POV旋转LED显示器的设计qzx.docx

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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.天津滨海海职业学学院全日日制高等等职业教教育毕业实践践环节毕毕业设计计（典型型性项目目）说明明书POV旋旋转LEED显示示器的设设计作者：主要内容容简介现在是一一个知识识爆炸的的新时代代。新产产品、新新技术层层出不穷穷，电子子技术的的发展更更是日新新月异。可可以毫不不夸张的的说，电电子技术术的应用用无处不不在，电电子技术术正在不不断地改改变我们们的生活活，改变变着我们们的世界界。近年年来，随随着电子子产品的的发展，人人们对时时钟的要要求越来来越高，而而在对要

2、要求高之之余，又又要讲究究有创意意，新奇奇，所以以在这个个基础上上设计一一款既能能满足人人们的要要求，又又要有创创意的时时钟装置置是很有有必要的的，贴片片LEDD旋转屏屏时钟在在可以计计时的基基础上，又又能够满满足人们们对事物物要有创创意的需需求。本设计采采用的是是POVV LEED（PPOV即即perrsisstennce of vissionn视觉暂暂留）技技术，它它指的是是，借助助人的视视觉暂留留效果，通通过少量量LEDD灯的机机械扫描描方式来来显示各各种字符符或者图图像。其其原理很很简单，就就是靠电电动机带带动一排排LEDD灯绕电电机轴高高速旋转转，与此此同时单单片机控控制各个个LED

3、D灯在旋旋转平面面相应的的位置上上点亮，构构成一幅幅点阵画画，虽然然它们不不是同时时点亮的的，但由由于人的的视觉暂暂留效果果，会误误以为每每个点都都是同时时点亮的的。其具具体应用用还可见见于电影影的拍摄摄和放映映。关键字：单片机机、LEED、时时钟、视视觉暂留留、红外外接收、扫扫描显示示目录第一章LLED简简介1第一节什什么是PPOV11第二节发发光二极极管简介介2第二章LLED显显示屏的的显示原原理3第三章旋旋转LEED屏设设计7第一节设设计任务务7第二节系系统硬件件框图88第三节机机械结构构8第四节旋旋转LEED动态态显示99第四章系系统硬件件电路的的设计111第一节涉涉及的主主要技术术1

4、1第二节电电机方案案选择112第三节供供电方案案选择113第四节主主控元件件15第五节时时钟芯片片DS11302217第六节硬硬件原理理图200第五章系系统软件件的设计计26第一节软软件设计计流程图图26第二节各各个功能能模块流流程图227第六章系系统的安安装与调调试288第一节硬硬件调试试28第二节软软件调试试30第三节效效果图332第四节元元件列表表33第七章总总结344参考文献献35谢辞366第一章 LED简简介第一节什什么是PPOVPOV 即英文文PerrsisstennceoofViisioon一词词的缩写写,中文是是“视觉暂暂留”的意思思。每当人的的眼睛在在观察物物体之后后,物体的

5、的映像会会在视网网膜上保保留一段段很短暂暂的时间间。在这短短暂的时时间段里里,当前面面的视觉觉形象还还没有完完全消退退,新的视视觉形象象又继续产生生时,就会在在人的大大脑里形形成连贯贯的视觉觉错觉。其实,对于这这种独特特有趣生生物现象象,我们随随时都能能感受到到。下雨时时,纷纷快快速下落落的雨滴滴,在我们们的眼里里却成了了一条条条富有诗诗意的“雨丝”;用一支支激光笔笔射在墙墙上,并快速速晃动,我们会会感受到到一幅由由线条组组成的画画面。进一步步的研究究发现,人的视视觉暂留留时间约约为1/24ss,这个个时间值值并非是是个标准准值,它因观观察者的的个体差差异和观观察的物物体的亮亮度及大大小约有有

6、不同。现代电电影根据据这一事事实,以每秒秒24个画画格的速速度进行行拍摄和和放映,使得一一系列原原本不动动的连续续变化画画面,在人眼眼里产生生连贯的的活动错错觉影像像。对“POVV”现象的的认识和和利用,可追溯溯到两百百多年前前。在这一个个世纪，光光电子产产业在社会上得得到了广广泛的重重视，信信息显示示技术发发展非常常迅速，随随着LEED器件件材料性性能的不不断提高高，现在在已经广泛应应用在室内外外需要进进行服务务内容和和宣传服服务宗旨旨的公众众场所，在在路边很很多地方方我们都都能见到到LEDD显示屏屏的踪影影。传统的LLED屏屏使用的的是LEED点阵阵屏，屏屏幕需要要做到越越大，LLED的的

