百度空间 | 百度首页 
               
 
查看文章
 
用硬盘音圈电机制作POV摇摆LED时钟
2008年08月04日 星期一 上午 09:26

用硬盘音圈电机制作POV摇摆LED时钟

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一个的冲动。不就是一个流水灯吗?有什么难的?! 于是,一个单片机项目就这样开始了。

然而动手以后才知道问题并非想象那样简单,有许许多问题在制作中一一出现,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)

   
                                                    
1  

                              

                                                   2

效果图(见图3)


                 
3

. 硬件结构

主板的结构布局见图4。

点击看大图

                                                                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。

点击看大图
                                                                     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:

1LED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。

点击看大图
                                                                                
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

点击看大图
                                                                                    
7

3.设置三个按键用于调整时间。(见图8

点击看大图                                                              

    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TA7257TA8429HL6203等,这里用的是三菱公司的M54544AL(见图9)

  点击看大图
                                                                                     
9

IC各脚定义见图10

                                                                               10

5.电原理图见图11

点击看大图

        图11

. 软件设计

1. 摇棒的启动

通过P3.6P3.7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Msvoid timer0(void)函数中每隔一秒改变一次状态(01),在void timer1(void)函数中的下列语句中实现。

if((put1==1)&&(ii<7)&&(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)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。

点击看大图

                                 图12

   

7.完整C51程序代码


/*
POV摇摆显示LED钟C51程序

      周正华编
            2008.2.29
*/


#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
   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 TZ,Ti;
unsigned char ii,jj,nn,mm,tt, Ms;


/*延时函数*/
void DelayMs(unsigned int msec)
{
unsigned int x,y;
for(x=0; x<=msec;x++)
{
     for(y=0;y<=110;y++);
}
}


/*键盘去抖处理函数*/
unsigned char ChKey(bit Key)
{
if(Key==0){
    DelayMs(30);
    if(Key==0) return(1);
}
}


/*定时器中断0处理(时钟)函数*/
void timer0(void) interrupt 1 using 1
{
TH0=-(5000/256);     
TL0=-(5000%256);
TR0=1;
BUFFER[0]=BUFFER[0]+1;
if (BUFFER[0]>201){
    BUFFER[0]=0;   BUFFER[1]=BUFFER[1]+1;
    Ms=!Ms;
    if (BUFFER[1]==60){
      BUFFER[1]=0;BUFFER[2]=BUFFER[2]+1;
      if (BUFFER[2]==60){
        BUFFER[2]=0;BUFFER[3]=BUFFER[3]+1;
        if (BUFFER[3]==24) BUFFER[3]=0;
      }
    }
}
}


/*定时器中断1处理(LED驱动)函数*/
void timer1(void) interrupt 3 using 1
{
TH1=(Ti+tt*15)/256; TL1=(Ti+tt*15)%256;
if((put1==1)&&(ii<7)&&(Ms*w[ii]==0)) P2=~ASCIIDOC[v[ii]*6+jj]; else P2=0xff;
jj++; tt++;
if(jj>5) {ii++; jj="0";};
if(ii>10) {ii=0;put1=~put1; put2=~put2;tt=0;}
}


/*主程序*/
void main(void)
{
Ms="1";
Ti="-2100"; //根据实际调整
mm="14";
put1=0;put2=1;
/*初始化定时中断0*/
TMOD="0x11";
TH0=-5000/256; TL0=-5000%256;
TR0=1;ET0=1;
/*初始化定时中断1*/
TH1=Ti/256; TL1=Ti%256;
TR1=1;ET1=1;


/* 七个显示位置,中间为":" 符*/
v[0]=10;
v[1]=10;
v[2]=10;
v[3]=13;
v[4]=10;
v[5]=10;
v[6]=10;

/*正常运行状态,让中间":"符闪现*/
w[1]=0;
w[2]=0;
w[3]=1;
w[4]=0;
w[5]=0;
  
/*摇摆棒初始启动*/
do {
    mm--;
    DelayMs(120+mm*5);
    put1=~put1; put2=~put2;
}while(mm>0);

/*启动显示*/
ii="0";jj=0;
EA="1";


/*正式运行*/
for(;;){
    while(1){
      /*显示时和分*/
      v[1]=BUFFER[3]/10;
      v[2]=BUFFER[3]-v[1]*10;
      v[4]=BUFFER[2]/10;
      v[5]=BUFFER[2]-v[4]*10;
      /*按键处理*/
      if(ChKey(set0)==1){   //调整项键
         if(TZ<2) TZ++; else TZ="0";
         /*闪现调整项*/
         switch(TZ){
             case 0:w[1]=0;w[2]=0;w[3]=1;w[4]=0;w[5]=0;break;//正常时秒闪
             case 1:w[1]=0;w[2]=0;w[3]=0;w[4]=1;w[5]=1;break;//调分时分闪
             case 2:w[1]=1;w[2]=1;w[3]=0;w[4]=0;w[5]=0;break;//调时时时闪
          }
      };
      DelayMs(300);
      if(ChKey(set1)==1){ if(BUFFER[TZ+1]      // 加法键
      if(ChKey(set2)==1){ if(BUFFER[TZ+1]>0) BUFFER[TZ+1]--; else BUFFER[TZ+1]=maxnum[TZ-1];DelayMs(300);};
      // 减法键
      DelayMs(300);
    }
}
}

四. 结语

本制作的最大问题是操声和振动问题,尽管做了努力,还是没有完全解决,还有改善余地。由于设计没有考虑回摆时的显示,显示有明显闪烁现象,也需要进一步完善。


类别:电子制作 | 添加到搜藏 | 浏览() | 评论 (0)
 
最近读者:
 
网友评论:
发表评论:
姓 名:
网址或邮箱: (选填)
内 容:
验证码: 请点击后输入四位验证码,字母不区分大小写
      

     

©2009 Baidu