课程设计
题目旋转时钟
系别机械工程系
专业机械设计制造及其自动化
班级机自084
姓名刘东彪
学号200880724417
指导老师程敏
2011年11月30日
机电控制创新设计与制作任务书
班级：姓名：学号：
一、设计任务
设计并制作一个旋转LED时钟，使用单片机控制一排旋转的LED灯的亮灭和电机的转速，动态显示出时钟、温度、速度、图像的信息。
二、提供元器件
直流电机（>20r/s）；贴片单片机；贴片led；电阻、电容等。
电路板自行设计，统一雕刻
三、设计要求
1、基本要求：
（1）显示方式为指针式，旋转显示时钟的12个刻度和3个指针。时间设置可手动调节；
（2）利用单片机控制电机的转速以及正转反转；
（3）制作一个键盘来实现上述控制。
2、发挥部分：
（1）数字式显示，旋转显示出时间的数字值，显示方式可切换；
（2）显示出汉字和任意图形；
（3）使用时钟芯片来控制时间；
（4）自制为系统供电的电源。
3、提高创新部分：
（1）设计立体回转旋转LED，显示时钟、汉字和任意图形；
（2）利用无线供电技术，设计并制作无线供电模块为旋转电路板供电；
（3）将旋转LED应用于生活中的产品。
指导教师：
机械工程系 2011-8-29
摘要
旋转LED显示屏是利用机械转动动态扫描代替传统逐行扫描方式，是一种新型的显示屏，具有成本低，可视范围大的特点，是LED显示屏的一个新的发展方向。其实质就是与机械转动配合起来的动态扫描显示技术。本次“旋转LED显示屏”的制作用于提高我们的实践能力和创新能力，激发学生学习兴趣，引导自主学习及培养创新能力、协作精神、工程实践素质。本设计利用高速旋转中控制LED的亮灭，进行字符的显示，控制器采用单片机，完成显示内容的传输、字库的转换、显示等功能。现在市场上也出现了一些电子钟，它以六只LED数码管来显示时分秒，与传统的以指针显示秒的方式不同，违背了人们传统的习惯与理念，而且这类电子钟一般是采用大型显示器件，适用于银行、车站等公共场所，且外观设计欠美观，很少进入百姓家庭。此外，无论是机械钟、石英钟还是电子钟，都存在着共同的问题：时间误差。针对以上存在的问题，我们设计了一款采用LED显示器件显示的旋转电子时钟，有效克服了时钟存在的误差问题，并能在夜间不必其它照明就能看到时间，且以24只LED灯实现秒显示，用户容易接受，而且美观大方，整个时钟显的相当美观新颖，故还可作为室内装饰用。
关键词：旋转LED,电子钟，单片机
目录
一、旋转LED显示的发展趋势 (4)
1、旋转LED显示特点 (4)
2. 旋转LED显示需求分析 (5)
二、系统总体方案设计 (6)
1、方案论证 (6)
2、系统总体方案设计 (6)
3、电路结构图的设计 (7)
4、电路原理图的设计 (7)
三、系统硬件设计 (8)
1、单片机及芯片元器件的原理及设计 (8)
2、电机及各芯片元器件的选择 (14)
3、电路板的设计及制作 (15)
四、电路板及各元器件的焊接与安装 (16)
1、电路板的焊接 (16)
2、电机底座支架设计 (17)
3、电机和电路板安装组合 (18)
五、程序设计与调试 (19)
1、系统主程序设计 (19)
2、定时中断程序设计 (19)
六、系统调试 (20)
1、在Keil中的调试 (20)
2、系统程序源代码 (22)
3、硬件故障检查 (22)
4、旋转时钟总体运行显示 (23)
七、结论 (24)
八、参考文献 (25)
九、附录 (26)
一、旋转LED显示的发展趋势
1、旋转LED显示特点：
旋转LED时钟主要利用了人眼的视觉暂留现象来显示时钟的钟面。
视觉暂留现象（Visual staying phenomenon，duration of vision）：人眼在观察景物时，光信号传人大脑神经，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”，其原因是由视神经的反应速度造成的，其时值是二十四分之一秒，通常情况下，视觉残留会保持0.1~0.4秒，也就是说以0.1~0.4秒间隔闪烁的图像，被人眼观察，会被认为是连续的图像。视觉残留是动画、电影等视觉媒体形成和传播的根据。
现在计算机系统已明显地朝巨型化、单片化、网络化三个方向发展。巨型化发展的目的在于不断提高计算机的运算速度和处理能力，以解决复杂系统计算和高速数据处理，比如系统仿真和模拟、实时运算和处理。单片化是把计算机系统尽可能集成在一块半导体芯片上，其目的在于计算机微型化和提高系统的可靠性，这种单片计算简称单片机。单片机的内部硬件结构和指令系统主要是针对自动控制应用而设计的所以单片机又称微控制器MCU（Micro Controller Unit）。用它可以很容易地将计算机嵌入到各种仪器和现场控制设备中，因此单片机又叫做嵌入式微控制器（Embedded MCU）。单片机自20世纪70年代问世以来，以其鲜明的特点得到迅猛发展，已广泛应用于家用电器、智能玩具、智能仪器仪表、工业控制、航空航天等领域，经过30多年的发展，性能不断提高，品种不断丰富，已经形成自动控制的一支中坚力量。据统计，我国的单片机年容量已达1～3亿片，且每年以大约16％的速度增长，但相对于国际市场我国的占有率还不到1％。这说明单片机应用在我国有着广阔的前景。对于从事自动控制的技术人员来讲，掌握单片机原理及其应用已经成为必不可少的学习任务。
单片机经过30多年的发展，已经形成一个规格齐全、品种繁多的大家族，用户有非常大的选择余地。下面为读者简单介绍目前市面上常见的主流单片机。
单片机的应用十分广泛，在工业控制领域、家电产品、智能化仪器仪表、计算机外部设备，特别是机电一体化产品中，都有重要的用途。其主要的用途可以分为以下方面。
显示：通过单片机控制发光二极管或是液晶，显示特定的图形和字符。
机电控制：用单片机控制机电产品做定时或定向的动作。
检测：通过单片机和传感器的联合使用，用来检测产品或者工况的意外发生。
通信：通过RS-232串行通信或者是USB通信，传输数据和信号。
科学计算：用来实现简单的算法。
那么单片机是不是解决上述应用的唯一选择呢？当然不是！目前，在自动控制中，一般有三种选择，分别是嵌入式微机、DSP和单片机。
单片机最明显的优点是价格便宜，从几元人民币到几十元人民币。这是因为这类芯片的生产量很大，技术也很成熟。
其次，单片机的体积也远小于其他两种方案。单片机本身一般用40引脚封装，当然功能多一些的单片机也有引脚比较多的，如68引脚，功能少的只有10多个或20多个引脚，有的甚至只有8只引脚。
当然，单片机无论在速度还是容量方面都小于其他两种方案，但是在实际工作中并不是任何需要计算机的场合都要求计算机有很高的性能。例如，控制电冰箱的控制器就不需要使用嵌入式系统，用一片51就可以轻松实现。所以应用的关键是看能否够用，是否有很好的性能价格比。51系列的单片机已经面世十多年，依然没有被淘汰，还在不断发展中，这就说明是他有广阔的应用前景。
2、旋转LED显示需求分析：
目前市场上提供的无论是机械钟还是石英钟在晚上无照明的情况下都是不可见的。要知道当前的时间，必须先开灯，故较为不便。而我所设计的电子钟在晚上完全可以看见，不用开灯就能看见。这个新颖LED旋转时钟是以单片机为核心设计的，本设计采用的是ATMEL公司的STC89C52芯片，美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含2K bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大。
在这里，我们设计的是一个可以平面显示时间、转速、制作人的新颖旋转电子钟。
二、系统总体方案设计
1、方案论证
