復(fù)位電路 - 基于AVR的LED旋轉(zhuǎn)屏設(shè)計(jì)

　　復(fù)位電路的設(shè)計(jì)如圖2中區(qū)域①所示。ATmega16L已經(jīng)內(nèi)置了上電復(fù)位設(shè)計(jì)，并且在熔絲位里，可以控制復(fù)位時(shí)的額外時(shí)間，故AVR外部的上電復(fù)位電路可以設(shè)計(jì)得很簡(jiǎn)單：直接接一只10 kΩ電阻(R17)到Vcc即可。為了可靠，再加上一只0.1μF的電容(C1)以消除干擾和雜波。圖中D17(IN4148)的作用有兩個(gè)：一是將復(fù)位輸入的最高電壓鉗在Vcc+0.5 V左右;二是在系統(tǒng)斷電時(shí)，將R17(10 kΩ)電阻短路，使C1快速放電，讓下一次來(lái)電時(shí)，能產(chǎn)生有效的復(fù)位。當(dāng)AVR處于工作狀態(tài)時(shí)，按下開關(guān)S1，復(fù)位腳RESET變成低電平，觸發(fā)AVR芯片復(fù)位。

　　1.1.2 時(shí)鐘電路

　　時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)如圖2中區(qū)域②所示。內(nèi)置了RC振蕩電路，并可產(chǎn)生1 MHz，2 MHz，4 MHz，8 MHz的振蕩頻率。但是當(dāng)要求比較精確的波特率時(shí)，建議通過(guò)外部的電路實(shí)現(xiàn)，如圖2中區(qū)域②所示的電路。圖中晶振兩端均接入了22 pF的電容。ATmega16L實(shí)際使用時(shí)，這兩只小電容不接也能正常工作。不過(guò)為了線路的規(guī)范化仍然建議接上。

　　圖1中的時(shí)鐘單元不但包括ATmega16L的時(shí)鐘電路，還涉及實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)屏實(shí)時(shí)時(shí)間顯示的電路，即在ATmega16L主控芯片的D接口接入諸如DS1302時(shí)鐘芯片，使旋轉(zhuǎn)屏實(shí)時(shí)顯示2100年以前的年月日等時(shí)間值。

　　1.1.3 ISP下載接口

　　ISP下載接口如圖2中區(qū)域③所示。該接口不需要其他器件，這里使用雙排2×5插座接入接口，使用插座形式也為日后升級(jí)AVR內(nèi)的軟件提供方便。由于沒有外圍器件，故PB5(MOSI)，PB6(MISO)，PB7(SCK)，RESET腳仍可以正常使用，不受ISP的干擾。

　　1.1.4 A/D轉(zhuǎn)換濾波電路

　　A/D轉(zhuǎn)換濾波電路如圖3所示。為減小A/D轉(zhuǎn)換的電源干擾，ATmega16L芯片有獨(dú)立的A/D電源供電。在Vcc串上一只10μH的電感L1，然后接一只0.1μF的電容C5到GND。使用了ATmega16L內(nèi)部自帶的2.56 V標(biāo)準(zhǔn)參考電壓，也可以從外部電路輸入?yún)⒖茧妷?，比如可以在外部接入TL431基準(zhǔn)電壓源，并且在AREF引腳接一只0.1μF的電容C3到GND。

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　　1.2 紅外接收/發(fā)射控制單元

　　在LED旋轉(zhuǎn)屏旋轉(zhuǎn)工作狀態(tài)中，可以借助紅外感應(yīng)技術(shù)將顯示內(nèi)容、畫面進(jìn)行隨時(shí)更新。紅外發(fā)射模塊是一種類似遙控器，獨(dú)立于旋轉(zhuǎn)屏的電路器件，將紅外接收模塊(irDA)固定在柱形旋轉(zhuǎn)屏的頂部。

　　1.3 霍爾傳感器單元

　　在LED旋轉(zhuǎn)屏旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，要使顯示的內(nèi)容流暢、不閃爍，所處理的關(guān)鍵問(wèn)題就是讓旋轉(zhuǎn)屏每轉(zhuǎn)一周所顯示內(nèi)容的起點(diǎn)是相同的，即所謂的同步。實(shí)際操作中需要借助感應(yīng)信號(hào)，來(lái)識(shí)別旋轉(zhuǎn)屏已轉(zhuǎn)到一周的起始位置，然后觸發(fā)相應(yīng)程序，使得顯示的內(nèi)容保持穩(wěn)定。該設(shè)計(jì)借助霍爾傳感器得到感應(yīng)信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了同步處理。

　　2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　LED旋轉(zhuǎn)屏的軟件程序設(shè)計(jì)主要包括由兩個(gè)中斷所實(shí)現(xiàn)的多內(nèi)容、多形式的圖案顯示。系統(tǒng)上電后，首先檢測(cè)紅外信號(hào)，如果收到紅外信號(hào)，則首先確定所要顯示的內(nèi)容，然后由安裝在系統(tǒng)底部的霍爾元件檢測(cè)開關(guān)信號(hào)來(lái)判別列LED旋轉(zhuǎn)時(shí)的起點(diǎn)位置，獲得相應(yīng)信號(hào)后，AVR芯片通過(guò)數(shù)據(jù)處理，將各列數(shù)據(jù)依次送給旋轉(zhuǎn)中的列LED，進(jìn)而以點(diǎn)陣屏的形式顯示相應(yīng)內(nèi)容。系統(tǒng)主體流程圖如圖4所示。

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