个人作品集锦.pdf

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1、 个 人 作 品 集 锦个 人 作 品 集 锦 1 流光溢彩 2 LCD Smartie 下位机设计及显示插件编写 5 全彩 LED 点阵音频可视化装置设计 7 温湿度采集系统设计 9 基于 STC 增强型 8051 的电子钟的制作 12 个 人 作 品 集 锦个 人 作 品 集 锦 2 流光溢彩流光溢彩 作品功能：让显示器边缘的光彩溢出，产生一种独特的视觉效果。技术要点：LED 全 IC 灯条驱动 USB 总线通讯 效果展示效果展示 拍摄照片展示：动态效果展示：http:/ 人 作 品 集 锦个 人 作 品 集 锦 3 硬件硬件结构结构 该系统通过PC对显示数据的实时采集并分析得到显示器边缘

2、的色彩数据通过USB总线传输至下位端 STM32 主控板，主控板对数据进行缓存转换传送至以 WS2812 为核心的 60 灯全彩灯条以输出色彩。图 1 所示的即为该系统的物理结构。1.WS2812 灯条 2.PC 主机 3.STM32 主控板 4.5v 稳压电源 5.显示器 图 1 系统物理结构示意 STM32 片内使用 PWM 和 DMA 相结合调制出灯条 IC 所需要的通信时序信号并经 GPIO送至灯条。图 2 给出了片内资源的使用情况示意。图 2 片内资源使用示意 USB12435USBARM CM4CorePWMDMAGPIO*这里主要画了该应用所用的外设及逻辑连线。STM32 个 人

3、 作 品 集 锦个 人 作 品 集 锦 4 软件结构软件结构 系统软件由上位机 PC 应用程序和下位机固件组成：其中上位机软件采用了开源的Prismatik，负责采集屏幕图像并分析出边缘色彩信息及对应的 UI 操作；下位机采用了本人自行编写的程序，负责对数据进行处理转换并送至灯条 IC。上位机和下位机的通信方式是 USB，采用了 USB HID 类可以免除驱动的安装。图 3 系统软件结构示意上位机USB数据接收色彩数据缓动处理灯条驱动色彩信息流下位机 个 人 作 品 集 锦个 人 作 品 集 锦 5 LCD Smartie LCD Smartie 下位机设计及显示插件编写下位机设计及显示插件编

4、写 作品功能：利用现有的 LCD Smartie 软件采集 PC 实时信息并组织呈现形式，通过自行编写的插件将信息通过 USB 接口传送至自制的下位机装置，从而呈现信息。技术要点：USB 总线通讯 DLL 编写 LCM 驱动 2.4G 无线通讯 效果展示效果展示 拍摄照片展示：硬件硬件结构结构 整体硬件有终端单元和 PC 机组成，设计的目标就是使终端显示 PC 机的信息。故终端单元有USB接入和2.4G接入的能力，通过切换不同角色实现和PC连接或者作为一个接收单元。图 4 及图 5 分别描述了整体结构和终端单元的结构。PC机终端1USB终端22.4G 无线 图 4 整体结构图 个 人 作 品

5、集 锦个 人 作 品 集 锦 6 终端STM32无线模块液晶显示模组SPI1+额外GPIOSPI2+额外GPIO其他GPIOUSB 接口 图 5 终端结构图 软件结构软件结构 系统软件由上位机 PC 应用程序和下位机固件组成：其中上位机软件采用了开源的 LCD Smartie，同时编写了显示驱动 DLL 插件，用于配合自制的下位机；下位机采用了本人自行编写的程序，利用软件上的结构差异改变终端单元的角色，从而实现无线收发。详细结构可参见图 6。终端1未使用终端2未使用PCLCD Smartie2.4G 无线自行编写DLL插件USBFIFO协议解析功能执行USB数据处理2.4G数据处理FIFO协议