人眼在观察景物时，光信号传人大脑神经，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”，其原因是由视神经的反应速度造成的，其时值是二十四分之一秒，通常情况下，视觉残留会保持0.1~0.4秒，也就是说以0.1~0.4秒间隔闪烁的图像，被人眼观察，会被认为是连续的图像。视觉残留是动画、电影等视觉媒体形成和传播的根据。本次旋转LED可以归纳为动态扫描和机械旋转两部分，其实质就是与机械转动配合起来的动态扫描显示技术。
2、系统总体方案设计
旋转LED显示屏是通过一个旋转的电路板，电路板上排列的24个LED灯受单片机控制在特定的位置（传感器感应位置）亮或灭，从而显示出特定的字符或图形。本作品主要是根据人的视觉暂留原理设计的。采用高速旋转的电机带动电路板高速旋转，从视觉效果上就会产生一种圆盘状的LED显示屏的状态。
旋转显示屏是利用机械转动动态扫描代替传统逐行扫描方式，是一种新型的显示屏，具有成本低，可视范围大的特点，是LED显示屏的一个新的发展方向。其实质就是与机械转动配合起来的动态扫描显示技术。本次“旋转LED显示屏”的制作用于提高我们的实践能力和创新能力，激发学生学习兴趣，引导自主学习及培养创新能力、协作精神、工程实践素质。本设计利用高速旋转中控制LED的亮灭，进行字符的显示，控制器采用单片机，完成显示内容的传输、字库的转换、显示等功能。
动态扫描原理是利用人眼具有视觉暂留的特性，当画面以一定的速度刷新时，我们看到的就是连续的图像。例如：传统的逐点扫描方式，采用逐行换位的扫描方式，每一行都必须要有LED显示器件，这使显示屏成本偏大，功耗增加。
旋转扫描采用了不同的形式，其显示器件只有一列，由机械旋转运行到某一位置时就显示该位置的状态，到下一位置后又显示下一位置的状态，即一列图像要完成全部图像的显示，扫描过程由机械转动更换位置来实现的。旋转LED显示的旋转显示，可采用机械旋转的扫描方式。
3、电路结构图的设计
4、电路电路原理图的设计
图1 总电路图
开始
电机通电
电机带动电路板旋转
红外发射管接通 红外接受管感应 单片机接通
显示图像 LED 灯显示
三、系统硬件设计
1、单片机及芯片元器件的原理及设计：
STC89C52单片机介绍：
单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。
单片机也被称为微控制器（Microcontroler），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。
早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。
单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的综合，甚至比人类的数量还要多。
单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可......用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影！它主要是作为控制部分的核心部件。
它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。
单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！
由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢？很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢？原因很简单，就是单片机没有家用计算机那样的CPU，也没有像硬盘那样的海量存储设备。一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到几十K的尺寸！对于家用PC的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使用。一样的道理，如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用PC上来运行，家用PC的也是承受不了的。
可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂
的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。
STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
单片机总控制电路如图2所示：
图2 单片机总控制电路
1.1 时钟电路
STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚RXD和TXD 分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。内部方式的时钟电路如图3（a）所示，在RXD和TXD引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.2～12MHz之间选择，电容值在5～30pF之间选择，电容值的大小可
对频率起微调的作用。
外部方式的时钟电路如图3（b）所示，RXD接地，TXD接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。
（a）内部方式时钟电路（b）外部方式时钟电路
图3 时钟电路
1.2 复位及复位电路
（1）复位操作
复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。
除PC之外，复位操作还对其他一些寄存器有影响，它们的复位状态如表一所示。
表1 一些寄存器的复位状态
寄存器复位状态寄存器复位状态
PC 0000H TCON 00H
ACC 00H TL0 00H
PSW 00H TH0 00H
SP 07H TL1 00H
DPTR 0000H TH1 00H
P0-P3 FFH SCON 00H
IP XX000000B SBUF 不定
IE 0X000000B PCON 0XXX0000B
TMOD 00H
（2）复位信号及其产生
RST引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期(即二个机器周期)以上。若使用颇率为6MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过4us才能完成复位操作。
产生复位信号的电路逻辑如图4—3所示：
图4 复位信号的电路逻辑图
整个复位电路包括芯片内、外两部分。外部电路产生的复位信号(RST)送至施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。
复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。
上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，其电路如图5（a）所示。这佯，只要电源Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。
按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的，其电路如图5（b）所示；而按键脉冲复位则是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的，
其电路如图5（c）所示：
（a）
