自己動(dòng)手制作 “POV LED” 旋轉(zhuǎn)LED顯示屏

2012年5月1日23:26:54

基礎(chǔ)電路焊接完成。

主電路使用我爸N年前的廢舊手機(jī)電池供電（電池還很耐用的，就是機(jī)子嚴(yán)重不行了），電池用普通膠布包在電路板上，并且做了引線方便以后使用萬(wàn)能充充電。

隨后用萬(wàn)能表和燒寫(xiě)一個(gè)循環(huán)點(diǎn)亮LED燈的程序來(lái)檢查，現(xiàn)象是CPU不立即發(fā)熱；每個(gè)LED燈都像程序?qū)懙哪菢影错樞虬l(fā)光，無(wú)偏色、偏亮、偏暗；萬(wàn)能表測(cè)得每個(gè)IO口的電流不超過(guò)40mA。結(jié)果表明電路焊接正確，芯片沒(méi)問(wèn)題，電池功率足夠。

主芯片仍是AVR單片機(jī)——ATmega16L。我的最愛(ài)，呵呵。由于對(duì)時(shí)鐘頻率要求不高，繼續(xù)使用片內(nèi)8MHz晶振，得以簡(jiǎn)化電路。

2012年5月2日13:53:24

完成旋轉(zhuǎn)檢測(cè)電路的焊接。這里采用44E霍爾傳感器和磁鋼配合檢測(cè)是否已經(jīng)轉(zhuǎn)過(guò)一圈。

2012年5月5日12:20:46

想了下，并且也實(shí)踐了下，雙電源供電方案我個(gè)人覺(jué)得效果不理想。

原因是這個(gè)風(fēng)扇是用無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，加上原來(lái)別人只是為了最求大轉(zhuǎn)速而犧牲了電機(jī)力矩，別人是考慮到散熱風(fēng)扇并不需要太大的力，只需要能把扇葉帶動(dòng)就行。正是因?yàn)檫@樣，而且我上面還加了塑料板和電池，也是加重了扇葉的重量，而電機(jī)的力矩不夠大。起初我加大了電源功率，使用12V1A，也就是12W的電源，最多是可以轉(zhuǎn)動(dòng)，但轉(zhuǎn)速并不能達(dá)到要求，而且這樣下去會(huì)加重電機(jī)負(fù)擔(dān)，可能會(huì)造成線圈過(guò)熱燒斷。

為了追求無(wú)噪音，看來(lái)最好的辦法是得考慮無(wú)線供電方案了。

2012年5月6日下午前，我將電池卸去，接通風(fēng)扇電源。發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速仍是不理想，用手掂量下，或許是這增高的硬塑料板太重了。

2012年5月6日下午，決定用氫氧化鈉溶液去除塑料板與風(fēng)扇之間用于粘合的卡夫特AB膠。但家里沒(méi)有燒堿，于是打算用電解食鹽水制取。

往塑料盆里加入五六勺我家的食鹽，差不多飽和了。

用12V直流電電解，萬(wàn)能表有示數(shù)，電流為6.6mA。反應(yīng)發(fā)生了。負(fù)電極處的銅片有氣泡生成。因?yàn)橛袣錃夂陀卸镜穆葰馍桑曳旁陉?yáng)臺(tái)上做，拍完照后我關(guān)門撤了。

但是啊！第一次做的事總有錯(cuò)誤。

看完新水滸傳第三集后，回來(lái)一看。不對(duì)勁，原來(lái)想漏了一點(diǎn)，我用的是銅片做電極，辛辛苦苦制取得到的燒堿又發(fā)生反應(yīng)了，這銅片

把我的氫氧根吃了，出來(lái)像是氫氧化亞銅沉淀，真不該用銅片做電極。沒(méi)關(guān)系，想想下一步用什么做電極好。

2012年5月17日22:44:03

完成整體組裝。電源用7.5V1A的開(kāi)關(guān)電源供電。而電路板上仍舊使用原來(lái)的3.7V手機(jī)電池供電。電機(jī)采用有刷減速電機(jī)。這電機(jī)是我以前推土機(jī)玩具里的一個(gè)電機(jī)，它帶有減速齒輪，所以扭矩足夠，而且轉(zhuǎn)速還可以。就是噪音大了點(diǎn)，這個(gè)對(duì)于我后面將要實(shí)現(xiàn)的功能稍微有點(diǎn)影響。

