花样流水灯毕业设计.doc

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1、 花样流水灯毕业设计 低功耗的特点，工作电压在3.6-1.8V之间，具有强大的功能和高效的运算处理力量。 方案选择：由于STC89C52价格廉价，支持在线下载程序而且变成简洁而MSP430F149系列单片机的功能已经远远高于我们本系统，操作不便，综合考虑我们选择方案一。 第三章 根本原理 3.1总体设计思路 利用AVR ATmega16单片机设计一个霓虹灯掌握器，掌握128个发光二极管，利用二极管的闪耀形成各种图案和把戏。掌握局部主要由单片机完成，显示局部由单片机输出的信号经过放大后驱动二极管发光，形成图案。为了整体布局美观，实物采纳印制PCB版，显示局部由128个贴片发光二极管组成16x8的

2、矩阵. 本产品采纳以ATmega16单片机为核心芯片的电路来实现，主要由ATmega16芯片、时钟电路、复位电路、列扫描驱动电路、16x8LBD点阵5局部组成，电路框图如图4-2所示。其中，ATmega16是一种带16kB闪耀可编程可擦除只读存储器(Falsh Programmable and Erasable Read OnlyMemory，FPEROM)的低电压、高性能CMOS型8位微处理器，俗称单片机。其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega16 的数据吞吐率高达1 MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的冲突由于将多功能8位CPU和闪耀存储器组合在单个芯片

3、中，能够进展1 000次写擦循环。他是一种高效微掌握器，为许多嵌人式掌握系统供应了一种敏捷性高且价廉的方案。时钟电路由ATmega16的7，8脚的时钟端(XTAI 1及XTAL2)以及12 MHz晶振X 、电容C4、C6组成，采纳片内振荡方式。复位电路采纳简易的上电复位电路，主要由电阻R 12，电容C5 ，开关S1 组成，分别接至ATmega16的RST复位输人端。LED点阵显示屏采纳16x8的发光二极管点阵，可通过万用表检测发光二极管的方法测试推断出该点阵的引脚分布。 我们把行列总线接在单片机的I/O口，然后把上面分析到的扫描代码送入总线，就可以得到显示的图像了。我们在实际应用中是将LBD点

4、阵的8条列线通过驱动电路接在PD口8条行线通过限流电阻接在PA、PC口，考虑到PD口必需设置上拉电阻，我们采纳1k排电阻作为上拉电阻。图像显示的根本过程是这样的：通电后由于电阻R12 ，电容C5的作用，使单片机的RST复位脚电平先高后低，从而到达复位；之后，在C4、C6 、X 以及单片机内部时钟电路的作用下，单片机ATmega16根据设定的程序在PA、PC、PD接口输出与内部图像对应的代码电平送至LBD点阵的行列线(高电平驱动)，从而选中相应的LBD点发光，并利用人眼的视觉暂留特性合成图像的显示。电路总体方框图如图3-1。 时钟电路 复位电路 PA ATmega16 PC 图3-1 电路总体方

5、框图 74HC373 74HC373 16x8LBD点阵 三极管驱动电路 图3-1 电路总体方框图 3.2 电源模块的选择 线性电源的原理：线性电源主要包括工频变压器，输出整流滤波器，掌握电路， 爱护电路，如图3-2-3所示。 线性电源是先将沟通点经过变压器变压，在经过整流电路整流滤波得到未稳定的直流电压，要到达高精度的直流电压，必需经过电压反应调整输出电压，这种电源技术很成熟，可以到达很高的稳定度，纹波也很小，而且没有开关电源具有的干扰和噪。 图3-2-3 线性电路原理图 由显示局部共128个放光二极管，每个LBD的工作电流为1015毫安，则当二极管全部工作时，大约需要1.22A。所以选用9