7、数量就就需要越越大，因因为需要要使用LLED等等铺满整整个显示示屏。相相比起来来，一旦旦大型化化价格相当当高昂、安安装及操操作起来来都极其其麻烦，同同时因为为使用器器件数目目多，也也不易维维护。而POVV旋转LLED显显示器由由于LEED灯使使用数量量少，只只需要使使用单排排LEDD灯（即即能填满满圆形屏屏幕的半半径长度度的单排排LEDD灯），从从根本上上避免了了传统LLED显显示屏的的种种不不足。因因此，设设计一个个可以平平面旋转转LEDD显示屏屏，具有有十分重重大的意意义。第二节发发光二极极管简介介光二极管管(LEED)是是一种电电致发光光的光电电器件。早早在19907年年开始,人们就就发

8、现某某些半导导体材料料制成的的二极管管在正向向导通时时有发光光的物理理现象,但生产产出有一一定发光光效率的的红光LLED已已是19969年年了。到到今天,LEDD已生产产了300多年,回顾过过去,它它已茁壮壮成长。各各种类型型的LEED、利利用LEED作二二次开发发的产品品及与LLED配配套的产产品(如如白光LLED驱驱动器)发展迅迅速,新新产品不不断上市市,已发发展成不不少新型型产业LLED发发展历史史已经几几十年，但但在照明明领域的的应用还还是新技技术。随随着LEED技术术的迅猛猛发展，其其发光效效率的逐逐步提高高，LEED的应应用市场场将更加加广泛，特特别在全全球能源源短缺的的忧虑再再度

9、升高高的背景景下，LLED在在照明市市场的前前景更备备受全球球瞩目，被被业界认认为在未未来100年成为为最被看好好的市场场以及最最大的市市场，将是取取代白炽炽灯、钨钨丝灯和和荧光灯灯的最大大潜力商商品。展展望将来来,还期期望更进进一步地地提高。 图1.1 LED结构图发光二极极管是由由-族化合合物，如如GaAAs（砷砷化镓）、GGaP（磷磷化镓）、GGaAssP（磷磷砷化镓镓）等半半导体制制成的，其其核心是是PN结结。因此此它具有有一般PP-N结结的I-N特性性，即正正向导通通，反向向截止、击击穿特性性。此外外，在一一定条件件下，它它还具有有发光特特性。在在正向电电压下，电电子由NN区注入入P

10、区，空空穴由PP区注入入N区。进进入对方方区域的的少数载载流子（少少子）一一部分与与多数载载流子（多多子）复复合而发发光，如如图所示示。假设发发光是在在P区中中发生的的，那么么注入的的电子与与价带空空穴直接接复合而而发光，或或者先被被发光中中心捕获获后，再再与空穴穴复合发发光。除除了这种种发光复复合外，还还有些电电子被非非发光中中心（这这个中心心介于导导带、介介带中间间附近）捕捕获，而而后再与与空穴复复合，每每次释放放的能量量不大，不不能形成成可见光光。发光光的复合合量相对对于非发发光复合合量的比比例越大大，光量量子效率率越高。由由于复合合是在少少子扩散散区内发发光的，所所以光仅仅在靠近近PN

11、结结面数m以内内产生。发光二极管的种类很多，按发光材料来区分有磷化镓（GaP）发光二极管、磷砷化镓（GaAsP）发光二极管、砷铝镓（GaAIAs）发光二极管等；按发光颜色来分有发红光、黄光、绿光以及眼睛看不见的红外发光二极管等；若按功率来区别可分为小功率（HG 400系列）、中功率（HG50系列）和大功率（HG52系列）发光二极管：另外还有多色、变色发光二极管等等。图1.22 LLED符符号及LLED发发光原理理图。第二章 LED显显示屏的的显示原原理LED显显示屏（LEDDdissplaay,LLED Scrreenn）：又又叫电子子显示屏屏。它是由由LEDD点阵平平板模块块组成的的。LEE

