電工電子課程設計---自動滾動廣告機設計

1、<p><b>　　課 程 設 計</b></p><p>　　題目_____自 動 滾 動 廣 告 機 設 計</p><p>　　姓 名 學 號 </p><p>　　系（院）電子電氣工程學院 班 級 </p><

2、p>　　指導教師________ 職 稱_________</p><p>　　二O一二年 三 月 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　第一章 引言2</b>&l

3、t;/p><p><b>　　1.1前言2</b></p><p>　　1.2國內外狀況2</p><p>　　1.3自動滾動廣告機簡介2</p><p>　　1.4自動滾動廣告機的前景3</p><p>　　1.5 論文研究的主要內容3</p><p>　　第二章

4、自動滾動廣告機設計4</p><p>　　2.1設計原理及總體結構4</p><p><b>　　2.2硬件設計5</b></p><p>　　2.2.1總電路圖5</p><p>　　2.2.2電源及穩(wěn)壓模塊6</p><p>　　2.2.3電機模塊7</p><

5、p>　　2.2.4所用全部硬件資源.................................. 7</p><p>　　2.3 P89V51RB2單片機8</p><p>　　2.3.1 P89V51RB2單片機功能框圖與引腳配置9</p><p>　　2 3.2 引腳配置10</p><p>　　2.3.3

6、P89V51RB2單片機的特性10</p><p>　　2.4軟件設計13</p><p>　　2.4.1流程圖14</p><p>　　2.4.2電路示意圖………………………………………………………… 15</p><p>　　2.4.3 源程序 ………………………………………………………… 16</p><p

7、><b>　　結束語20</b></p><p><b>　　參考文獻21</b></p><p><b>　　致 謝22</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　廣告是商品生產者、經營者和消費者之間溝通信息的重

8、要手段，或企業(yè)占領市場、推銷產品、提供勞務的重要形式。論文采用ATmega16單片機作為自動滾動廣告機的控制核心，通過電源及穩(wěn)壓模塊、主控模塊、電機驅動模塊、電機模塊的選用，利用ATmega16控制電機驅動芯片L298N，使之輸出正轉——停止——正轉——停止的信號（輸出電壓12V），使電機遵從上述動作并最終使廣告片隨之轉動，完成對自動滾動廣告機的設計。自動滾動廣告機的出現(xiàn)使有限的平面廣告資源得到了成倍的提升并大大降低了廣告主廣告投放成本

9、，多樣化、實時化的發(fā)布模式以及智能化、人性化的管理平臺，將給這一新興產業(yè)注入革命性的燃料，推動廣告行業(yè)向著新的高度前進。</p><p>　　關鍵詞：單片機 電源 電機 定時器 </p><p><b>　　第一章 引言</b></p><p><b>　　1.1前言</b></p><p>&

10、lt;b>　　什么是廣告：</b></p><p>　　廣告是為了某種特定的需要，通過一定形式的媒體，并消耗一定的費用，公開而廣泛地向公眾傳遞信息的宣傳手段。隨著我國經濟持續(xù)高速增長、市場競爭日益擴張、競爭不斷升級、商戰(zhàn)已開始進入“智”戰(zhàn)時期，廣告也從以前的所謂“媒體大戰(zhàn)”、“投入大戰(zhàn)”上升到廣告創(chuàng)意的競爭。它是商品生產者、經營者和消費者之間溝通信息的重要手段，或企業(yè)占領市場、推銷產品、提供勞務

11、的重要形式。</p><p>　　1.2國內外狀況 </p><p>　　改革開放三十年以來，伴隨著經濟的快速發(fā)展，市場競爭越來越激烈，各種新產品新技術不斷涌現(xiàn)，行業(yè)內以及行業(yè)間的競爭趨向白熱化，往日“酒香不怕巷子深”的狀況以徹底不復存在。隨著我國經濟持續(xù)高速增長、市場競爭日益擴張、競爭不斷升級、商戰(zhàn)已開始進入“智”戰(zhàn)時期，廣告也從以前的所謂“媒體大戰(zhàn)”、“投入大戰(zhàn)”上升到廣告創(chuàng)意的競爭