上电复位（b）按键电平复位（c）按键脉冲复位
图5 复位电路
上述电路图中的电阻、电容参数适用于6MHz晶振，能保证复位信号高电平持续时间大于2个机器周期。
本系统的复位电路采用图5（b）上电复位方式。
STC89C52具体介绍如下：
①主电源引脚（2根）
VCC(Pin40)：电源输入，接＋5V电源
GND(Pin20)：接地线
②外接晶振引脚（2根）
XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端
XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端
③控制引脚（4根）
RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号
PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号
EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。
④可编程输入/输出引脚（32根）
STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。
PO口（Pin39～Pin32）：8位双向I/O口线，名称为P0.0～P0.7
P1口（Pin1～Pin8）：8位准双向I/O口线，名称为P1.0～P1.7
P2口（Pin21～Pin28）：8位准双向I/O口线，名称为P2.0～P2.7
P3口（Pin10～Pin17）：8位准双向I/O口线，名称为P3.0～P3.7
STC89C52主要功能如表二所示。
表2 STC89C52主要功能
主要功能特性
兼容MCS51指令系统8K可反复擦写Flash ROM
32个双向I/O口256x8bit内部RAM
3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz
2个串行中断可编程UART串行通道
2个外部中断源共6个中断源
2个读写中断口线3级加密位
低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能
2、电机及各芯片元器件的选择
（1）电机选择无刷直流电机
图6 无刷直流电机
无刷直流电机是同步电机的一种，也就是说电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数(P)影响： n=60* f / P。在转子极数固定情况下，改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。直流无刷电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器)，控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正，以期达到接近直流电机特性的方式。也就是说直流无刷电机能够在额定负载范围内当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速。
无刷直流电机的控制原理
要让电机转动起来，首先控制部就必须根据hall-sensor感应到的电机转子目前所在位置，然后依照定子绕线决定开启(或关闭)换流器 (inverter)中功率
晶体管的顺序，使电流依序流经电机线圈产生顺向(或逆向)旋转磁场，并与转子的磁铁相互作用，如此就能使电机顺时/逆时转动。当电机转子转动到hall-sensor感应出另一组信号的位置时，控制部又再开启下一组功率晶体管，如此循环电机就可以依同一方向继续转动直到控制部决定要电机转子停止则关闭功率晶体管(或只开下臂功率晶体管)；要电机转子反向则功率晶体管开启顺序相反。
（2）元器件选择
STC89C52单片机 1 个
11.0592MHZ晶振 1个
三极管 1个
排插 1个
1M电阻 1个
100Ω电阻 2个
220μF电容 1个
33pF电容 2个
红外发射管 1个
红外接受管 1个
无刷直流电机 1个
LED灯 24个
导线若干
板材若干
3、电路板的设计及制作：
电路板PCB图：
图7 电路板PCB图
四、电路板及各元器件的焊接与安装
1、电路板的焊接
所焊接的电路板正面如图8所示：
图8 电路板正面
图9 电路板焊接面
2、电机底座支架设计
图8 电机底座支架
并在电机轴上先套上一圈绝缘胶带，外部在套一个导电铜圈，再固定一枚别针制
成一个简单的电刷，如图9：
图9 电刷
3、电机和电路板安装组合
将电机底座和电路板安装组合在一起，如图10所示：
图10 电机电路板组合图
五、程序设计与调试
本系统的软件系统主要可分为主程序和定时器中断程序两大模块。在程序过程中，加入了抗干扰措施。下面对各个模块作介绍。
1、系统主程序设计
主程序的功能是完成系统的初始化，在显示时间之前，对系统是否停电状态进行检测；若停电，将系统进入低功耗状态，用电池电压维持单片机计时工作，但此时不显示时间，用节省用电；若不停电，则将时分发送显示。程序流程如图11所示
模拟时钟转动程序 一、课程设计的内容 能模拟机械钟表行走，还要准确利用数字显示日期和时间，在屏幕上显示一个活动时钟，按任意键时程序退出。 二、课程设计的要求与数据 １.进一步掌握和利用Ｃ语言进行课程设计的能力 ２.进一步理解和运用结构化程序设计的思想和方法 ３.初步掌握开发一个小型实用系统的基本方法 ４.学会调试一个较长程序的基本方法 ５.学会利用流程图和Ｎ－Ｓ图表示算法 ６.掌握书写程序设计开发文当的能力 三、课程设计应完成的工作 １、编写完成相应题目的程序 ２、编写课程设计报告，课程设计报告应该包含以下６部分 １）需求分析：包括设计题目、设计要求以及系统功能需求分析 ２）总体设计：包括系统总体设计框架和系统功能模块图 ３）详细设计：包括主要功能模块的算法设计思路以及对应的工作流程图 ４）调试分析过程描述：包括测试数据、测试输出结果以及对程序测试过程中存在问题进行思考（主要问题的出错现象、出错原因、 解决方法及其效果等，相应效果截图） ５）总结：课程设计完成了哪些主要功能，是否有扩展功能？还有哪些地方需要改进？课程设计的学习与体会？有哪些合理化建 议？ ６）附录：主要原程序代码含必要的注释 ３、答辩：在实验室建立程序运行环境，并在指导教师的监督下，独立解决问题，运行程序和回答教师的提问。 四、课程设计进程安排
五、应收集的资料及其主要参考文献 ［１］谭浩强．Ｃ程序设计（第三版）［Ｍ］北京：清华大学出版社，2005年9月 ［２］谭浩强．Ｃ程序设计题解与上机指导（第三版）［Ｍ］北京：清华大学出版社，2005年7月 ［３］夏宝岚张慕蓉夏耘.程序设计教程（第二版）[M]，上海：华东理工出版社，2003.1 ［４］陈锦昌赵明秀.C语言计算机绘图教程（第一版）[M]，广州:华南理工大 学出版社，1998.9 发出任务日期：2010年12月15日指导教师签名： 计划完成日期：2010年12月30日基层教学单位责任人签名： 主管院长签章： 目录 １.设计目的与要求 (5)
单片机课题结题分析报告课题名称：LED旋转时钟 二O一一年十二月