12、D显示示屏能够够显示出出文字和和图片等等内容，均均是由各种色色彩LEED灯亮灭组合合来实现现的。LEDD显示屏屏可以更更改显示示内容，只只需要通通过用flaash将将显示的的内容制制作成一个动动画,存存放在显显示屏的的一张内内存卡里里,通过过技术手手法显示示出来的的。因此此可以根根据现场场的需要要在不同同的场合合进行相相应的调调整，所以同同一块LLED显显示屏可可以灵活活地运用用于各种种各样的的场合。内内容可以以根据不不同的求求进行随随时更换换，显示示灵活多多变，便便于经常常需要更更改内容容的人群群使用。传统LEED显示示屏通常常由显示示模块、控控制系统统及电源源系统组组成。LED之之所以受受

13、到重视视并且能能够迅速速地广泛泛地发展展，跟它本身身所具有有的种种种优点有关关。LEDD灯的显显示亮度度较高、需要要的工作作电压比比较低、消耗耗的功耗耗较小、可以以做成大大型显示示屏、而且LLED灯灯寿命一般般都很长长、耐冲冲击能力力强，同时性能能相比其其他照明明灯具稳稳定。LLED的的发展前前景极为为广阔，在未来的研究发展中主要朝着做到更高的照明亮度、更耐气候变化、发光密度更强、发光更加均匀、更加安全可靠、色彩显示更全面的方向发展。利用POOV 即即“视觉暂暂留”这一原原理,我们可可以通过过发光体体的运动动,产生一一系列运运动轨迹迹的残留留影像,达到漂漂浮在空空中似的的神奇梦梦幻般的的显示效

14、效果。纵观各各种与此此相关制制作,无论是是商业化化产品还还是DIIY 作作品,归纳起起来无非非就是看看：运动的的是发光体体,发光体体如何运运动,如何给给运动的的系统供供电,采用什什么样的的传感器器感知运运行状态态,如何控控制运转转着的系系统。下面将将对这几几个方面面进行归归纳和探探讨。发光体的的不同的的运动方方式,成就了了各种显显示形态态的POOV。归纳起起来看,形形色色色的PPOV 制作,其运动动状态大大多超不不出以下下的这几几种方式式:1、圆形形显示原原理在基于PPOV的的圆形旋旋转线阵阵LEDD显示屏屏中，一一个条状状PCBB板上集集成了220个贴贴片型发发光LEED，下下文简称称线阵L

15、LED11。集成成有LEED的PPCB板板绕其一一端随电电动机转转动，当当转动到到合适的的角度时时点亮合合适的LLED就就可以显显示需要要显示的的内容，其其示意图图如图11所示，而而在何处处点亮哪哪些LEED就应应该符合合圆形LLED屏屏的显示示原理，图图2和图图3分别别描述了了圆形指指针式时时钟和数数字式时时钟的显显示原理理。图2.00 圆形形旋转LLED显显示屏工工作过程程示意图图在图2中中，图22(1)指定了了20颗颗LEDD用于显显示表盘盘、时间间刻度、时时针、分分针和秒秒针的颗颗数及分分布。明明显可以以看出最最内和最最外一颗颗用于显显示表盘盘的内圈圈和外圈圈。自内内向外，第第199颗

16、用于于显示时时针，第第1112颗用用于显示示分针，第第1115颗用用于显示示秒针，第第1719颗颗用于显显示时间间刻度。具具体来讲讲，3颗颗亮表示示12点点刻度，22颗亮表表示3、66、9点点刻度，11颗亮表表示其余余时间刻刻度。为为了将时时针与刻刻度隔开开而提高高时钟的的易读性性，第116颗LLED一一直不亮亮。在线线阵LEED的每每一圈旋旋转过程程中，在在图示的的位置点点亮对应应的LEED并延延时就可可以显示示出当前前时刻。图图2(22)中显显示的时时刻为003：440：000。图2.11 圆形形旋转LLED显显示屏时时钟原理理图图3描述述了圆形形LEDD显示屏屏显示数数字的原原理，即即是

17、在每每一圈旋旋转内的的 时时时间内，点点亮第11、7、111、115及220颗LLED，在在 的下下一个时时刻点亮亮第1、77155及200颗LEED就可可以显示示数字33。特别别地，图2.22 圆形形旋转LLED显显示屏数数字时钟钟原理图图图2.33 圆形形旋转LLED显显示屏显显示英文文原理图图2、圆柱柱面型显显示原理理基于POOV的圆圆柱面型型旋转线线阵LEED显示示屏的结结构如图图4所示示。本设设计在圆圆形LEED显示示屏的基基础上增增加了一一个竖直直的集成成有177颗贴片片LEDD的PCCB板，下下文称线线阵LEED2.当然，为为了维持持系统旋旋转的平平稳性，在在另一端端我们增增加了

