本电路制作简单,其原理就是led流水灯,很适合刚入门的单片机爱好者制作。
1. 添加时钟ic,使显时更精准,而且不怕掉电;
2. 加装位置传感器,增加显示的稳定性;
3. 增添摇控功能,使调整更方便。
一. 整体方案
本制作是根据视觉暂留原理, 让一排8 只led作往复运动, 在空中呈现八个字符的显示屏,可显示数字或英文字符。开机后先显示“welcome!”欢迎字符(见图1), 再进入时钟显示状态。显示屏同时显示“时” 、“分” 、“秒”信息,用“:”分隔(见图2)。
图1 开机画面图2 运行状态
显示分“正常运行”、“调分”和“调时” 三种状态。当处于调整状态时,调整的项会闪现,以便识别。为此,设置三个调整按键,一个为“状态键”,一个为“加法键”,一个为“减法键”。
(见图3)
图3 按键的设置 图4 音圈电机组件
摇棒的动力部分采用从废旧硬盘拆下的音圈电机(见图4),驱动采用直流电机驱动方式。
结构方面,将音圈电机直接安装在万用板上,将万用板的四周用四根螺柱与一透明有机板结合成一体,构成支撑摇棒底座。(见图5, 图6)。
图5 万用板与有机板构成底座
二. 实作要点
1. 主板的结构布局见图7。
图7 主板布局 图8 摇棒上的led
2.led 的焊接,将led 两脚跨接在电路板两端的方式进行焊接。使led 紧密排列在一起。
3.摇棒上的led 与主板上的信号用柔性排线连接,音圈电机供电占2 位,led 信号传输占9 位,所以至少要11 位的排线。(见图9)
图9 排线与拉簧 图10 拉簧
4.为保持摇棒的平衡, 在摇棒接近旋转轴的两端加装两只拉簧,这两只拉簧的规格尽量保持一致,弹性强弱要适中,最好可多找几种规格的试试。(图9,图10)
5.采用驱动直流电机正反转的方式,驱动音圈电机来回摆动。让电机正、反转的方法很多,最典型的是h 桥电路驱动,h 桥电路原理见图11,常见的是用三级管代替图中的开关。
图11 h 桥驱动原理
为了简化电路,最好采用h 桥功能的集成电路。这种ic 很多,比如象ta7257,ta8429h,l6203 等,这里用的是三菱公司的m54544al(见图12)。ic 各脚定义见图13。
图12 电机驱动ic
图13 m56544al 各脚定义
6.电原理图见图14。
图14 电原理图
7.完成图见图15。
图15 完成图
三. 软件设计
1. 摇棒的启动
为了使摇棒从静止状态过度到正常运行状态,在正式显示前加一启动程序。其实质就是逐渐加快驱动的频率,一直到摇棒正常摆动为止。通过下面的代码实现
do {
mm++;
delay(120+mm);
put1=~put1; put2=~put2;
}while(mm<60);
delay(20); //根据实际情况确定延时值
2. 秒闪现的实现:数字或字符的闪现是通过变量ms 和数组w[]实现的,如需要八位字符中的间的第4 位闪现,则w[3]=1。这是通过全局变量ms 在void timer0(void)函数中每隔一秒改变一次状态(0 或1),打开或关闭显示。
if(ms*w[ii-3]==1) p2=0xff; else p2=~asciidoc[v[ii]*6+jj]; //正向显示
if(ms*w[10-ii]==1) p2=0xff; else p2=~asciidoc[v[13-ii]*6+5-jj]; //反向显示
3. 调试中发现,显示屏上的字符并不是一样宽的(见图16),仔细分析是由于摇棒在运动中,一直受力,而且所受的力是随时变化的。为方便精确调整显示,特别作了一个显示中断表tr[],改变显示led 的时间段,协调显示效果。
图16 调整前的显示
4. 按键去抖程序
按键的去抖采用软件编程实现,其方法是当检测到按键的接口出现低电平后,隔一段时间再检测,如还是低电平,则确认为有效,否则无效。具体的程序是通过函数unsigned char chkey(bit key)完成的。
5. 显示同步
因没有位置传感器,显示同步完全靠时钟中断来确定。这样就有一个问题,音圈电机的驱动信号在什么时刻改变,显示才能保持在中间,并能保证正反显示能很好地重合。经实际观察, 音圈电机的驱动信号在显示中部, 要根据具体情况细调。由程序中的变量ta 调试确定。
6. 完整c51 程序代码
/*
pov 摇摆显示led 钟c51 程序
周正华编
2008.3.19
*/
#include
/*硬件端口定义*/
sbit set0=p0^1;
sbit set1=p0^0;
sbit set2=p0^2;
sbit put1=p3^6;
sbit put2=p3^7;
/*时钟用数组*/
unsigned char buffer[]={0,0,0,0};
unsigned char maxnum[]={59,23};
/*显示数组*/
unsigned int v[14];
unsigned int w[8];
/*显示中断表*/
int code tr[]={
2000,2000,2000,2000,2000,2000,
2000,2000,2000,2000,2000,2000,
2000,2000,2000,2000,2000,2000,
2550,2500,2450,2400,2350,2300,
2250,2200,2150,2100,2050,2000,
1950,1900,1850,1800,1750,1700,
1650,1600,1550,1500,1450,1400,
1400,1450,1500,1550,1600,1650,
1700,1750,1800,1850,1900,1950,
2000,2050,2100,2150,2200,2250,
2300,2350,2400,2450,2500,2550,
2000,2000,2000,2000,2000,2000,