LED旋转时钟 【摘要】本实验利用单片机的特性，将各种廉价的原材料自制成可用于室内装饰和便利生活的LED 旋转时钟。其制作方法简单、整体结构紧凑、材料环保、成品便于移动、外形美观而且成本低廉。 【关键词】发光二极管单片机系统旋转视觉停留编码显示时间 一、课题背景： 课题构思背景 在课题构思初期，本组计划用51单片机来实现变色光纤花篮的控制（本组大二期间物理课题，计划将其改进）。之后通过查阅资料，本组认为制作旋转时钟与变色光纤花篮大体原理相同，但在技术知识上比变色光纤花篮更进一步，所以将课题目标定为“旋转时钟”。 课题技术背景 “单片机原理及应用”是我们大学本科学习期间的重要课程之一。它注重培养同学们的实践动手能力，使我们在自学与实际操作中将知识融汇贯通。单片机的应用大到卫星、导弹，小到洗衣机、微波炉，都有他们的踪影。 旋转时钟的主要特点就是结构新颖，效果奇特。加入了现代科技的元素，利用人眼的视觉暂留特性，用单片机作为主控芯片，采用电机带动发光二极管高速旋转，霍尔传感器进行定位，利用刷屏显示原理呈现时钟画面及DS18B20温度显示。造型及显示效果个性、新颖，解决了传统时钟结构单一，显示效果固定的缺陷，更好了满足了人们对美的追求。 现今人们家庭用的时钟主要还是传统意义上的时钟，固定的表盘与表针，显示效果单一，不能满足时钟不但用来看时间还是一件很好的装饰品的要求。随着科技的发展网络上出现了以DIY为主要形式的旋转时钟作品。 但是随着单片机技术、高亮发光二极管制造技术和高速稳定电机制造技术的发展，这种千奇百怪、创意无限的电子旋转时钟必将走进千家万户。 二、原理介绍 （一）、发光二极管发光原理 发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN 结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有
第1节引言 1.1 电子钟概述 目前市场上提供的无论是机械钟还是石英钟在晚上无照明的情况下都是不可见的。要知道当前的时间，必须先开灯，故较为不便。现在市场上也出现了一些电子钟，它以六只LED数码管来显示时分秒，违背了人们指针式的传统习惯与理念，而且这类电子钟一般是采用大型显示器件，适用于银行、车站等公共场所，且外观设计欠美观，很少进入百姓家庭。此外，无论是机械钟、石英钟还是电子钟，都存在着共同的问题：时间误差。针对以上存在的问题，我们设计了一款采用LED显示器件显示的电子时钟，解决了时钟存在的误差问题，并能在夜间不必其它照明就能看到时间，且以60只发光管实现秒显示，接近于传统的秒针来显示秒的形式，用户容易接受，而且美观大方。另加七只装饰用的LED灯，使整个时钟显的相当美观新颖，故还可作为室内装饰用。 1.2 设计任务 本次设计通过对一个实现定时、双时钟显示、闹钟、温度等功能的时间系统的设计，其中结合了数据转换显示、数码管显示、动态扫描、单片机定时中断等技术。系统由AT89C2051、LED数码管、按键、三极管、两片CD4017BE、CD4069BE、DS18B20、电阻等组成。能实现时钟时、分、秒的显示。也具有温度显示、时间设置、闹铃开和关设置、制式切换。文章后附有电路图、程序清单。 1.3 系统主要功能 电子钟的外观如图1所示。周边60只发光管顺时旋转来显示秒，中间四只LED 数码管用于显示时间，中下方的七只LED灯顺时旋转，供装饰用。其主要功能有： ①整点报时； ②四只LED数码管显示当前时分； ③每隔一秒钟周边的60只LED发光管旋转一格； ④当发生停电事件时，由后备电池供电，系统进入低功耗状态，所 有显示部件停止显示，这样即延长了电池的寿命，同时又保证CPU继续计数，不至于因停电而时钟停止运行。 ⑤当恢复供电后，系统自动恢复工作状态，不影响计时。
目录 第1节引言 (2) 1.1 电子钟概述 (2) 1.2 设计任务 (2) 1.3 系统主要功能 (3) 第2节电子钟硬件设计 (3) 2.1 系统的硬件构成及功能 (3) 2.2 AT89C2051单片机及其引脚说明 (4) 2.3 60秒旋转译码驱动原理 (6) 2.4 时分显示部件 (8) 第3节系统软件设计 (10) 3.1 系统主程序设计 (10) 3.2 定时计数中断程序设计及累计误差消除 (11) 3.3 定时计数中断程序设计 (12) 3.4 时间调整或定闹设置程序设计 (13) 第4节系统调试与测试结果分析 (14) 4.1 使用的仪器仪表 (14) 4.2 系统调试 (14) 4.3 测试结果 (14) 4.4 测试结果分析 (14) 4.5 系统误差处理 (15) 结束语 (15) 参考文献 (16) 附录 (17)
新颖60秒旋转电子钟 第1节引言 目前市场上提供的无论是机械钟还是石英钟在晚上无照明的情况下都是不可见的。现在市场上也出现了一些电子钟，它以六只数码管显示时分秒，与传统的以指针显示秒的方式不同，违背了人们传统的习惯与理念，而且这类电子钟一般是采用大型显示器件，且外观设计欠美观，很少进入百姓家庭。此外，无论是机械钟，电子钟还是石英钟，都存在共同的问题：时间误差。针对以上存在的问题，我们设计了一款采用LED显示器件显示的电子时钟，有效的克服了时钟存在的误差问题，并能在夜间不必其它照明就能看到时间，并且以60只发光二极管实现秒显示，并能发出嘀哒嘀哒声，用户容易接受，而且美观大方，更具实用性。 1.1 电子钟概述 新颖60秒旋转电子钟是本次的设计内容，它采用LED显示器件显示电子时钟，有效的克服了时钟存在的误差问题；它采用的数码管显示时间能在夜间不需要其它照明就能看到时间，而且在7点以前和21点以后数码显示管的亮度会变暗，整点报时也会消失，不仅实现节能，而且不会影响人们的休息；并具有一天两次闹铃的功能，可通过手工更改二次闹铃的时间，停闹无须手工操作；它以60只发光二极管实现秒显示，接看近于传统的秒针来显示秒的形式，利用蜂鸣器模拟秒针行走的嘀哒声。 1.2 设计任务 1．任务： 设计一款基于AT89C2051单片机的电子钟。 2．设计基本要求： （1）用4只LED数码管输出显示时和分。 （2）可通过按键设置闹钟功能，且停闹无须手工操作。 （3）可通过按键设置分校时。
POV即persistanc d of vision 利用单片机控制流水灯，通过流水灯移动以及人的视觉暂留效应产生各种图形或文字。效果如下图：
这张可以窥探其原理. 原理比较简单，使用单片机很容易实现，转帖旋转LED电子钟制作详细过程。 关于作者提出的两个难点，个人观点，供电科采用电机单独供电，单片机供电加装在旋转的电路板上。改进电路，使用电子钟芯片，加装备用电池，加装备用电池后也可以很容易解决调时问题。本人打算在次基础上改进一下进行制作，另作者提供的源程序没有任何注释，对与我们新手很不方便，随后我将在电路改进后写出有详细注释的程序，以方便更多人制作，敬请期待。 以下内容转自“艺新工作室”
在网上看到不少老外做的各种旋转ＬＥＤ显示屏，非常ＣＯＯＬ，我也动手用洞洞板试做了一个类似的显示屏，结果感觉还不错。于是再接再励继续努力，将作品进一步改进，完善后制成如今这个样子。 由于刚学51单片机，加上制作电路板软件也是从零开始，的确花了我不少的时间和精力。不过也就是在这艰难的独立制作中，真正学到了不少实在的东西。 本项目的关键是如何解决高速旋转的电路板如何供电，如何调时的问题。我采用电机电刷的原理，将旋转轴钻空，通过一只插头将电源的从反面引到前面的电路板上，而这个旋转的插头又与固定在背板上的两个铜片接触的。调时的问题有些困难，一是让电路板在旋转前与ＰＣ机相接，由电脑传送调时数据，这虽然可行但不方便。还有就是用遥控方法，但此方案在调试方面有很大的困难。 显示方式上，我采用平衡式的两排ＬＥＤ，这除了在旋转时能较好的保持平衡外，主要能利用两边交替显示方式，比单排要快一倍。 本装置不仅是一个时钟，它还可以动态显示汉字及图案，这就看如何发挥了。 其具体制作过程如下： 一。旋转电机的制作 从制作成本与方便考虑，选用旧电脑用的大软驱上的直流无刷电机，只是对局部进行改造。 就是这种古董软驱