18、螺螺柱等使使两端重重量平衡衡。当线线阵LEED2随随着电动动机旋转转时，在在的合适适的位置置点亮特特定的LLED，在在视觉暂暂留的影影响下我我们就能能看到各各种文字字和图形形。图2.44 圆柱柱面型旋旋转LEED显示示字幕DD的原理理图在图5中中，图55(0)指定了了17颗颗LEDD的相应应功能，即即自上而而下第11166颗LEED是显显示LEED，第第17颗颗为底边边线LEED；图图5(118)描述了了圆柱面面型LEED显示示屏显示示字母DD的详细细过程，即即根据字字母D的的字模数数据在每每一圈旋旋转内的的起始时时刻 点点亮第33、133及177颗LEED，在在接下来来的时刻刻分别点点亮第3

19、3133和177颗，第第3、113及117颗，第第3、113及117颗，第第3、113及117颗，第第4、112及117颗，第第5111和117颗最最后再全全部不亮亮就可以以显示出出字母DD。图2.55 圆柱柱型旋转转LEDD显示屏屏显示加加油的原原理图第三章旋旋转LEED屏设设计第一节 设计任任务本课题运运用单片片机、LLED发发光二极极管和电电机等器器件设计计一个PPOV显显示器。显显示内容容及要求求：1、平面面与立体体一起移移动显示示字幕+暂停控控制2、平面面显示数数字时钟钟与立体体移动显显示字3、平面面显示指指针时钟钟4、立体体滚动显显示字+暂停控控制5、立体体下移显显示字+暂停控控制

20、6、立体体显示动动画效果果7、显示示打印字字的效果果8、立体体显示时时间+滚动字字效果9、上位位机软件件校时第二节 系统统硬件框框图系统硬件件框图如如图3.1所所示。图3.11 系统统硬件框框图第三节机机械结构构旋转线阵阵LEDD显示屏屏的机械械结构如如图6所所示，结结构要求求重量均均匀分布布在电机机转动轴轴两旁。本本文将单单片机、时时钟芯片片、线阵阵LEDD、一体体化红外外接收头头等器件件焊接在在一块指指针型的的电路板板上，这这样可以以使旋转转的电路路成为一一个独立立的部分分。电路路板一端端钻一个个电机轴轴插孔，插插孔为半半圆且半半径与电电机轴相相等。电电机轴插插入其中中带动指指针板旋旋转。

21、图3.22 系统统机械结结构图第四节旋旋转LEED动态态显示旋转LEED旋转转起来是是一个圆圆，那么么就需要要有一个个传感器器来判断断起点位位置，有有人用霍霍尔传感感器，有有人用红红外对管管，本人人觉得用用红外对对管便宜宜些，而而且实现现起来也也容易。这这个起点点检测非非常重要要，单片片机就是是根据这这个起点点来判断断是否要要开始显显示 数数据的。如如果起点点检测不不到 单单片机就就不开始始显示。如何让一一列灯不不断的送送数据实实现一个个文字的的显示呢呢？这个个我们就就要了解解文字取取模的原原理了，这这里以PPC20002字字幕软件件为例，取取一个116*116的中中文字，见见字幕选选项设置置

22、：从第一列列开始向向下每取取8个点点作为一一个字节节，如果果最后不不足8个个点就补补满8位位。取模模顺序是是从低到到高，即即第一个个点作为为最低位位。如*-取为为0000000001取模后如如下表：0xFFF,0xx7F,0xFFF,00xBFF,0xx3F,0xCC8,00xBFF,0xxFB,0xBBF,00xFBB,0xxBF,0xEEB,00x800,0xx9B,0xBB7,00xFBB,0xxB7,0xEEB,00xB77,0xx9B,0xBB7,00xFBB,0xx37,0xFF8,00xF77,0xxEF,0xFF7,00x1FF,0xxFF,0xFFF,00xFFF,0xxFF

23、,/*点,0*/现在我们们知道116*116取模模是一列列一列取取的了，一一列有22个字节节，一共共16列列，所以以一个116*116的汉汉字就有有32个个字节，需需要占用用单片机机的Coode空空间 332个字字节。然然后再结结合硬件件来分析析，如下下图：图3.33 旋旋转LEED显示示屏侧板板原理图图一列灯116个刚刚好对应应16*16一一个汉字字的一列列：2个个字节，所所以把取取模到的的数据依依次送到到P2口口 和PP4 PP5口，这这里硬件件中P44 P55组成一一个字节节，所以以显示程程序如下下：for(i=00;i44;/这里行行和列 都是IIO口独独立驱动动的LEED Della