12、。它是商品生產者、經營者和消費者之間溝通信息的重要手段，或企業(yè)占領市場、推銷產品、提供勞務的重要形式，這樣廣告的作用就普遍得到各大公司團體的重視，廣告宣傳支出不斷加大。</p><p>　　1.3自動滾動廣告機簡介</p><p>　　自動廣告機是利用標準液晶顯示器、液晶電視機，通過聯(lián)網和多媒體系統(tǒng)控制等方式實現(xiàn)信息顯示和視頻廣告播放的新一代智能設備。</p><p&g

13、t;　　滾動廣告機是向人們提供廣告信息的一種手段。多畫面滾動廣告機，是一種能全面展示企業(yè)產品和企業(yè)形象的新媒體，該項目產品將單片機技術和機械結構融為一體，具有動靜結合、自動定時定格、自動往復播放、廣告畫面變化生動并具備普通靜態(tài)平面廣告色彩豐富，畫面清晰的優(yōu)點。</p><p>　　1.4自動滾動廣告機的前景</p><p>　　提到信息媒體，大多數(shù)人直接想到的就是報刊、廣播、電視、或者互聯(lián)

14、網。但是今天的信息發(fā)布者已經不滿足于這些受眾廣泛卻沒有針對性的傳統(tǒng)信息渠</p><p>　　道。信息媒體市場正在由大眾行銷轉向分眾行銷。在產品與消費者不斷被細分化的時代，傳統(tǒng)媒體的局限性是無法有效地區(qū)分產品的目標受眾群。</p><p>　　技術革新推動產業(yè)發(fā)展。為了更好地發(fā)掘市場潛力，以數(shù)字化、網絡化的播放系統(tǒng)取代現(xiàn)行的廣告機本地播放方式將是樓宇電視廣告行業(yè)發(fā)展不可阻擋的趨勢。多樣化、

15、實時化的發(fā)布模式以及智能化、人性化的管理平臺，將給這一新興產業(yè)注入革命性的燃料，推動廣告行業(yè)向著新的高度前進。</p><p>　　1.5 論文研究的主要內容</p><p>　　論文研究涉及到硬件部分和軟件部分。硬件方面有廣告機框架、電源及穩(wěn)壓模塊、主控模塊、電機驅動模塊、電機模塊組成。軟件方面用C語言編程了P89LV51RD2BN定時器系統(tǒng)。</p><p>　

16、　第二章 自動滾動廣告機設計</p><p>　　2.1設計原理及總體結構</p><p>　　用P89LV51RD2BN單片機作為自動滾動廣告機的控制核心，通過定時器T0精確定時一秒，實現(xiàn)一個和真實時間同步的系統(tǒng)時鐘，利用P89LV51RD2B控制電機驅動芯片ULN2003使之輸出信號，使電機遵從上述動作,并最終通過皮帶連接滑輪使廣告片隨之轉動。</p><p>

17、　　另外，還有利用四位七段數(shù)碼管顯示時間。</p><p>　　總體平面示意圖如下圖2.1所示</p><p>　　圖2.1 總體平面示意圖</p><p>　　根據(jù)設計要求，我們的自動滾動廣告機主要由五個模塊構成：廣告機框架、電源及穩(wěn)壓模塊、主控模塊、電機驅動模塊、電機模塊組成。</p><p>　　整個硬件電路設計的總體結構框圖可由下圖2

18、.2表示：</p><p>　　圖2.2 硬件設計</p><p><b>　　2.2硬件設計</b></p><p><b>　　2.2.1總電路圖</b></p><p>　　圖2.3 總體電路示意圖</p><p>　　2.2.2電源及穩(wěn)壓模塊</p>