标签： DIY基于51单片机的旋转LED数字电子钟(红外线遥控调时) 在网上看到不少老外做的各种旋转ＬＥＤ显示屏，非常ＣＯＯＬ，我也动手用洞洞板试做了一个类似的显示屏，结果感觉还不错。于是再接再励继续努力，将作品进一步改进，完善后制成如今这个样子。 由于刚学51单片机，加上制作电路板软件也是从零开始，的确花了我不少的时间和精力。不过也就是在这艰难的独立制作中，真正学到了不少实在的东西。 本项目的关键是如何解决高速旋转的电路板如何供电，如何调时的问题。我采用电机电刷的原理，将旋转轴钻空，通过一只插头将电源的从反面引到前面的电路板上，而这个旋转的插头又与固定在背板上的两个铜片接触的。调时的问题有些困难，一是让电路板在旋转前与ＰＣ机相接，由电脑传送调时数据，这虽然可行但不方便。还有就是用遥控方法，但此方案在调试方面有很大的困难。
显示方式上，我采用平衡式的两排ＬＥＤ，这除了在旋转时能较好的保持平衡外，主要能利用两边交替显示方式，比单排要快一倍。 本装置不仅是一个时钟，它还可以动态显示汉字及图案，这就看如何发挥了。 其具体制作过程如下： 一。旋转电机的制作 从制作成本与方便考虑，选用旧电脑用的大软驱上的直流无刷电机，只是对局部进行改造。 就是这种古董软驱
软驱上的直流无刷电机 拆开后的电机
仔细拆开直流电机，将带圆盘的铝轴从中开孔，让它刚好能插入一个插头。 将旋转轴加工成这样 装配好以后 按拆开时的顺序，反序将轴安装直流电机上。
电机装配完成后用两片铜片做的电刷
电刷装好后的侧面图将电路板上较突出的元件改焊在反面，
课程设计 课程名称高级语言程序课程设计题目名称模拟时钟转动程序 学生学院自动化学院 专业班级自动化06级(2 )班 学号 3106000858 学生姓名霍杰英 指导教师杨其宇 2007年6月18日
广东工业大学课程设计任务书 题目名称模拟时钟转动程序 学生学院自动化学院 专业班级自动化06级(2 )班 姓名霍杰英 学号3106000858 一、课程设计的内容要求：能模拟机械钟表行走，还要准确地利用数字显示日期和 时间，在屏幕上显示一个活动时钟，按任意键时程序退出。 二、课程设计的要求与数据 1、进一步掌握和利用C语言进行程设计的能力； 2、进一步理解和运用结构化程序设计的思想和方法； 3、初步掌握开发一个小型实用系统的基本方法； 4、学会调试一个较长程序的基本方法； 5、学会利用流程图或N-S图表示算法； 6、掌握书写程序设计开发文档的能力。 三、课程设计应完成的工作 1、编写完成相应题目的程序； 2、编写课程设计报告,课程设计报告的内容应包括以下6个部分： 1) 需求分析：包括设计题目、设计要求以及系统功能需求分析； 2) 总体设计：包括系统总体设计框架和系统功能模块图； 3) 详细设计：包括主要功能模块的算法设计思路以及对应的工作流程图； 4) 调试分析过程描述：包括测试数据、测试输出结果，以及对程序调试过程中存 在问题的思考（列出主要问题的出错现象、出错原因、解决方法及效果等，适当 的包含结果截图）； 5) 总结：课程设计完成了哪些功能，有没有什么扩展功能？还有哪些地方需要改 进？课程设计过程中的学习体会与收获、对本次课程设计的认识以及自己的建议 等内容； 6) 附录：主要源程序代码，含必要的注释。
单片机课程设计 题目：基于51单片机的旋转LED显示屏
前言 现在计算机系统已明显地朝巨型化、单片化、网络化三个方向发展。巨型化发展的目的在于不断提高计算机的运算速度和处理能力，以解决复杂系统计算和高速数据处理，比如系统仿真和模拟、实时运算和处理。单片化是把计算机系统尽可能集成在一块半导体芯片上，其目的在于计算机微型化和提高系统的可靠性，这种单片计算简称单片机。在这一个知识爆炸的新时代。新产品、新技术层出不穷，电子技术的发展更是日新月异。可以毫不夸张的说，电子技术的应用无处不在，电子技术正在不断地改变我们的生活，改变着我们的世界。近年来，随着电子产品的发展，人们对时钟的要求越来越高，而在对要求高之余，又要讲究有创意，新奇，所以在这个基础上设计一款既能满足人们的要求，又要有创意的显示装置是很有必要的，LED旋转屏在可以显示的基础上，又能够满足人们对事物要有创意的需求。这说明单片机应用在我国有着广阔的前景。对于从事自动控制的技术人员来讲，掌握单片机原理及其应用已经成为必不可少的学习任务。 单片机经过30多年的发展，已经形成一个规格齐全、品种繁多的大家族，用户有非常大的选择余地。下面为读者简单介绍目前市面上常见的主流单片机。 单片机的应用十分广泛，在工业控制领域、家电产品、智能化仪器仪表、计算机外部设备，特别是机电一体化产品中，都有重要的用途。其主要的用途可以分为以下方面。 显示：通过单片机控制发光二极管或是液晶，显示特定的图形和字符。 机电控制：用单片机控制机电产品做定时或定向的动作。 检测：通过单片机和传感器的联合使用，用来检测产品或者工况的意外发生。 通信：通过RS-232串行通信或者是USB通信，传输数据和信号。 科学计算：用来实现简单的算法。 那么单片机是不是解决上述应用的唯一选择呢？当然不是！目前，在自动控制中，一般有三种选择，分别是嵌入式微机、DSP和单片机。 单片机最明显的优点是价格便宜，从几元人民币到几十元人民币。这是因为这类芯片的生产量很大，技术也很成熟。 其次，单片机的体积也远小于其他两种方案。单片机本身一般用40引脚封
LED旋转时钟 【摘要】本实验利用单片机的特性，将各种廉价的原材料自制成可用于室内装饰和便利生活的LED旋转时钟。其制作方法简单、整体结构紧凑、材料环保、成品便于移动、外形美观而且成本低廉。 【关键词】发光二极管单片机系统旋转视觉停留编码显示时间 一、课题背景： 课题构思背景 在课题构思初期，本组计划用51单片机来实现变色光纤花篮的控制（本组大二期间物理课题，计划将其改进）。之后通过查阅资料，本组认为制作旋转时钟与变色光纤花篮大体原理相同，但在技术知识上比变色光纤花篮更进一步，所以将课题目标定为“旋转时钟”。 课题技术背景 “单片机原理及应用”是我们大学本科学习期间的重要课程之一。它注重培养同学们的实践动手能力，使我们在自学与实际操作中将知识融汇贯通。单片机的应用大到卫星、导弹，小到洗衣机、微波炉，都有他们的踪影。 旋转时钟的主要特点就是结构新颖，效果奇特。加入了现代科技的元素，利用人眼的视觉暂留特性，用单片机作为主控芯片，采用电机带动发光二极管高速旋转，霍尔传感器进行定位，利用刷屏显示原理呈现时钟画面及DS18B20温度显示。造型及显示效果个性、新颖，解决了传统时钟结构单一，显示效果固定的缺陷，更好了满足了人们对美的追求。 现今人们家庭用的时钟主要还是传统意义上的时钟，固定的表盘与表针，显示效果单一，不能满足时钟不但用来看时间还是一件很好的装饰品的要求。随着科技的发展网络上出现了以DIY为主要形式的旋转时钟作品。 但是随着单片机技术、高亮发光二极管制造技术和高速稳定电机制造技术的发展，这种千奇百怪、创意无限的电子旋转时钟必将走进千家万户。 二、原理介绍 （一）、发光二极管发光原理 发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN 结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。LED发光二极管内部结构如图1所示。
20XX年小学期单片机设计实验报告题目：基于PIC16F877单片机的LED旋转时钟 班级： 学号： 班内序号： 实验组号： 学生姓名： 指导教师：
