内容发布更新时间 : 2024/5/18 9:10:04星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

摘要

系统由红外接收及按键电路、霍尔检测电路、光敏自控电路、16个LED线阵显示电路四个电路模块组成。采用AT89S52单片机为核心，对红外接收传感器及霍尔检测电路进行采集，并控制自检及16个LED线阵图文显示工作。由光敏电阻及UA741构成的光敏自控电路，可以通过环境光线改变输出电压，实现16个LED线阵显示电路亮暗调节。

Abstract

The system consists of infrared receiving and key circuit, hall detection circuit, photosensitive control circuit, 16 LED graphic display circuit, motor drive circuit five circuit modules. Using AT89S52 SCM as the core, the infrared receiving sensor and hall detection circuit for acquisition, and control self-inspection and 16 LED by a display work. The photosensitive resistance UA741 and a photosensitive control circuit, can through the environment light change the wave to control the output waveform, realize 16 LED graphic display circuit light and dark regulation.

一、系统方案论证与比较

1．主控电路选择

方案一:由FPGA构成主控电路,系统板体积小，运算速度快,稳定性强,而且功能强大,可以提供丰富的逻辑单元和I/O口资源，但是成本较高，不符合节能、环保的要求。

方案二:采用AT89S52单片机构成的主控电路，支持ISP下载技术，控制操作简单，价格低廉，通用性强。

经比较分析，考虑到传统的51单片机就可以满足题目的需要，而且价格低廉，性价比高，因此选择方案二。

2．亮度自动调电路选择

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，从而可以达到亮暗调节。但是电路不稳定，性价比差此方案故不采取。

方案二：由光敏电阻与NE555构成亮度调节电路。用EN555、电容、电位器组成振荡电路产生稳定的PWM波输出。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。

方案三：采用UA741与光敏电阻搭建电路，组成负反馈放大电路输出。而光敏电阻的变化引起输出电压的变化，从而改变显示亮度，实现亮度随外界环境变化而自动调节。

经比较分析，方案三电路稳定、且易于控制，因此选定此方案作为环境亮度变化调节电路。

3.标杆检测电路选择

方案一：采用光敏电阻构成的光电检测电路。光敏电阻通过感应光线强度而改变自身阻值，容易受环境光线强弱的影响和周围物体移动的干扰，工作不稳定。而且在电路后级还需要加上比较电路，使得电路复杂，成本较高。

方案二：采用霍尔传感器A44E构成的检测电路。霍尔开关具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点，所以能够在各类恶劣环境下可靠的工作，而且成本低，电路简单，工作稳定。

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经比较分析，选取方案二来实现移动物体的检测功能。 4.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：运用交流电机带动旋转平台，交流电机具有调速性能好、易于控制、无需驱动电路、载重能力强等优点。

经比较分析，由于步进电机转速不易调整，而交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，所以我们选择交流电机带动旋转平台，故选择方案二。

二、电路理论分析与计算

1. 线状点阵LED驱动参数分析与计算

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，

经计算采用

电阻与LED串联即可。

，

，

可求得限流电阻：

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。

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

很好的地显示秒表计时。

4. 显示亮度自动调节分析与计算

采用UA741与光敏电阻搭建电路。组成负反馈放大电路输出。而光敏电阻

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的变化引起输出电压的变化，从而改变显示亮度，实现亮度随外界环境变化而自动调节。

光敏电阻的变化引起输出电压的变化，从而改变显示亮度,即电流控制。控制电流大小计算如下：

三、电路模块的设计与分析

1．系统设计分析

系统由红外接收及按键电路、霍尔检测电路、光敏自控电路、16个LED线阵显示电路四个电路模块组成。首先，通过红外遥控发送指令数据给单片机AT89S52，使单片机输出自检指令。16个LED线阵显示电路逐盏点亮。红外遥控发送图文显示指令时，16个LED线阵显示电路显示图文。红外遥控发送秒表指令，16个LED线阵显示电路以秒表以标志杆为起始标志，秒针随时间动态旋转，旋转一周的时长为60±1秒。系统框图如图A-3-1所示。

图A-3-1 系统总体框图

2．单片机主控电路

主控电路是以单片机最小系统为核心控制，电路如图A-3-2所示。单片机I/O口对红外遥控进行指令采集，以判断红外遥控输入信息；P0、P2口则用于传输显示数据，使16个LED线阵显示电路实时显示工作状态。

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