2000,2000,2000,2000,2000,2000,
2000,2000,2000,2000,2000,2000,
};
/*字符字模*/
unsigned char code asciidoc[] = // ascii
{
0x7c,0x8a,0x92,0xa2,0x7c,0x00, // -0-00
0x00,0x42,0xfe,0x02,0x00,0x00, // -1-01
0x46,0x8a,0x92,0x92,0x62,0x00, // -2-02
0x84,0x82,0x92,0xb2,0xcc,0x00, // -3-03
0x18,0x28,0x48,0xfe,0x08,0x00, // -4-04
0xe4,0xa2,0xa2,0xa2,0x9c,0x00, // -5-05
0x3c,0x52,0x92,0x92,0x8c,0x00, // -6-06
0x80,0x8e,0x90,0xa0,0xc0,0x00, // -7-07
0x6c,0x92,0x92,0x92,0x6c,0x00, // -8-08
0x62,0x92,0x92,0x94,0x78,0x00, // -9-09
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, // - -10
0x00,0x00,0xfa,0x00,0x00,0x00, // -!-11
0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x00, // -/-12
0x00,0x6c,0x6c,0x00,0x00,0x00, // -:-13
0x3e,0x48,0x88,0x48,0x3e,0x00, // -a-14
0xfe,0x92,0x92,0x92,0x6c,0x00, // -b-15
0x7c,0x82,0x82,0x82,0x44,0x00, // -c-16
0xfe,0x82,0x82,0x82,0x7c,0x00, // -d-17
0xfe,0x92,0x92,0x92,0x82,0x00, // -e-18
0xfe,0x90,0x90,0x90,0x80,0x00, // -f-19
0x7c,0x82,0x8a,0x8a,0x4e,0x00, // -g-20
0xfe,0x10,0x10,0x10,0xfe,0x00, // -h-21
0x00,0x82,0xfe,0x82,0x00,0x00, // -i-22
0x04,0x02,0x82,0xfc,0x80,0x00, // -j-23
0xfe,0x10,0x28,0x44,0x82,0x00, // -k-24
0xfe,0x02,0x02,0x02,0x02,0x00, // -l-25
0xfe,0x40,0x30,0x40,0xfe,0x00, // -m-26
0xfe,0x20,0x10,0x08,0xfe,0x00, // -n-27
0x7c,0x82,0x82,0x82,0x7c,0x00, // -o-28
0xfe,0x90,0x90,0x90,0x60,0x00, // -p-29
0x7c,0x82,0x8a,0x84,0x7a,0x00, // -q-30
0xfe,0x90,0x98,0x94,0x62,0x00, // -r-31
0x64,0x92,0x92,0x92,0x4c,0x00, // -s-32
0x80,0x80,0xfe,0x80,0x80,0x00, // -t-33
0xfc,0x02,0x02,0x02,0xfc,0x00, // -u-34
0xf8,0x04,0x02,0x04,0xf8,0x00, // -v-35
0xfe,0x04,0x18,0x04,0xfe,0x00, // -w-36
0xc6,0x28,0x10,0x28,0xc6,0x00, // -x-37
0xc0,0x20,0x1e,0x20,0xc0,0x00, // -y-38
0x86,0x8a,0x92,0xa2,0xc2,0x00, // -z-39
0x24,0x2a,0x2a,0x1c,0x02,0x00, // -a-40
0xfe,0x14,0x22,0x22,0x1c,0x00, // -b-41
0x1c,0x22,0x22,0x22,0x10,0x00, // -c-42
0x1c,0x22,0x22,0x14,0xfe,0x00, // -d-43
0x1c,0x2a,0x2a,0x2a,0x10,0x00, // -e-44
0x10,0x7e,0x90,0x90,0x40,0x00, // -f-45
0x19,0x25,0x25,0x25,0x1e,0x00, // -g-46
0xfe,0x10,0x20,0x20,0x1e,0x00, // -h-47
0x00,0x00,0x9e,0x00,0x00,0x00, // -i-48
0x00,0x01,0x11,0x9e,0x00,0x00, // -j-49
0xfe,0x08,0x14,0x22,0x02,0x00, // -k-50
0x00,0x82,0xfe,0x02,0x00,0x00, // -l-51
0x1e,0x20,0x1e,0x20,0x1e,0x00, // -m-52
0x20,0x1e,0x20,0x20,0x1e,0x00, // -n-53
0x1c,0x22,0x22,0x22,0x1c,0x00, // -o-54
0x3f,0x24,0x24,0x24,0x18,0x00, // -p-55
0x18,0x24,0x24,0x24,0x3f,0x00, // -q-56