相機(jī)暫時(shí)不在我這，過(guò)幾天再補(bǔ)上照片。

對(duì)于上次那個(gè)問(wèn)題，制取量小點(diǎn)的可以用石墨做電極。后來(lái)我同學(xué)給了我點(diǎn)NaOH，我直接溶解后放進(jìn)去泡了。泡了幾天，外層多出來(lái)的膠水已經(jīng)變軟可以撕去，但里面可能膠水多，溶液進(jìn)不去，還是很難分離開(kāi)來(lái)，用鋼鋸也難鋸開(kāi)。

另外，上次意外制取得到的氫氧化亞銅，我讓媽媽拿去實(shí)驗(yàn)室過(guò)濾，得到一杯沉淀。敞口放置在空氣中，過(guò)了幾天，外層的氫氧化亞銅氧化為氫氧化銅，內(nèi)層被保護(hù)著，沒(méi)氧化。透過(guò)玻璃杯的外壁看里面，顏色內(nèi)外不同，也比較好看。

2012年5月18日23:29:51

AVR單片機(jī)的程序編寫(xiě)完成�？娠@示任意字符和文字的組合，一圈可以顯示8個(gè)全角字符左右。

2012年5月19日21:29:26

用程序測(cè)出轉(zhuǎn)速為5r/s 。感覺(jué)還是有點(diǎn)低，轉(zhuǎn)速太低會(huì)導(dǎo)致顯示閃爍，字符難識(shí)別。如果能有更合適的電機(jī)改進(jìn)就好了。

因?yàn)槿搜鄹杏X(jué)不到閃爍的相隔時(shí)間是0.1秒以下，即一秒至少要轉(zhuǎn)10圈，人眼才不會(huì)感覺(jué)到閃爍。那么電機(jī)就要求至少有10*60=600rpm的轉(zhuǎn)速了。這個(gè)電機(jī)不僅有噪音，而且轉(zhuǎn)速經(jīng)程序測(cè)得只有300rpm。所以看上去會(huì)有閃爍，而且用相機(jī)拍也不會(huì)拍得好。

努力尋求合適的電機(jī)和無(wú)線供電的解決方案……



2012年10月22日23:31:20
時(shí)隔半年，考進(jìn)了欽州二中 ，在這第一學(xué)期，碰上廣西新課程改革，多出了一個(gè)活動(dòng)“研究性學(xué)習(xí)”。于是我打算以此作為研究對(duì)象。并拉上兩位同學(xué)組了個(gè)隊(duì)（其實(shí)我自己也能獨(dú)立完成此項(xiàng)目，因?yàn)槲乙呀?jīng)找到了所有問(wèn)題的解決方案，但為了拉合同學(xué)關(guān)系、完成這個(gè)學(xué)分任務(wù)，才去組隊(duì)，而且報(bào)告要求也最好3-5人一隊(duì)）。
我此次定的課題是“飄浮在空中的文字” 。組員賴可鐘、黃高松，還有我。當(dāng)然指導(dǎo)老師非屬王偉名啦！感覺(jué)好有緣呢。從初二到現(xiàn)在高一，從開(kāi)始的單片機(jī)新手到現(xiàn)在，玩這些電子技術(shù)的時(shí)候都有碰到與初二時(shí)教我們物理電學(xué)入門的陸麗莉老師（當(dāng)然教我電學(xué)入門的還有我老爸，但他是小時(shí)候?qū)W前班一二年級(jí)就教我了，盡管從我出生到初二他就只在一年級(jí)還是二年級(jí)或是三年級(jí)？時(shí)拋下一句話“電源正負(fù)極不能短接”就溜走了....其他什么也沒(méi)說(shuō)過(guò)，我也沒(méi)想過(guò)還會(huì)有什么。好郁悶的說(shuō)，不過(guò)我并不覺(jué)得很難，因?yàn)槲颐恳淮螄L試都是新的效果、新的發(fā)現(xiàn)，不拘泥于后人得出的計(jì)算公式、規(guī)律。至于焊接技術(shù)、沖擊鉆之類的工具也都是我小時(shí)老是跑去別人施工地上、當(dāng)我爸在修電器時(shí)，默默地看學(xué)來(lái)的。剩下的全是我自己在外婆家玩電器摸索。扯遠(yuǎn)了，回來(lái)！）有著各種關(guān)系的人，此次也不例外，王偉名老師在開(kāi)學(xué)的第一節(jié)物理課上，說(shuō)的第八句話“所以說(shuō)，我們物理課是這樣的喔！”我馬上看到了陸老師的影子。因?yàn)樗闹v課方式和帶了我兩年的陸老師幾乎一致。我想：咦，不會(huì)是同一個(gè)師傅領(lǐng)出門的吧？事實(shí)證明，問(wèn)了這兩人，兩人回答一致。聽(tīng)說(shuō)現(xiàn)在陸老師還當(dāng)他弟弟的班主任？關(guān)系越來(lái)越緊密了……