24、yUUs(2200);/延延时让LLED亮亮起来 每列延延时的时时间P2=00XFFF;P4=PP5=00XFFF; 在什么时时候送显显示呢？单片机机IO一一判断到到 红外外接收管管接收到到起点信信号，就就开始显显示，显显示完116列后后等待下下一次的的起点信信号。这这样只要要电机的的速度够够快就会会稳定的的把字显显示字空空中了。平平面的文文字显示示同理。如何让一一组文字字不断的的移动？这就需需要一个个字幕计计数器，旋旋转LEED每旋旋转一圈圈，这个个字幕计计数器就就加一，指指向下一一列，这这样不断断的刷新新，感觉觉文字就就在移动动了，程程序如下下：j就是字字幕计数数器，每每转一圈圈j就会会加

25、1；if(KKEY=0) /红外接接收管 判断起起始位 jj+; if(jj6772) /根根据显示示的字数数定义改改数值6672/16=42个个字 显显示完442个字字后 重重新开始始 j=00 ; for(i=jj;i44;/这里行行和列 都是IIO口独独立驱动动的LEEDDelaayUss(2000);/延延时让LLED亮亮起来 每列延延时的时时间P2=0XFFF;P4=P5=0XFFF; 第四章 系统硬硬件电路路的设计计第一节 涉及的的主要技技术1、单片片机技术术：旋转LEED显示示屏在高高速旋转转时，使用通通过定时时器中断断让其以以某个频频率在空空间的某某一点所所对应的时时刻点亮亮或

26、是熄熄灭，人人的肉眼眼存在视视觉暂留留现象，所以无法判断出是否在闪烁而形成完整连续的图像；所以对于控制显示内容可以采用单片机定时器的功能来实现。在设计过程中还应该注意一下问题：系统通信设置。在设计中，显示屏显示的内容、显示模式切换以及当前时刻的设定都是通过红外无线通信实现的。在图6中，红外一体化接收头(HS0038)接收由手持遥控器发出的频率为38KHz的间断脉冲，HS0038对接收信号进行放大、检波整形后得到TTL编码信号直接给单片机解码出调时、数字显示或指针显示三种不同的控制信号。起始位置校准。电机转速的稳定性直接决定了显示是否有重影和浮影。然而，要其完全不变是不可能的。在这种情况下，误差

27、会积累而形成浮影。所以，对起始位置的不断矫正是理由非步进电机制作旋转LED显示屏必不可少的技术。通过磁电传感器检测置于固定位置的小钢粒来不断定位起始位置消除积累误差。本文在指针板上加装一个红外接收管。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，产生低电平而触发外部中断。指针板每旋转一周，就会产生这样一个中断信号，这个信号被称为“过零信号”。外部中断的任务是将旋转角度清零，以此消除积累误差。2、LEED驱动动电路：由于整个个LEDD显示屏屏在工作作中一直直处于高高速旋转转状态，所所以显示示的亮度度会明显显降低，因因此需要使用亮度

28、度较高的发发光二极极管，并并且通过过与单片片机I/O口相相连，对对程序进进行相应应的设定定才能实实现正常常控制LLED的的闪烁效效果。 3、电源源的供电电方式：在运转过过程中旋旋转LEED显示示屏的显显示屏一一直处于于高速旋旋转的状状态。所以如何何给旋转转LEDD显示屏屏供电成成为硬件件方面最最大的难难题。在在下文，将将会提出出了三个个供电方方案，以以及最终终采用的的供电方方案。第二节电电机方案案选择方案一：步进电电机运行时在在整个在高速旋旋转的过过程显示示屏是必必须保证证稳定运运行的。这这样可以以避免在在高速旋旋转时系系统奔溃溃，以及存在在的种种种安全隐隐患。所所以想到到了提出出采用步步进电