0x20,0x1e,0x20,0x20,0x10,0x00, // -r-57
0x12,0x2a,0x2a,0x2a,0x24,0x00, // -s-58
0x20,0xfc,0x22,0x22,0x24,0x00, // -t-59
0x3c,0x02,0x02,0x3c,0x02,0x00, // -u-60
0x38,0x04,0x02,0x04,0x38,0x00, // -v-61
0x3c,0x02,0x3c,0x02,0x3c,0x00, // -w-62
0x22,0x14,0x08,0x14,0x22,0x00, // -x-63
0x39,0x05,0x05,0x09,0x3e,0x00, // -y-64
0x22,0x26,0x2a,0x32,0x22,0x00, // -z-65
};
unsigned int ti;
unsigned char ii,jj,mm, ff ,tz ,ms ,ta;
/*延时程序*/
void delay(unsigned int msec)
{
unsigned int x,y;
for(x=0; x13) {ii=0;ff=!ff;}
ti=-tr[ii*6+jj]; //读显示中断表
}
/*主程序*/
void main(void)
{
//变量初始化
ms=0;
ff=0;
ta=46; //正反显一致性调整, 取值范围在42~50 之间, 根据实际确定
put1=0;put2=1;
//中断初始化
tmod=0x11;
th0=-5000/256; tl0=-5000%256;
tr0=1;et0=1;
th1=-2000/256; tl1=-2000%256;
tr1=1;et1=1;
//十四个字符中前三个和后三个不显(不用)
v[0]=10;
v[1]=10;
v[2]=10;
v[11]=10;
v[12]=10;
v[13]=10;
/*摇摆棒初始启动*/
do {
mm++;
delay(120+mm);
put1=~put1; put2=~put2;
}while(mm21){ //进位到秒
buffer[0]=0; buffer[1]=buffer[1]+1;
ms=!ms;
if (buffer[1]==60){ //进位到分
buffer[1]=0;buffer[2]=buffer[2]+1;
if (buffer[2]==60){
buffer[2]=0;buffer[3]=buffer[3]+1; //进位到时
if (buffer[3]==24) buffer[3]=0;
}
}
}
//将显示内容送显示缓冲区
v[9]=buffer[1]/10;
v[10]=buffer[1]-v[9]*10;
v[6]=buffer[2]/10;
v[7]=buffer[2]-v[6]*10;
v[3]=buffer[3]/10;
v[4]=buffer[3]-v[3]*10;
//键盘处理
if(chkey(set0)==1){ //模式键
ms=1; //秒闪开
if(tz<2) tz++; else tz=0; //三种状态循环转换
switch(tz){
case 0:w[0]=0;w[1]=0;w[2]=0;w[3]=0;w[4]=0;w[5]=0;w[6]=0;w[7]=0;break;
case 1:w[0]=0;w[1]=0;w[2]=0;w[3]=1;w[4]=1;w[5]=0;w[6]=0;w[7]=0;break;
case 2:w[0]=1;w[1]=1;w[2]=0;w[3]=0;w[4]=0;w[5]=0;w[6]=0;w[7]=0;break;
}
ms=0; //秒闪关
};
delay(80);
if(chkey(set1)==1){ if(buffer[tz+1]0) buffer[tz+1]--; else
buffer[tz+1]=maxnum[tz-1];delay(300);};
//键盘-
delay(80);
}
}
}
四.调试方法
虽说是个机电一体的制作,但调试过程并不复杂。
1. 机械部分的调整主要是两只拉簧, 要尽量保证两边受力一致,让摇棒静态时保持在竖直状态。
2. 软件部分,先将void timer1(void)函数中的“ti=-tr[ii*6+jj];”这段程序删除,试着让ti 取一常数值(大约-2000 左右)看显示效果(摇棒摆动的幅度),一直到满意为止,这时正反显示可能没有重合,接着试ta 的取值,范围在42 到50 之间,使正反显示重合为止。最后一步就是调整显示的不均匀性,将“ti=-tr[ii*6+jj];”这段程序恢复回来,试着改变tr[]表中数组元素的值,并保证表中的元素的平均值为开始ti 取得的值,让显示的每个字符宽度一致为止。
软件高可用实践那些事儿
KT148A语音芯片ic的软件参考代码C语言
关于高压环网柜绝缘材料及构造的介绍
利用供电线通讯实施的LED照明控制
ATECLOUD智能云测试平台助力企业创新发展数字化转型
摇摆LED时钟的设计及制作方法
锂亚电池基础知识
UPS与Wingcopter携手建立多种交付无人机机队
如何在计算机上安装python以及如何在Arduino上使用python
特斯拉对中央电源零组件进行严格测试
Altium Designer 软件使用中的一些技巧分享
整理了所有数据专家都应该会的七款Python工具
14种常用塑料的耐化学性对比
内存条作为电脑数据的中转站,其作用不可忽视
2012年半导体产业发展展望
亚洲电源展 | 国际交流贸易平台
E型载波系统基础知识
Maxim推出集成USB充电枚举器的汽车DC-DC转换器
金立S6Pro手机评测 既收敛了金属的锋芒又带来了无与伦比的视觉观感
浅谈铅酸蓄电池,电池致命的大电流杀手