19、<p>　　方案一：采用交流電經直流穩(wěn)壓處理后供電 采用交流電提供直流穩(wěn)壓電源，電流驅動能力及電壓穩(wěn)定性最好，且負載對電源影響也最小。</p><p>　　方案二：采用蓄電池供電 蓄電池具有較強的電流驅動能力和較好的電壓穩(wěn)定性能，且成本低廉?？刹捎眯铍姵亟?812芯片穩(wěn)壓后給電機供電，再經過降壓接7805芯片給單片機及其他邏輯單元供電。方案三：采用干電池組進行供電，占空間小，移動性好 。<

20、;/p><p>　　由于實際情況下廣告機需長時間運轉，時間久了，耗電量必然很大，經常換電池很麻煩，故選擇方案一。</p><p>　　2.2.3 電機模塊</p><p>　　方案1：采用步進電機作為該系統(tǒng)的驅動電機。使用步進電機控制精度較高，但難度較大，在廣告機的控制過程中，減速電機完全滿足要求，沒必要額外增加難度。</p><p>　　方案2

21、：采用直流減速電機。直流減速電機轉動力矩大，體積小，重量輕，裝配簡單，使用方便。由于其內部由高速電動機提供原始動力，帶動變速（減速）齒輪組，可以產生較大扭力。</p><p><b>　　技術參數(shù)：</b></p><p>　　供電電壓：12V直流電；</p><p>　　VCC: 12V經過穩(wěn)壓器7805降壓得到；</p>&l

22、t;p>　　8550和8050兩個不同PN結的三極管在這里既起到放大作用（二級放大），又作為開關用；</p><p>　　IN4007: 續(xù)流二極管，在直流減速電機突然上電（或斷電）時保護電機線圈不被燒壞；</p><p>　　471uf和104電容： 第一，作為濾波電容； 第二，470uf高值電容在此主要起到儲能作用，在普通電池電壓不穩(wěn)定時，及時穩(wěn)住電壓，使得電路保持比較可靠的12

23、V穩(wěn)定電壓。</p><p>　　圖2.４直流減速電機驅動原理圖</p><p>　　2.2.4所用全部硬件資源</p><p>　?。?）easyAVR開發(fā)板（2）簡版JTAG仿真器（程序的下載和仿真） （3）P89LV51RD2BN單片機1片 （4）ULN2003電機驅動芯片1片</p><p><b>　　（5）步進電機

24、</b></p><p>　?。?）硬紙板、三合板</p><p><b>　?。?）鐵釘</b></p><p>　　（8）PNP三極管二個 （9）電源一個（10）導線2米左右 </p><p>　　2.3 P89V51RB2單片機</p><p>　　P89V51RB2單片

25、機：</p><p>　　P89V51RB2型單片機概述</p><p>　　P89V51RB2/RC2/RD2是一款80C51微控制器，包含16/32/64kB Flash和1024字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM?！　89V51RB2/RC2/RD2的典型特性是它的X2方式選項。利用該特性，設計工程師可使應用程序以傳統(tǒng)的80C51時鐘頻率（每個機器周期包含12個時鐘）或X2方式（每個機器周期包含6

26、個時鐘）的時鐘頻率運行，選擇X2方式可在相同時鐘頻率下獲得2倍的吞吐量。從該特性獲益的另一種方法是將時鐘頻率減半而保持特性不變，這樣可以極大地降低電磁干擾(EMI)?！　lash程序存儲器支持并行和串行在系統(tǒng)編程（ISP）。并行編程方式提供了高速的分組編程（頁編程）方式，可節(jié)省編程成本和上市時間?！　SP允許在軟件控制下對成品中的器件進行重復編程。應用固件的產生/更新能力實現(xiàn)了ISP的大范圍應用。P89V51RB2/RC2/R