29、机机来控制制显示屏屏旋转。因为步进进电机能能使步距距角变更更为其固固有步距距角的11/n，同时也完全消除电机在低频时的振荡，大大增强了驱动能力。另外步进电机的抗干扰能力比较强，控制起来简单，而且步矩误差不会被长期积累，所以大大增强了旋转稳定性和精确性，因此旋转LED显示屏显示效果的清晰程度得到了保证。方案二：普通电电机此方案不不占用单单片机II/O口口，节省省单片机机资源，使使用方便便，成本本较低，通通过可调调电阻可可以实现现电机转转速调节节。方案比较较及确定定：以上两个个方案各各有及优优缺点，总结起来，个人认为还是应该从以结构简单，方便操作，便于理解，成本低廉为主要方面来对本设计考虑。从方案

30、一一来看，主主要难点点就在于于步进电电机的调调速问题题上。必必须要对步进进电机的的工作原原理，如如何调速速，进行行充分的的理解。不同的电机由于速度不相同，所产生的频率也不一样，这样旋转LED显示屏在实际显示的图像与设计有所偏差。而且电机速度会影响到单片机对定时器工作和定时的设定，这些也就影响到整个程序的编写。而且本人觉得，对于成本上的考虑，这次设计的要求需要较高的转速，而较高转速的步进电机在价格上是相当昂贵的，如果仅仅只是作为实验观赏来制作使用的话，制作出来的成本是相当高的。考虑到这个方案的可行性，所以决定不采用这个方案。从方案二二来讲，主主要区别别就是用用普通电电机来取取代方案案一中的的步进

31、电电机。在在实现设计计时通过过拆分一个个普通功功率的风风扇的电电机来使用。成成本比较较低，方便便易实现现，降低了了设计成成本。而而且采用用电风扇扇的电机机改造比比起方案案一来说说更切合合本设计计的题目目，所以以在这次次设计时时决定采采用这个个方案，而而且这个个方案的的最大的的优势还还在于制作作成本很很低。第三节 供电方方案选择择1.高速速供转动动的主板板供电有有3种方方案:方案一：直接把电池装装在主板板上随主主板转动动，用电电池直接接给主板板供电，这样成本低，但是寿命短，而且严重影响电机的转速和稳定。方案二：使用电刷刷连接供供电，制作简简单，非非常有效效，但是是这样的供供电寿命命很短，主要是需

32、要在电路板上加焊一层耐磨导电层，一旦使用时间长了电刷触点就会不够光洁而且接触压力变大大，几小时就可以将线路板上的铜皮磨穿，更换的成本太高，而且不稳定。方案三：用无线线输电的的方法，无无任何触点点，所以以避免了了使用电电刷的更更换问题题，而且且这样的的制作寿寿命很长长。利用电磁磁耦合原原理，用用磁线圈圈对主板板进行供供电。利利用互补补正反馈馈振荡电电路将直直流电转转化成高高频交流流信号，通通过线圈圈（线圈圈内有铁铁氧体磁磁芯，提提高效率率），将将交流信信号输送送到旋转转的主电电路板上上，主电电路板上上利用55.1vv的稳压压二极管管，将接接收到的的交流信信号变成成5.11v直流流电，通通过222

33、0uFF的电解解电容滤滤波，供供给单片片机，使使单片机机能正常常工作。但是用用电磁耦耦合的方方式有很很大的缺缺点，没没有高磁磁导率的的磁芯作作为介质质，磁力力线会严严重发散散到空气气中，传传递效率率下降非非常厉害害。所以以不适合合大功率率，远距距离的无无线供电电。本设设计所需需的功率率很小，供供电距离离很小，所所以是较较理想的的方案。其其结构如如图所示示，其中中L1为为给主板板部分供供电的磁磁线圈。图 4.0 无无线供电电原理图图2.方案案比较与与确定：对于方案案一中采采用直接接用电池池给主板板供电，这这样电池池必须固固定安装装在主板板上面，由由于电池池自身存存在重量量问题，在在高速旋旋转的时

34、时候一旦旦重心不不在旋转转轴心，会会导致旋旋转屏剧剧烈震动动。这样样会不但但影响到到显示屏屏的显示示，而且且会是整整个旋转转显示器器硬件损损坏，甚甚至误伤伤人员。所所以这个个方案不不采用。对于方案案二是采采用电刷刷的方法法，这个个其实在在很多供供电场合合有用到到，但是是电刷在在旋转过过程中与与导电层层有高速速剧烈的的摩擦，时时间久了了会摩擦擦受损，这这样会照照成接触触不良现现象，从从而影响响了供电电的稳定定，而且且一旦受受损就需需要更换换新的导导电层，这这对于一一个设计计来说成成本过于于高昂。故故此方案案也不采采用。方案三中中采用的的是无线线供电。因因为是无无线所以以供电体体与受供供体分离离，

