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创意设计之DIY摇摆LED时钟

发布时间:2020-06-30 19:03:05 阅读: 来源:笼绞机厂家

看到市场上正在流行的时尚商品——摇摆LED时钟,感觉非常新颖独特,正在玩单片机的我,激起了自己也想DIY一个摇摆LED时钟的冲动。经过十多天的制作、修改与调试,作品才告完成,基本达到预先要求。

一. 设计思路

本制作是根据视觉暂留原理, 让一排8只LED运动, 在空中呈现数字来表示时钟。由于其实质就是一个摆动的流水灯,特别适合初入门的单片机爱好者动手制作。

整个屏可显示七个字符,平时作时钟只用其中的五个字符。

显示分 “正常运行”、“调分”和“调时” 三种状态。正常运行时中间的“:”符每一秒闪现一次,调分和调时时,则为调整的项闪现。

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”。

完成图(见图1、图2)

图1

图2

效果图(见图3)

图3

二. 硬件结构

主板的结构布局见图4。

图4

机械部分:

驱动摇棒摆动的机构采用从硬盘上拆下的音圈电机(见图5)组件构成,为制作方便,这个组件是直接安装在电路板上的。

图5

为使摇棒保持平衡,需在线圈端加配重,由于配重是在磁铁的上端,最好选铜质物件。为了让摇棒摆动稳定,在摇棒摆动的摆幅两端加了限位器。并在两个限位器上分别套上一个胶圈,以减轻噪音和振动。

电子部分:

D的焊接,(见图6)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。

图6

2.摇棒上的LED与主板上的信号用排线连接,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7)

图7

3.设置三个按键用于调整时间。(见图8)

图8

4.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。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9)

图9

IC各脚定义见图10。

图10

5.电原理图见图11(点击放大)。

图11

三. 软件设计

1. 摇棒的启动

通过P3.6和P3.7输出驱动音圈电机的信号, 由于没有设置检测摇棒的传感器,时间间隔只能跟据实验确定。在调试中发现,当驱动摇棒的信号转换加速到一定的时候,从静止状态转到正常摆动状态发生困难,因此需要由慢到快的驱动过程。由下面的程序段实现。

do {

mm--;

DelayMs(120+mm*5); //逐渐缩短延时间

put1=~put1; put2=~put2; //转换输出口电平状态

}while(mm>0);

2. 秒闪现的实现

数字和字符的闪现是通过变量Ms和数组w[]实现的,如需要七位字符中的间的第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),在void timer1(void)函数中的下列语句中实现。

if((put1==1)(ii7)(Ms*w[ii]==0)) P2=~ASCIIDOC[v[ii]*6+jj]; else P2=0xff;

3. 校正显示不均匀

调试中发现,显示屏上的字符并不是一样宽的,仔细分析是由于摇棒在运动中一直受力,使摇棒产生加速运动,这样就需要在程序中加一校正因子,逐渐缩短显示的时间段。具体是通过变量tt在函数void timer1(void)中实现的。

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)实现。

5. 显示同步

调试时要根据实际情况确定Ti的值,保证显示正常。

6.预留的部分功能

提供的程序除提供了一个完整的时钟程序外,还预留了显示七个字符功能(见图12),只是主程序要作一些修改。

图12

7.完整C51程序代码

/*

POV摇摆显示LED钟C51程序

*/

#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};

/*显示用数组*/

unsigned int v[20];

unsigned int w[7];

/*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

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