27、D2也可采用在應用中編程（IAP），允許隨時對Flash程序存儲器重新配置，即使是應用程序正在運行也不例外。</p><p>　　2.3.1 P89V51RB2單片機功能框圖與引腳配置</p><p><b>　　功能框圖 </b></p><p><b>　　圖２.５</b></p><p>　

28、　2 3.2 引腳配置</p><p>　　圖2.6 P89V51RB2單片機引腳</p><p>　　2.3.3 P89V51RB2單片機的特性</p><p>　　*80C51核心處理單元；</p><p>　　*5V的工作電壓，操作頻率為0~40MHZ；</p><p>　　*具有ISP（在系統(tǒng)編程）和IAP（在

29、應用中編程功能；</p><p>　　*通過軟件或ISP選擇支持12時鐘（默認）或6時鐘的工作模式；</p><p>　　*SPI（串行外圍接口）和增強型UART；</p><p>　　*PCA（可控編程計數(shù)器陣列），具有PWM和捕獲/比較功能；</p><p>　　*4個8位I/O口，含有3個高電流PI口（每個I/O的電流為16mA）;&l

30、t;/p><p>　　*3個16位定時器/計數(shù)器；</p><p>　　*可編程看門狗定時器（WDT）；</p><p>　　*2個DPIR寄存器；</p><p>　　*低EMI方式（ALE禁能）；</p><p>　　*兼容TTL和COMS邏輯電平；</p><p>　　*掉電檢測及底功耗模式；

31、</p><p>　　2.7 電機驅動電路</p><p>　　ULN2003 簡介</p><p>　　高耐壓、大電流達林頓管IC—ULN2003 </p><p><b>　　圖2.8</b></p><p><b>　　概述與特點 </b></p><

32、;p>　　ULN2003 是高耐壓、大電流達林頓陳列，由七個硅NPN 達林頓管組成。 </p><p>　　該電路的特點如下： </p><p>　　ULN2003 的每一對達林頓都串聯(lián)一個2.7K 的基極電阻,在5V 的工作電壓下它能與TTL 和CMOS 電路 </p><p>　　直接相連，可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。 </p&g

33、t;<p>　　ULN2003 工作電壓高，工作電流大，灌電流可達500mA，并且能夠在關態(tài)時承受50V 的電壓，輸出還 </p><p>　　可以在高負載電流并行運行。 </p><p>　　ULN2003 采用DIP—16 或SOP—16 塑料封裝。 </p><p><b>　　方框圖 </b></p><

34、;p><b>　　封裝外形圖 </b></p><p><b>　　封裝外形圖</b></p><p><b>　　圖２.９</b></p><p>　　ULN2003內部還集成了一個消線圈反電動勢的二極管，可用來驅動繼電器。它是雙列16腳封裝,NPN晶體管矩陣,最大驅動電壓=50V,電流=50

35、0mA,輸入電壓=5V,適用于TTL COMS,由達林頓管組成驅動電路。 ULN是集成達林頓管IC,內部還集成了一個消線圈反電動勢的二極管,它的輸出端允許通過電流為200mA，飽和壓降VCE 約1V左右，耐壓BVCEO 約為36V。用戶輸出口的外接負載可根據(jù)以上參數(shù)估算。采用集電極開路輸出，輸出電流大，故可直接驅動繼電器或固體繼電器，也可直接驅動低壓燈泡。通常單片機驅動ULN2003時，上拉2K的電阻較為合適，同時，COM引腳應該懸空或

36、接電源。 </p><p>　　ULN2003是一個非門電路，包含7個單元，單獨每個單元驅動電流最大可達350mA，9腳可以懸空。 </p><p>　　比如1腳輸入，16腳輸出，你的負載接在VCC與16腳之間，不用9腳。 </p><p><b>　　作用</b></p><p>　　ULN2003是大電流驅動陣列,多

