【2017年整理】旋转LED设计报告.doc

旋转LED设计报告 一 旋转LED旋转成像原理以及总体框架图 二 制作 (a) 特别说明 1 关于电机 2 关于晶振 3 关于单片机 (b) 硬件篇 电路图解读 关于方案的选择 底座 光藕传感器 主板电路 显示屏部分 (c) 软件部分 1 程序概括 2 思路 三 工具 四 扩展 五 附录 附录 1 参考资料 第一：旋转LED 旋转成像原理 视觉暂留现象 人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”， 视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”。 是光对视网膜所产生的视觉在光停止作用后，仍保留一段时间的现象，其具体应用是电影的拍摄和放映。原因是由视神经的反应速度造成的。其时值是24分之1秒。是动画，电视等视觉媒体形成和传播的根据。视觉实际上是靠眼睛的晶状体成像，感光细胞感光，并且将光信号转换为神经电 流，传回大脑引起人体感觉。感光细胞的感光是靠一些感光色素，感光色素的形成需要一定的时间的，这就形成了视觉暂停的机理。 此次试验中，物体在做快速运动中，当人眼所看到的影像消失后，人眼仍能继续保留其影像0.1—0.4秒左右的图像，这种现象被称为视觉暂留现象。 是人眼观看物体时，成像于视网膜上，并由视神经输入电脑，感觉到物体的像。但当物体移去，视神经对物体的映像不会立即消失，而继续0.1—0.4秒的时间，人眼的这种性质被称为“眼睛的视觉暂留”。 总体框架图 第二：制作 特别说明 关于电机 电机的转速受双重限制，不可太低亦不可太高。太低了，单位时间内图像刷新次数过低，导致图像闪烁。如果太高，单片机个运行速度跟不上，显示的图像过大，不细腻。我们的实验结果是，大概2000转每分钟就能满足要求。 如果电源电压的变化比较大，就需要通过自适应的方法来调整显示图象刷新的频率。也就是说要依靠测得的虚拟转速（间接或直接反应转速的量）来控制显示的刷新速度。 如果刷新速度一次时间为1/24S，那么T=0.4167S，也就是说1S内24圈，1分钟旋转1444转。转速达到1400r/min时人眼就应该不会感到太强的抖动。当然，不能单看额定转速，因为它带动的负载（主板）的影响较难估算。 关于晶振 如果要想显示的效果可控性较好，11.0592M的晶振是够用的。用C编程时发现，如果程序的结构化程度较高，函数的调用频繁，则导致执行速度下降，使得显示图像较大。我们选用的是11.0592M的晶振，一般制作11.0529M足够了。 关于单片机 STC89C51RC内只有4K flash,4K EFPROM,显示内容有限，不便于片内见字库。但是STC的单片机端口兼容性良好，使用平凡。便于书写C语言。 B 硬件部分 电路图解 1 关于供给电压的选择 最常用的高速转动的主板供给电压的3种方法 a. 用无线输电方法，无触点，长寿命，成本高 b．用电动机电刷方法，简单有效；这样寿命短，很容易磨损电路板 c．直接用电池供给主板，电池装在主板转动，成本高，寿命短，影响转速。 我们在制作的过程中做了两种供电的接口： 直接用电池供给主板，电池装在主板上转动，简单易实现 直接用6V直流电源给发动机供电 底座部分 3光藕传感器： 当上电后，主板高速旋转，光敏三极管的发射管发出红外光，经过标杆反光，红外接收管收集，此时集电极输出低电平。当发射管旋转过标杆时，红外接收光敏三极管感应不到的红外线，光明三极管的集电极和发射极处于高阻态，所以集电极输出高电平，当光敏三极管再次感应到红外光源的时候，集电极再次输出低电平，从而给单片机一个中断信号。实现电机旋转速度与单片机控制速度保持一致。 4 主板电路 5 显示屏部分 光敏二极管工作原理: 光敏二极管(曾称为光电二极管)是利用光电效应 原理将光信号转变成电信号的器件，它由一个PN 解构成，工作时加反向电压，在光照设下产生光电 流，光电流强度的增加而上升，如果制成大面积的 光敏二极管时，可当做一种能源，称为光电池。 该电路工作原理： 通过光敏二极管对光的敏感，产生光敏电流，经过 功率管，将电流放大，驱动16只二极管。 计算： 电源电压5V， 测试光电流2mA, 三极管放大倍数为128 发光二极管导通电压1.8V，通电流16mA 发光二极管限流电阻： （5-1.8）V/16mA=200欧 实际取值为22