1 硬件设计

电路板使用单面板，自己设计PCB，单面板上有一排高亮的贴片LED，是旋转时钟的关键部分，负责显示功能。它们就是显示部件了，亮点所在，为了看起来美观，使电路板更精巧，我把单片机、发光二极管、一体化红外接收头灯器件以及无线供电模块焊接在设计好单面板的电路板上，这样可以使旋转的电路成为一个独立的系统，只需要外部送电进来就可以正常运作。电路板中心钻一个电机轴的插孔，插孔为半圈并且半径与电机轴相等，电机轴插入其中带动指针板旋转。该电路板越轻越好，元件全部采用贴片式。LED灯数目平面为16个、柱面16个。总共32支LED 灯，也足够用来显示汉字和英文。也就是说每一列上可以分辨的显示点有16个点。当然，这只是视觉上的显示效果。通过之前的设计方案，利用编程可实现平面时钟显示和柱面显示文字效果。

除了以上几点外，需要考虑的还有显示稳定问题：比如主面板旋转扫描一圈完成了数字的显示，如果电机速度因为各种原因而不稳定，转下一圈所用的时间多于（或少于）上一圈的，那么数字“12”将会移到上一次显示位置的左侧（或右侧）。为了解决这个问题，在板上加装一个红外接收管，如图3.3.1所示。当接收到与之配对的红外发光二极管（红外发光二极管安装在电机外壳上，并与接收管对齐）发出的红外线后，就会反向导通，接到单片机P4口，将会触发单片机并写入编程表示转过了一圈。有了