37、用于單片機、智能儀表、PLC、數(shù)字量輸出卡等控制電路中?？芍苯域寗永^電器等負載。 </p><p>　　輸入5VTTL電平，輸出可達500mA/50V。 </p><p>　　ULN2003是高耐壓、大電流達林頓陳列,由七個硅NPN達林頓管組成。 該電路的特點如下: ULN2003的每一對達林頓都串聯(lián)一個2.7K的基極電阻,在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路 直接相連,可以直接處

38、理原先需要標準邏輯緩沖器。 </p><p>　　ULN2003 是高壓大電流達林頓晶體管陣列系列產品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負載能力強等特點,適應于各類要求高速大功率驅動的系統(tǒng)。</p><p><b>　　2.4軟件設計 </b></p><p>　　本論文通過P89LV51RD2BN單片機的C語言編譯器編制了ULN20

39、03電機驅動芯片的相關程序，使得減速電機按照預定的方案運行，再通過皮帶帶動滑輪使得廣告片轉換畫面，從而完成了自動廣告機的設計。</p><p>　　其軟件設計原理：通過定時器T0精確定時1s，當定時器開始計時后，程序經過初始化，通過ULN2003芯片輸入信號電動機開始運轉，再到經過電動機的加速、減速后到達可以顯示廣告片1的位置后，電動機停止，顯示畫面1，經過3s延長后，再次輸入電動機正傳信號，使電動機再次運轉，經

40、過電動機的加速、減速后到達可以顯示廣告片2的位置后，電動機停止，顯示畫面2，如果需要再顯示更多的畫面，重復上述過程，直到計數(shù)器斷開計時，系統(tǒng)沒有信號輸入為止。</p><p>　　2.4.1流程圖如下</p><p><b>　　2.10流程圖</b></p><p>　　2.4.2 電路示意圖</p><p><

41、b>　　圖２.１１</b></p><p><b>　　2.4.3源程序</b></p><p>　　//ICC-AVR application builder :</p><p>　　// Target : M16</p><p>　　#include<iom16v.h> </p&g

42、t;<p>　　#include<math.h> </p><p>　　#define uchar unsigned char </p><p>　　#define uint unsigned int </p><p>　　sbit en1=P3^0; /* ULN2003的Enable A */ </p><p>

43、　　sbit s1=P3^2; /* ULN2003的Input 1 */ </p><p>　　sbit s2=P3^3; /* ULN2003的Input 2 */ </p><p>　　uchar t=0; /* 中斷計數(shù)器 */ </p><p>　　uchar m1=0; /* 電機1速度值 */ </p><p>　　uchar

44、tmp1; /* 電機當前速度值 */ </p><p>　　/* 電機控制函數(shù) index-電機號(1); speed-電機速度(0—100) */ </p><p>　　void motor(uchar index, char speed) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if(spe

45、ed>=0 && speed<=100) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if(index==1) /* 電機1的處理 */ </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　m1=abs(speed); /* 取速度的絕對值

46、 */ </p><p>　　if(speed>0) /* 速度值為正正轉 */ </p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　s1=1; </b></p><p><b>　　s2=0; </b></p><p><

47、;b>　　} </b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　void delay(uint j) /* 簡易延時函數(shù) */ </p>&

48、lt;p><b>　　{ </b></p><p>　　for(j;j>0;j--); </p><p><b>　　} </b></p><p>　　void main() </p><p><b>　　{ </b></p><p><

49、;b>　　uchar i; </b></p><p>　　TMOD=0x02; /* 設定T0的工作模式為2 */ </p><p>　　TH0=0x9B; /* 裝入定時器的初值 */ </p><p>　　TL0=0x9B; </p><p>　　EA=1; /* 開中斷 */ </p><p>

50、　　ET0=1; /* 定時器0允許中斷 */ </p><p>　　TR0=1; /* 啟動定時器0 */ </p><p>　　while(1) /* 電機實際控制演示 */ </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　for(i=0;i<=100;i++) /* 正轉加速 */ </

51、p><p><b>　　{ </b></p><p>　　motor(1,i); </p><p>　　delay(x); </p><p><b>　　} </b></p><p>　　for(i=100;i>0;i--) /* 正轉減速 */ </p>&