基于PIC16F877单片机的LED旋转时钟 ――班 实验摘要 本次我们制作的基于PIC16F877单片机的LED旋转时钟是能够输入、显示时间的时钟。 结构新颖，效果奇特。加入了现代科技的元素，利用人眼的视觉暂留特性，解决了传统时钟 结构单一，显示效果固定的缺陷，更好了满足了人们对美的追求。 整个系统中，微控制器采用了Microchip公司的PIC16F877，软件设计中涉及PORTA 用作普通数字I/O脚控制按键输入，PORTB、PORTC控制灯的亮灭，PORTD向时钟芯片DS1302写入和读出时间。 概括来说，本实验就是用人眼的视觉暂留特性，用PIC16F877单片机作为主控芯片， 采用电机带动发光二极管高速旋转，利用频闪显示原理呈现时钟画面。 A b s t r a c t In this experiment, we made a LED rotating clock base on PIC16F877 MCU. It can input and show time. Its structure is novel and its effect is amazing. It’s full of modern technology element. With human eyes’ persistence of vision, it solves traditional clock’s structure and effect’s disadvantage, fits human pursue for beauty better. The system uses the production of the Microchip cord--PIC16F877. The design includes the drive of PORTA as general digital ports to input time, the drive of PORTB and PORTC to control the LED’s on, the drive of PORTD to write and read time on DS1302. In conclusion, with human eyes’ persistence of v ision, this experiment uses PIC16F877 MCU as master chip, uses motor to drive LED rotate at high speed, uses strobe display principle to show the clock. 关键字 单片机——microcontroller 芯片——CMOS chip LED旋转时钟-- LED rotating clock
东南大学 C语言课程设计报告 课程名称：计算机综合课程设计 学院：土木工程学院 设计题目：模拟时钟转动程序 级别：B级 学生姓名：韦信丞 学号：05114419 同组学生： 学号： 指导教师：郭恒宁 2015年9月 1 日 C语言课程设计任务书
模拟时钟转动程序 一、课程设计的内容 1、能模拟机械钟表行走 2、还要准确利用数字显示日期和时间 3、在屏幕上显示一个活动时钟 4、按任意键时程序退出。 二、课程设计应完成的工作 １、编写完成相应题目的程序 ２、编写课程设计报告，课程设计报告应该包含以下６部分 １）需求分析：包括设计题目、设计要求以及系统功能需求分析 ２）总体设计：包括系统总体设计框架和系统功能模块图 ３）详细设计：包括主要功能模块的算法设计思路以及对应的工作流程图 ４）调试分析过程描述：包括测试数据、测试输出结果以及对程序测试过程中存在问题进行思考（主要问题的出错现象、出错原因、 解决方法及其效果等，相应效果截图） ５）总结：课程设计完成了哪些主要功能，是否有扩展功能？还有哪些地方需要改进？课程设计的学习与体会？有哪些合理化建 议？ ６）附录：主要原程序代码含必要的注释 ３、答辩：在实验室建立程序运行环境，并在指导教师的监督下，独立解决问题，运行程序和回答教师的提问。 四、应收集的资料及其主要参考文献 ［１］谭浩强．Ｃ程序设计（第四版），北京：清华大学出版社，2010年6月［２］陈清华朱红 . C语言课程设计案例精选与编程指导（第一版），南京：东南大学出版社，2003年6月 ［３］顾小晶 . 实用C语言简明教程（第一版），北京：中国电力出版社，2003年9月
摘要 随着经济全球化的发展，推动生活节奏的加快，也给时间赋予了更重要的意义。基于方便人们更好的掌握时间，我设计出了这个小时钟。 本时钟是一个基于Java语言设计而成的一个小程序，目的是显示日期和时间，并且能调准时钟。整个程序从符合操作简便、界面友好、灵活使用的要求出发，完成调用、调整的全过程。 本课程设计报告介绍了时钟的构成，论述了目标功能模块；给出了时钟设计的步骤。要求学生能够全面、深入理解和熟练掌握所学内容，并能够用其分析、设计和解答类似问题；对此能够较好地理解和掌握，能够进行简单分析和判断；能编写出具有良好风格的程序；掌握JAVA程序设计的基本技能和面向对象的概念和方法；了解多线程、安全和网络等编程技术。同时培养学生进行分析问题、解决问题的能力；培养学生进行设计分析、设计方法、设计操作与测试、设计过程的观察、理解和归纳能力的提高。 关键字时钟,Java程序设计,面向对象,设计
目录 摘要..............................................................................................................................- 1 - 1前言..........................................................................................................................- 3 - 1.1 课程设计目的 ....................................................................................................- 3 - 1.2 课程设计的实验环境..........................................................................................- 3 - 1.3 课程设计的预备知识..........................................................................................- 3 - 1.4 课程设计要求 ....................................................................................................- 3 - 2 可行性分析................................................................................................................- 4 - 2.1 社会可行性........................................................................................................- 4 - 2.2 市场可行性........................................................................................................- 4 - 2.3 技术可行性........................................................................................................