6、解析功能执行USB数据处理2.4G数据处理 图 6 系统软件结构示意 个 人 作 品 集 锦个 人 作 品 集 锦 7 全彩全彩 LEDLED 点阵音频可视化装置点阵音频可视化装置设计设计 作品功能：利用 Windows 7 的音频流截取 API 读取当前输出设备的音频流，进行频谱显示和波形显示，并将数据送至下位端的 NUC120 负责扫描 LED 显示频谱。技术要点：USB 总线通讯 音频流 频谱 Windows API 全彩 LED 点阵驱动 效果展示效果展示 拍摄照片展示：动态效果展示：http:/ 整体硬件有 NUC120 系统板和 PC 机组成，PC 的音频流通过 Windows A

7、PI 截取并得出频 个 人 作 品 集 锦个 人 作 品 集 锦 8 谱送至下位端的 NUC120 并于全彩 LED 点阵上显示频谱。图 7 展示了整体硬件结构。PC机NUC120系统板USB全彩LED点阵LED点阵行业接口 图 7 整体结构图 软件结构软件结构 系统软件由上位机 PC 应用程序和下位机固件组成：其中上位机软件采用了自行编写的程序用于截取音频流显示并分析出频谱以便送至下位机显示；下位机固件负责接收 USB 数据并扫描 LED。图 8 展示了整体软件结构。PC端NUC120系统板端音频流波形显示Win API全彩LED点阵FFTUSB数据接收频谱显示点阵扫描USB 图 8 系统软

8、件结构示意 个 人 作 品 集 锦个 人 作 品 集 锦 9 温湿度采集系统温湿度采集系统设计设计 作品功能：使用 SHT10 数字传感器采集温湿度并通过 USB 上传至 PC 机，并利用 PC 上的应用程序实现数据的实时记录、趋势显示及同步传送至物联网（云端）。技术要点：USB 总线通讯 物联网 传感器 效果展示效果展示 软件效果展示：物联网 PC 客户端 数据采集上位机多功能软件 个 人 作 品 集 锦个 人 作 品 集 锦 10 物联网云端 物联网地址：http:/ 硬件硬件结构结构 硬件结构相对简单，使用一种有 USB 功能的 MCU 和传感器即可。PC机带USB外设的MCUUSBSH

9、T102线特定功能总线 图 9 整体结构图 软件结构软件结构 系统软件由上位机 PC 应用程序和下位机固件组成：其中上位机软件采用了自行编写的程序用，包括多功能数据采集显示程序和物联网客户端；下位机固件负责 采集传感器 SHT10 的温湿度数据并送至 PC。图 10 展示了整体软件结构。个 人 作 品 集 锦个 人 作 品 集 锦 11 多功能程序物联网客户端USB数据接收数据及趋势线显示数据保存物联网接口USB数据接收趋势线显示物联网接口 图 10 系统软件结构示意 个 人 作 品 集 锦个 人 作 品 集 锦 12 基于基于 STCSTC 增强型增强型 80518051 的电子钟的制作的电

10、子钟的制作 作品功能：使用一片增强型 8051 单片机、一片 RTC、一块 LCM 及按键实现一个电子钟。技术要点：8051 RTC LCM 驱动 效果展示效果展示 软件效果展示：硬件硬件结构结构 以 8051 为核心，通过 IO 与周边的元器件相连。8051LCM16024bit并行总线RTCPCF8563按键I2C备用电池 图 11 整体结构图 个 人 作 品 集 锦个 人 作 品 集 锦 13 软件结构软件结构 电子钟固件主要基于状态机的思想。其中主循环状态机负责在时间日期显示和设置界面状态中的切换，而键盘扫描状态机用于给出按键的有效触发。主状态机在主循环中运行，而键盘状态机每隔一定时间运行一次。两者通过全局状态变量的形式通信，从而根据按键的变化切换主循环状态机的状态。主循环状态机键盘扫描状态机全局状态变量 图 12 系统软件结构示意