35、因此此方便了了对电源源的安装装，而且且采用的的材料成成本较为为低廉，且且无触点点，没有有摩擦照照成的短短寿命现现象。所所以最终终决定采采用无线线供电的的方法给给旋转显显示屏供供电。第四节 主控元元件在我们生生活中几几乎所有有电子产产品都离离不开单单片机，因因为单片片机集成成度非常常高，功功能又强强，可靠靠程度很很高，所所以它的的体很小小，而且且单片机机的功耗耗并不高高，价钱钱还比较较低廉，因因此被众众多领域域运用在在各种各各样的器器件上。如今单片机已经存在于我们生活中的每一个角落。此次设计计主要采采用宏晶晶科技的的STCC15FF2K660S22单片机机为主控控单元。STC15F2K60S2芯

36、片是宏晶科技生产的高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统的8051，用它作为本设计控制核心。STC15F2K60S2主要性能及引脚排列如下图所示：图4.11 STTC122C5AA60SS2单片片机结构构图STC112C55A600S2单单片机主主要集成成了以下下资源：增强型型80551内核核，单时时钟机器器周期，速速度比传传统80051内内核单片片机快88122倍60KKB FFlassh程序序存储器器;1KKB数据据Flaash;20448字节节的SRRAM3个116位可可自动重重装载的的定时/计数器器（T00、T1、T2）可编程程时钟输输出功能能 至多442

37、根I/OO口线 2个全全双工异异步串行行口（UUARTT）1个高高速同步步通信端端口（SSPI） 8通道道10位ADCC,3通道PWWM/可可编程计计数器阵阵列/捕获/比较单单元内部高高可靠上上电复位位电路和和硬件看看门狗 内部集集成高精精度R/C时钟钟，常温温工作时时，可以以省去外外部晶振振电路。第五节 时钟钟芯片DDS13302大多数的的单片机机没有实实时时钟钟部件,一旦系系统掉电电时钟就就不能运运行,下下次再运运行，时时间就不不准确了了。即便便使用备备用电池池,但要要维持单单片机系系统的较较大功耗耗也是坚坚持不了了多久的的。而我我所做的的旋转时时钟用到到的单片片机主要要是来准准确显示示时

38、间的的，因此此实时时时钟部件件必不可可少，这这里我用用了MAAXIMM公司的的DS113022时钟芯芯片作为为实时时时钟部件件，保证证时间的的长久准准确性。DS13302 有着很很强的功功能。包包括时钟钟/日历历寄存器器和311 字节节（8位位）的数数据暂存存寄存器器，数据据通信仅仅通过一一条串行行输入输输出口。实实时时钟钟/日历历提供包包括秒、分分、时、日日期、月月份和年年份信息息。闰年年可自行行调整，可可选择AAM/PPM的112 小小时制或或24小小时制。只只通过三三根线进进行数据据的控制制和传递递：CEE(输入入信号，在在读、写写数据期期间，必必须为高高。该引引脚有两两个功能能：第一一

39、，CEE开始控控制字访访问移位位寄存器器的控制制逻辑；其次，CCE提供供结束单单字节或或多字节节数据传传输的方方法。)；I/O(三三线接口口时的双双向数据据线)；SCLLK(串串行时钟钟输入)。通过过备用电电源可以以让芯片片在小于于1MWW的功率率下运作作。对时时钟寄存存器初始始化可以以设定当当前时间间,控制制芯片的的运行,时间是是用BCCD码保保存的,RAMM可以用用来存取取用户数数据,在在用了备备用电池池后RAAM内的的数据在在系统掉掉电时能能够保持持不丢失失。芯片片采用了了简单的的I2C 三三线通信信方式,便于节节省芯片片资源和和与之接接口的MMCU的的引脚。芯芯片有着着2.005.5V

40、的的宽供电电电压范范围,在在5V供供电时其其接口与与TTLL电平兼兼容。并并且有着着很低的的功耗,在2.0V供供电时仅仅耗3000nAA 的电电流。引引脚X11 和XX2 连连接322.7668kHHz 晶晶体,与与内部振振荡器组组成时钟钟。晶体体的精度度直接影影响着芯芯片时间间的准确确与否。DDS13302有有两个电电源引脚脚VCCC1和VVCC22,分别别连接备备用电池池和电源源VCCC。VCCC2与与主电源源连接，VVCC11接备用用电池。当当VCCC2低于于VCCC1时,芯片由由VCCC1供电电；当VVCC22-VCCC10.22V时,备用电电池为芯芯片供电电。在VVCC22供电时时芯