- 4 - 2.4 经济可行性........................................................................................................- 4 - 3 总体设计....................................................................................................................- 5 - 3.1开发平台 ............................................................................................................- 5 - 3.2时钟功能的概述..................................................................................................- 5 - 3.3时钟数字显示 .....................................................................................................- 5 - 3.3时钟指针显示 .....................................................................................................- 5 - 3.4时钟的设置.........................................................................................................- 5 - 4 代码设计....................................................................................................................- 6 - 4.1 部分源码............................................................................................................- 6 - 5 界面设计....................................................................................................................- 9 - 5.1课程设计主要内容 ..............................................................................................- 9 - 5.2概要设计 ............................................................................................................- 9 - 5.2.1自定义类说明...........................................................................................- 9 - 5.3表单设计 .......................................................................................................... - 10 - 5.4 界面展示.......................................................................................................... - 11 - 5.4.1日期的界面 ............................................................................................ - 11 - 5.4.2 部分代码 ............................................................................................... - 11 - 5.4.3 时间的界面............................................................................................ - 12 - 5.4.4 部分代码 ............................................................................................... - 12 - 5.4.5整体界面................................................................................................ - 14 - 6结束语....................................................................................................................... - 15 - 参考文献................................................................................................................ - 16 -
单片机课题结题分析报告 课题名称：LED旋转时钟 二O一一年十二月 LED旋转时钟 【摘要】本实验利用单片机的特性，将各种廉价的原材料自制成可用于室内装饰和便利生活的LED 旋转时钟。其制作方法简单、整体结构紧凑、材料环保、成品便于移动、外形美观而且成本低廉。 【关键词】发光二极管单片机系统旋转视觉停留编码显示时间 一、课题背景： 课题构思背景在课题构思初期，本组计划用51单片机来实现变色光纤花篮的控制（本组大二期间物理课题，计划将其改进）。之后通过查阅资料，本组认为制作旋转时钟与变色光纤花篮大体原理相同，但在技术知识上比变色光纤花篮更进一步，所以将课题目标定为“旋转时 钟”。 课题技术背景“单片机原理及应用”是我们大学本科学习期间的重要课程之一。它注重培养同学们的实践动手能力，使我们在自学与实际操作中将知识融汇贯通。单片机的应用大到卫星、导弹，小到洗衣机、微波炉，都有他们的踪影。旋转时钟的主要特点就是结构新颖，效果奇特。加入了现代科技的元素，利用人眼的视觉暂留特性，用单片机作为主控芯片，采用电机带动发光二极管高速旋转，霍尔传感器进行定位，利用刷屏显示原理呈现时钟画面及DS18B20温度显示。造型及显示效果个性、新颖，解决了传统时钟结构单一，显示效果固定的缺陷，更好了满足了人们对美的追求。现今人们家庭用的时钟主要还是传统意义上的时钟，固定的表盘与表针，显示效果单一，不能满足时钟不但用来看时间还是一件很好的装饰品的要求。随着科技的发展网络上出现了以DIY为主要形式的旋转时钟作品。但是随着单片机技术、高亮发光二极管制造技术和高速稳定电机制造技术的发展，这种千奇百怪、创意无限的 电子旋转时钟必将走进千家万户。 二、原理介绍 （一）、发光二极管发光原理 发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。LED发光二极 管内部结构如图1所示。
