线阵LED图文显示装置 论文

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1、2012年陕西省第三届大学生德州仪器(TI)杯模拟及模数混合电路应用设计竞赛设计报告封面参赛队编号(参赛学校填写)学校编号组(队)编号选题编号说明1.本页作为竞赛设计报告的封面和设计报告一同装订;2.“参赛队编号”由参赛学校编写,其中“学校编号”应按照巡视员提供的组委会印制的学校编码填写;“组(队)编号”由参赛学校根据本校参赛队数按顺序编排,本科组数字编排范围(01-50),高职高专组数字编排范围(从60开始顺延);“选题编号”由参赛队员根据所选试题编号填写。例如:“0206B”或“2862F”。3.本页允许各参赛学校复印。16线阵LED图文显示装置(H题)摘要:本系统

2、是利用人眼视觉暂留效应的线阵LED图文显示系统.该系统由电机带动一列16个LED高速旋转,以TI公司的超低功耗MCUMSP430G2553处理器为核心,精确控制LED的亮灭时间,从而实现字符及简单动态画面的显示.。采用通用LED取模软件,将要显示的内容取模转换为数字信号,并将该信号传输给线阵LED。系统由MSP430G2553控制电路、直流电机及其驱动、线阵LED、标志杆等部分组成,能够开机自动检测,通过按键切换来控制显示不同的内容,根据环境亮度变化采用TI芯片TLC555输出PWM波自动调整LED亮暗。实验表明该系统达到了设计的各项要求。关键词:MSP430G2553

3、线阵LED直流电机图文显示16·1系统方案论证与比较·1.1单片机G2553控制选择采用TI公司的MSP430G2553,该单片机具有超低功耗及强大的处理能力,并有高性能模拟技术及丰富的片上外围模块,其构成系统工作稳定,具有方便高效的开发环境,因此在性价比、功耗、速度都优越于其他控制器。·1.2电机的比较与选择方案一:采用步进电机来带动旋转平台,步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的控制元件,使得在速度、位置等控制领域用步进电机变的非常简单。故不选择。方案二:运用直流电机带动旋转平台,直流动机具有调速性能好、起动容易、能够载重起动等优点,所以目前直流电动机的应用仍

4、然很广泛。由于步进电机转速不易调整,而直流电机机械特性和调节特性的线性度好,调速范围广、维护方便,满足题目要求,所以我们选择直流电机带动旋转平台。·1.3电机驱动电路比较与选择方案一:中功率三级管直接搭建。在电机驱动要求不高的地方可以由三极管直接搭建一个驱动电路,使用三级关搭建的电机驱动电路电路简单,但功率和性能一般。对输入信号要求较高,输出性能只能满足一般要求。方案二:使用单片机MSP430G2553控制电机驱动芯片L298N。L298N的驱动能力强,输入电压可变化范围大,是一块专用直流电机驱动芯片。其各项性能都较好,但价格较高,在电机要求驱动器较高的地方使用较佳。在

5、该系统中,带动旋转平台的直流电机使用L298N驱动模块,很容易实现对电机较稳的控制,故采用方案二。·1.4亮度自动调节电路比较与选择方案一:采用线性较好的光敏电阻,将光敏电阻串入控制电路的输出端再接入线阵LED灯,当光亮度变化时即可改变电流大小,从而达到亮暗调节。但是电路不稳定,故不采取此方案。方案二:采用光敏电阻与TLC555搭建电路。用TLC555、电容、电位器组成振荡电路产生稳定的PWM波输出。而光敏电阻的变化引起输出PWM波占空比的变化,从而改变显示亮度。电路简单,且易于控制,因此选定此方案作为环境亮度变化调节电路。·2理论分析与参数计算·2.1线状点阵LED驱

6、动参数分析与计算该线状点阵中LED驱动方法为普通的LED与电阻串联的方式来驱动点亮LED,该限流电阻计算公式如下:根据设计要求,,,可求得限流电阻:16经计算采用电阻与LED串联即可。·2.2线阵LED运动参数分析与计算在电机的带动下,线阵LED依靠旋转平台进行旋转,设电机周期为,LED完成需要时间为,软件延时为,它们之间存在下列关系:只要保证,经计算由,得,线阵LED就能很好的地显示图文。·2.3指针式秒表分析与计算指针秒表完全通过软件来控制显示,设电机周期为,LED完成需要时间为,软件延时为、,存在下列关系:保证成立,确定LED完成需要时间为,线阵LED就能很好的地

7、显示秒表计时。·2.4显示亮度自动调节分析与计算采用TI的TLC555、电容,、电阻,和光敏电阻等组成振荡电路产生稳定的PWM波输出。则产生PWM波的周期、高电平及其占空比的计算公式如下:光敏电阻的变化引起输出PWM波占空比的变化,从而改变显示亮度,即电流控制。控制电流大小计算如下:·3电路与程序设计·3.1电路设计·3.1.1系统总体方案设计16本系统将外接的12V电源给电机供电,4.2V电源为控制器供电,通过电源调压芯片LP2950-33LPR为系统提供3.3V电压。单片机按照一定的算法控制电机的转动,使电机转动稳定以完成各种控制动作

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