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单片机驱动旋转时钟设计:LED显示与软件控制详解
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更新于2024-06-24
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本篇学位论文是关于"基于单片机的旋转时钟设计"的研究项目,由一名电气工程及其自动化专业的学生在信息技术学院完成。该学生选择的研究方向是非应用类中的工程类,重点在于设计一个能在稳定旋转载体上通过LED显示动态时间和信息的装置。 论文的核心内容涉及硬件与软件的结合,利用单片机作为核心控制元件,通过精确的时序控制,实现20个LED发光器件的逐行点亮,形成可预设的时间、文字或图案的动态显示。设计过程中,学生需要熟悉和运用单片机的基础理论知识,如编程语言(如C语言),并结合Protel DXP进行PCB设计,包括硬件电路布局和焊接,以及软件编程来实现时间驱动的LED显示。 论文参考了多本教材,如《单片机初级教程》、《单片机C语言轻松入门》和《手把手教你学单片机C语言程序设计》,这些书籍为研究提供了理论和技术支持。 阶段规划明确,从2010年12月至2011年5月,学生按照计划复习单片机和Protel DXP基础知识,购买电子元件,进行硬件制作,最后进行论文撰写和答辩准备。整个过程显示出对学生实践能力和理论知识综合运用的要求。 论文的开题时间为2010年12月20日,预计完成时间为2011年5月21日。这篇毕业设计既体现了单片机技术的实际应用,也锻炼了学生的系统设计和项目管理能力。 通过这篇论文,我们可以了解单片机在实时控制和小型设备中的应用,以及如何通过编程和硬件设计相结合来实现创新性的时间和信息展示。同时,它也展示了学术研究中严谨的规划和实践过程的重要性。
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前言
—IV—
前言
基于单片机原理的旋转时钟是一种实用性很高的新型时钟。它利用了视觉
暂留原理。显示方式上采用平衡式的两排 LED,这除了在旋转时能较好的保
持平衡外,主要能利用两边交替显示方式,比单排要快一倍。用 LED 灯排成
一列,取中间一点为圆心,使 LED 灯围绕圆心旋转,最外侧的发光二极管显
示时间刻度,当时针在 12 点时我们假设角度为 0º,则每个小时时针之间的角
度为 360º/12=30º.于是当这一列发光二极管每旋转 30º,最外侧的发光二极管
就点亮一个瞬间一呈现时间刻度。这样,如果在 0.1s 内这列发光二极管能旋
转完一圈,则人眼就会产生错觉,而把先后产生的时间刻度连成 12 个完整的
时间刻度。
电机带动一系列发光二极管绕轴旋转,单片机控制发光二极管在旋转过程
中的相应位置上点亮以指示时时钟和文字,与此同时,单片机内部进行时钟的
计时操作,以控制旋转时钟显示正确的走时。
此设计首先由一位外国人设计,近几年在国内随着感兴趣的人渐渐增多,
许多类似的产品,如摇摇棒,也逐渐被大家所了解。这里就详细介绍一下旋转
时钟这一设计的具体内容。
Xxxxxxx 大学毕业设计(论文)
—1—
1 基本组成及原理
旋转时钟制作所需主要材料:电动机,发光二极管,时间寄存器
(DS1302),单片机(STC89C52),红外发射管,红外接收头,电池。
旋转时钟主要有两部分组成:电机部分和单片机控制发光二极管显示部
分。
1.1 电机部分
1.1.1 无线供电电路
由于装在电机上的电路始终在高速旋转,无法使用通常的方法来给电机供
电,但可以通过无限供电方式供直流电机使用。在这里此设计采用了一个小小
的无线电路供电的电路板。它的原理图如下图 1:
图 1 无线供电原理图
图中左侧为电机启动部分,右侧为一个振荡电路,通电后振荡电路通路,
大线圈上有交变电流,使磁环产生磁场,实现无线供电原理。
1.1.2 电源模块
任何电路都离不开电源部分,单片机也不例外,而且应该高度重视电源部
分,不能因为电源部分电路比较简单而有所忽略,其实有将近一半的故障或制
作失败都和电源有关,电源部分做好才能保证电路的正常工作。
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