6、V 1A的直流电源作为工作电源，采纳市场上出售的成品，不再另行设计。 L1Q?DATAN1N2N31411101213SERSCK/SCLRRCLK/GQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q”774HC5951512345679R110KR210KL2R310KL3R410KL4L5R510KR610KL6R710KL7R810KL8L1R25Q?1411101213SERSCK/SCLRRCLK/GQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q”774HC595151234567910KR2610KL2R2710KL3R2810KL4L5R2910KR3010KL6R3110KL7R3210KL8 图3-2

7、-1 存放器扩展的电路图 图3-1 电路总体方框图 4.1 单元电路的设计 4.1.1掌握局部电路 掌握局部主要是有单片机最小系统完成。采纳了1个ATmega16单片机，2个74HC373锁存器，12M晶振和电阻、插座等等。驱动局部的8个8050三极管也在此局部内。单片机的PD07作为行的选通信号，PA07和PC07的16个输出信号作为列的掌握信号，经过74HC373与二极管矩阵链接。输出信号经8050放大后驱动发光二极管。 时钟电路 ATmega16单片机芯片内部设有一个由反向放大器构成的振荡器，XTAL1和XTAL2分别为振荡电路的输入端和输出端，时钟可由内部或外部生成，在XTAL1和XT

8、AL2引脚上外接定时元件，内部振荡电路就会产生自激振荡。系统采纳的定时元件为石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶振频率选择12MHZ，C4、C6的电容值取30pF，电容的大小起频率微调的作用。时钟电路图如图4-11所示 图4-11 时钟电路 复位电路 单片机有多种复位电路，本系统采纳电平式开关复位与上电复位方式，电路如图4-12所示。当上电时，C5相当于短路，使单片机复位，在正常工作时，按下复位键时单片机复位。在有时遇到干扰时会造成错误复位，但在大多数条件下，不会消失单片机错误复位，而可能会引起内部某些存放器错误复位，假如在复位端加一个去耦电容，则会得到很好的效果 图3-1 电路总体方框图 图

9、4-12 复位电路 由于ATmega16相对89S51来说，已经有了内部的时钟电路和复位电路，那么，在焊机的时候，复位电路和时钟电路的原件不比标记上，但是为了区分以及提示他们的相关作用，在画电路和绘制PCB板时，仍旧标出电路。 4.1.2 显示局部电路 显示局部主要由128个贴片发光二极管组成8x16的矩阵。每行16个LED的阳极连接在一 起引出8行输出分别接单片机I/O口的PD0PD7口；每列8个LED的阴极连接在一起引出16列输出分别接单片机PA0PA7和PC0PC7口。从构造上可知，它的每一列共用一根列线，每一行共用一根行线。当相应的行接高电平，列接低电平常，对应的发光二极管被点亮。在显

10、示过程中，多采纳扫描方式，利用人的视觉暂停效应，只要刷新速率不小于25帧/秒，就不会有闪耀的感觉。点阵显示的原理就对点阵的每一列（或者每一行）进展快速的扫描（起到选择的作用），然后对相应的行或列进展赋值，假如在速度很慢的状况，可以看到列相应的点亮或灭，但当延时的时间足够短，人 因视觉的上惰性，只看到就是一个个汉字的显示了电路图 图3-1 电路总体方框图 4.2 系统硬件设计 4.2.1 系统硬件介绍 国际电工委员会(IEC)对PLC的定义是:可编程掌握器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采纳可编程序的存储器，用来在其内部存储执行规律运算、挨次掌握、定时、技术和算术运算操作的指令，并通过数字量、模拟量的输入和输出，掌握各种类型的机械或生产过程。可编程掌握器及其有关设备，都应按易于工业掌握系统形成一个整体，易于扩大其功能的原则设计。 PLC已经具有通用性强、使用便利、适应面广、牢靠性高、抗干扰力量强、编程简洁等特点。在可预见的将来，PLC在工业自动化掌握特殊是挨次掌握中的主导地位，是其他掌握技术无法取代的。 图3-1 电路总体方框图