《高级语言》课程设计 课题名称模拟时钟转动程序 学院信息工程专业网络工程地点 D507 学生姓名钟都华学号 13046130 开课时间 2013 至 2014 学年第 2 学期 同组人李卓 成绩
一、课程设计的目的和要求 1.课程设计的目的 本程序旨在训练读者的基本编程能力，使读者熟悉C语言图形模式下的编程。本程序中涉及时间结构体、数组、绘图等方面的知识。通过本程序的训练，使读者能对C 语言有一个更深刻的了解，掌握利用C语言相关函数开发电子时钟的基本原理，为进一步开发出高质量的程序打下坚实的基础。 2.课程设计的要求 能模拟机械钟表行走；在屏幕上显示一个活动时钟；程序界面设计合理，色彩得体大方，显示正确；各指针运动规律正确；要准确的利用数字显示日期和时间并且可以根据用户的需求更改当前时间（指针式时钟与数字式时钟实现同步更改）；数字式时钟的时间显示与指针式时钟显示一致；可以通过上下键改变当前的时、分、秒；改的时间是小时、分钟、还是秒数；通过Tab键切换按Esc时程序退出。 二、设计 如下图，此电子时钟主要由以下4个功能模块组成。 1.界面显示模块 电子时钟界面显示在调用时钟运行处理之前完成，在这里主要调用了C语言图形系统函数和自负屏幕处理函数画出时钟程序的主界面。主界面包括类似Windows自带的电子时钟的界面和帮助界面两部冯。电子时钟界面包括一个模拟时钟运转的钟表和一个显示时间的数字钟表。在帮助界面中，主要包括一些按键的操作说明。 2.按键控制模块 按键控制模块主要完成两大部分功能。第一，读取用户按键的键值。第二，通过对键盘按键值得判断，执行相应的操作，如光标移动、修改时间。 3.时钟动画处理模块 在时钟动画处理模块中，它通过对相关条件的判断和时钟坐标值的计算，完成时、分、秒指针的擦除和重绘，以达到模拟时钟运转的功能。
2013年小学期单片机设计实验报告题目：基于PIC16F877单片机的LED旋转时钟 班级： 学号： 班序号： 实验组号： 学生： 指导教师：
基于PIC16F877单片机的LED旋转时钟 ――班 实验摘要 本次我们制作的基于PIC16F877单片机的LED旋转时钟是能够输入、显示时间的时钟。 结构新颖，效果奇特。加入了现代科技的元素，利用人眼的视觉暂留特性，解决了传统时钟 结构单一，显示效果固定的缺陷，更好了满足了人们对美的追求。 整个系统中，微控制器采用了Microchip公司的PIC16F877，软件设计中涉及PORTA用 作普通数字I/O脚控制按键输入，PORTB、PORTC控制灯的亮灭，PORTD向时钟芯片DS1302 写入和读出时间。 概括来说，本实验就是用人眼的视觉暂留特性，用PIC16F877单片机作为主控芯片，采 用电机带动发光二极管高速旋转，利用频闪显示原理呈现时钟画面。 A b s t r a c t In this experiment, we made a LED rotating clock base on PIC16F877 MCU. It can input and show time. Its structure is novel and it s effect is amazing. It’s full of modern technology element. With human eyes’ persistence of vision, it solves traditional clock’s structure and effect’s disadvantage, fits human pursue for beauty better. The system uses the production of the Microchip cord--PIC16F877. The design includes the drive of PORTA as general digital ports to input time, the drive of PORTB and PORTC to control the LED’s on, the drive of PORTD to write and read time on DS1302. In conclusion, with human eyes’ persistence of visi on, this experiment uses PIC16F877 MCU as master chip, uses motor to drive LED rotate at high speed, uses strobe display principle to show the clock. 关键字 单片机——microcontroller 芯片——CMOS chip LED旋转时钟-- LED rotating clock
基于单片机的贴片LED旋转屏数字钟设计与制作 基于单片机的贴片LED旋转屏数字钟 设计与制作 1 总体方案设计 1.1 系统框图 按照设计要求，本贴片LED旋转屏数字钟需要由单片机STC89C52RC、LED流水灯、同步光电门、接收电路、电源等组成。如图1.1所示 图1.1 系统框图 1.2 系统功能介绍 数字钟由一排LED流水灯通过旋转显示时间，然而显示中文，至少需要一个12X16的点阵，这意味至少需要12个LED。以此类推，点阵的垂直分辨率越高。所需的LED 数目就越多，受I/O口等因素的限制，故采用12个LED是最佳选择，这样恰好占用2组I/O口。12个LED通过旋转能形成超过12X100分辨率的点阵，显示ASCII码时用5X8点阵，只使用其中的8个LED，显示汉字用12X16点阵，所有LED全部使用（如图1.2）。 1
广东技术师范学院天河学院毕业设计（论文） 2 图1.2 LED流水灯 其主要功能有：闹钟功能，可设置在任何时间的闹钟；12只LED通过旋转显示当 前时分秒，星期；显示中英文，图案，数字（因垂直分辨率不够多，只可显示普通的小图标，如：显示开闹钟的符号和静音符号）； 1.3 计时控制方案 利用单片机内部的定时器/计数器进行定时，配合软件延时实现到计时。该方案节省硬件成本，这使我在定时器/计数器的使用、中断及程序设计方面得到锻炼与提高。 1.4 显示控制方案 普通的LED点阵屏，以16X16点阵为例，显示字符时进行快速行扫描或列扫描，利用视觉残留而形成文字，扫描显示的一个特点就是任何时刻只有一列LED发光，从左边起，控制每一列的位选端，依次从首列逐列显示到末列。旋转LED点阵屏充分利用这个特点，只采用一列LED，通过旋转改变LED的位置来模拟点阵的列扫描，而在电路上，LED旋转屏与流水灯十分相似。 LED旋转形成了一个等效点阵，控制方法与点阵十分相似。LED旋转屏主要有2种，一种是平面型，另一种是圆柱型；平面型显示时会使字符变形，且显示的字符不是立体的，不符合设计要求，而圆柱型则没有这些问题，故本次设计是采用圆柱型的LED旋转屏。 1.5 遥控控制方案 LED旋转屏显示时是无法使用按键对单片机进行控制的，需要控制功能时，只能采用遥控，无线遥控效果不错，但红外遥控会简单很多，而且可以采用市场上容易买到的成品遥控器，而省去制作控制器的麻烦，故本次设计采用红外遥控，遥控器为5Y-29遥控器，接收端为一体化红外接收头VS1838b捕捉空间的红外信号，占用单片机的外部中断1进行红外解码。如图1.3所示