52、lt;p><b>　　{ </b></p><p>　　motor_stop(); //停止</p><p>　　delay(3); </p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　whil

53、e(2) /* 電機實際控制演示 */ </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　for(i=0;i<=100;i++) /* 正轉加速 */ </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　motor(2,i); </p><p>

54、;　　delay(y); </p><p><b>　　} </b></p><p>　　for(i=100;i>0;i--) /* 正轉減速 */ </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　motor_stop(); //停止</p><p>　

55、　delay(3); </p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　if </b></p><p>　　while(1) /* 電機實際控制演示 */ </p><p><b>

56、;　　{ </b></p><p>　　for(i=0;i<=100;i++) /* 正轉加速 */ </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　motor(1,i); </p><p>　　delay(z); </p><p><b>　　} &l

57、t;/b></p><p>　　for(i=100;i>0;i--) /* 正轉減速 */ </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　motor_stop(); //停止</p><p>　　delay(3); </p><p><b>　　} <

58、/b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　void timer0() interrupt 1 /* T0中斷服務程序 */ </p><

59、p><b>　　{ </b></p><p>　　if(t==0) /* 1個PWM周期完成后才會接受新數(shù)值 */ </p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　tmp1=m1; </b></p><p><b>　　} </b&

60、gt;</p><p>　　if(t<tmp1) en1=1; else en1=0; /* 產生電機1的PWM信號 */ t++; </p><p>　　if(t>=100) t=0; /* 1個PWM信號由100次中斷產生 */ </p><p><b>　　}</b></p><p><b>

61、;　　結束語</b></p><p>　　本論文用P89LV51RD2BN單片機作為自動滾動廣告機的控制核心，通過定時器T0精確定時一秒，利用P89LV51RD2BN控制電機驅動芯片ULN2003，使之輸出正轉——停止——正轉——停止的信號，使電機遵從上述動作,并最終通過皮帶連接滑輪使廣告片隨之轉動。完成了自動滾動廣告機的制作。通過實際的應運單片機的相關知識，C語言編程能力的應用，對動手能力，抽象思維

62、能力甚至人際交往能力都是一次考驗同時也是鍛煉。使我更清楚的認識到自己的知識儲備還遠不夠達到實際問題的水平，應繼續(xù)學習。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 劉德營，張志霞，龔麗農，李志偉.單片機原理及接口技術 [M] .北京:中國水利水電出版社，2006</p><p>　　[2] 黃堅.自動控制原理及

63、其應用 [M].北京：高等教育出版社,2004</p><p>　　[3] 黃雙成. 高專電氣自動化技術專業(yè)規(guī)劃教材 單片機應用技術[M].北京：中國電力出版社,2005</p><p>　　[4] 杜樹春.單片機應用系統(tǒng)開發(fā)實例詳解（附光膍）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[5] 繼強, 邢春香.【正版】單片機應用設計培訓教

64、程（實踐篇）[M].北京：北京航空航天大學出版社，2008</p><p>　　[6] 楊路明.C語言程序設計教程 [M].北京：北京郵電大學出版社，2007</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在本文完稿之際，我要衷心感謝我的指導老師樊曉克老師，在論文成稿期間，無論在選題上，還是資料的應用上，樊老師都給予我耐心

65、細致的教導，在論文研究及撰寫過程中，樊老師提出了許多寶貴意見，我學到了許多課外的知識，使我的綜合能力得到了提升。老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，一絲不茍的敬業(yè)精神，誨人不倦的高尚師德，為我樹立了做人、做事的楷模，對我今后的人生之旅將產生深遠的影響。</p><p>　　在此，向大學三年在各方面給予我?guī)椭慕處?、同學表示衷心的感謝。論文中的很多材料取于相關書籍和互聯(lián)網，也向相關資料的作者表示衷心的感謝。由于我的能力有限，所以疏