41、片能能够对接接在VCCC1的的备用电电池充电电,并且且是否充充电和充充电电流流都可以以由芯片片内地址址为088H的时时钟寄存存器进行行控制。DDS13302与与单片机机的硬件件接线图图如图三三所示。在进行任任何数据据传输时时，CEE必须被被制高电电平（虽虽然CEE被置为为高电平平，但内内部时钟钟还是在在晶振作作用下不不停地计计时的），在在每个SSCLKK上升沿沿时读入入数据，下下降沿时时写出数数据。每每个字节节的传输输都是由由控制字字节(如如表1所所示)指指定的，控控制字节节的最高高位Biit7必必须是“1”，否则则读写将将会被禁禁止。bbit66 为“0”则指定定对时钟钟/日历历寄存器器进行

42、读读写操作作，为“1”则对RRAM区区的数据据进行读读写操作作，biit1-bitt5 指指定相关关寄存器器进行输输入输出出操作，最最低位bbit00 指定定是输入入还是输输出，为为“0”则为写写，相反反则为读读，输入入输出根根据脉冲冲的上升升沿和下下降沿串串行进行行。765432101RAM/用来表示示相关寄寄存器的的地址RD/图4.22 DSS13002控制制字节控制字总总是从最最低位开开始输出出。在控控制字指指令输入入后的下下一个SSCLKK时钟的的上升沿沿时，数数据被写写入DSS13002，数数据输入入从最低低位（00位）开开始。同同样，在在紧跟88位的控控制字指指令后的的下一个个SC

43、LLK脉冲冲的下降降沿，读读出DSS13002的数数据，读读出的数数据也是是从最低低位到最最高位。数数据读写写时序如如图四所所示。图4.33 DSS13002数据据读写时时序通过8个个脉冲便便可读取取一个字字节，从从而实现现串行输输入与输输出。最最初通过过8个时时钟周期期载入控控制字节节到移位位寄存器器。如果果控制指指令选择择的是单单字节模模式，连连续的88个时钟钟脉冲可可以进行行8位数数据的读读写操作作。8个个脉冲便便可读写写一个字字节。载载入控制制字节后后就可以以对时钟钟/日历历寄存器器进行相相应操作作，时钟钟/日历历寄存器器如下表表所示。读寄存器器写寄存器器BIT77BIT66BIT55

44、BIT44BIT33BIT22-BIIT0范围81h80hCH16-559秒0-155秒00-55983h82h16-559分0-155分00-55985h84h12020-22315-119时0-155时1-122/0-233/PM87h86h00016-331日0-155日1-31189h88h00010月月1-1228Bh8Ah000001-7周周1-78Dh8Ch015-999年0-155年00-9998Fh8EhWP0图4.44时钟/日历寄寄存器秒寄存器器（811h、880h）的的位7定定义为时时钟暂停停标志（CCH）。当当该位置置1时，时时钟振荡荡器停止止，DSS13002处于于低

45、功耗耗状态；当该位位置为00时，时时钟开始始运行。小小时寄存存器（885h、884h）的的位7用用于定义义DS113022是运行行于122小时模模式还是是24小小时模式式。当为为高时，选选择122小时模模式。在在12小小时模式式下，位位5为11时，表表示PMM。在224小时时模式时时，位55是第二二个100小时位位(200-233时)。控控制寄存存器（88Fh、88Eh）的的位7是是写保护护位（WWP），其其它7位位均置为为0。在在任何的的对时钟钟和RAAM的写写操作之之前，WWP位必必须为00。当WWP位为为1时，写写保护位位防止对对任一寄寄存器的的写操作作。第六节 硬件原原理图1、旋转转LEDD基板原原理图:图4.55旋转LLED基基板原理理图2、旋转转LEDD平面原原理图：图4.66旋转LLED平平面原理理图3、旋转转LEDD侧板原原理图：图4.77旋转LLED侧侧板原理理图图4.88硬件PPCB图图4、遥控控器说明明:图4.99 遥控控器示意意图第五章 系统统软件的的设计第一节 软件件设计流流程图1、该程程序的软软件设计计流程图图如图所所示:图5.0