前面我也說(shuō)過(guò)，我所做的東西沒(méi)有充分準(zhǔn)備，沒(méi)有先前做過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試某部分的功能是否成功時(shí)，我是不會(huì)繼續(xù)發(fā)展它的�，F(xiàn)在既然已經(jīng)打算作為研究性學(xué)習(xí)報(bào)告和二中這個(gè)學(xué)期的科技周的作品了，就說(shuō)明我已經(jīng)有信心、條件去完成它。

經(jīng)過(guò)半年，我想我最終決定要使用無(wú)線供電技術(shù)，因?yàn)槲覍?shí)在不愿意聽(tīng)電刷的聲音。我在五一電子網(wǎng)站上，買到了一種無(wú)刷電機(jī)。聲稱卡死不燒壞，而且扭力、轉(zhuǎn)速都較大（在POVLED上算是較平衡的性能參數(shù)）。買回來(lái)后事實(shí)也如此。還有無(wú)線供電，無(wú)線供電我還沒(méi)有進(jìn)行徹底的研究 ，但我找到了解決它的方案，總不能一直擱置著吧。我用淘寶上較受歡迎的無(wú)線供電模塊。做的還真保密，接收端的芯片被打磨掉型號(hào)等信息，發(fā)射端灌滿黑膠來(lái)封裝，只露出四個(gè)引腳。
好吧！總有一天我會(huì)徹底研究，不止是知道它是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，還是要能自己焊接出它的等效電路，并為各電子元件取最合適的參數(shù)值達(dá)到最大效率。因?yàn)檫@種技術(shù)應(yīng)用很廣。

這是加入了無(wú)刷電機(jī)后的效果，無(wú)線供電明天中午我再繼續(xù)裝。高中搞得我業(yè)余時(shí)間大大縮減了，真是的，但我不會(huì)甘心的。所謂“不到黃河心不死”




2012年10月23日23:29:40
中午完成了無(wú)線供電模塊的安裝，還有重新調(diào)整旋轉(zhuǎn)部分的重心以及去掉原來(lái)那種綠色的IC卡座，換成更輕更小的卡座。但我不太愿意會(huì)不要卡座直接焊上去的。我怕發(fā)光二極管的引腳可能會(huì)意外刮開(kāi)漆包線的絕緣層，于是用了電工膠布?jí)|底，外用簡(jiǎn)單的透明膠布固定在板上。不過(guò)我也有點(diǎn)愁，下面的電機(jī)用什么固定好呢？就現(xiàn)在這一個(gè)小長(zhǎng)方體盒子，一轉(zhuǎn)起來(lái)是放不穩(wěn)的。因?yàn)槲野l(fā)現(xiàn)這個(gè)圓盤的中心軸的里面就不是平的，這個(gè)除了找到第二個(gè)可替代品外，很難處理，轉(zhuǎn)起來(lái)圓盤有點(diǎn)不是很完美的圓，稍微向下方斜一點(diǎn)。這個(gè)也無(wú)法通過(guò)改變重心使它們相互牽制來(lái)平衡了。希望影響不大。
我原來(lái)還想弄個(gè)雙色的，但是手頭的74HC573不夠，只有兩塊，四塊效果就好了。還有很多電路沒(méi)有焊接完成，一步步來(lái)！ 只要整個(gè)制作的計(jì)劃完善，一切都是充滿信心和樂(lè)趣的。



2012年10月24日13:32:28
電路焊接完成。實(shí)驗(yàn)性編程測(cè)試表明電路沒(méi)有問(wèn)題，LED發(fā)光二極管也沒(méi)問(wèn)題，無(wú)線供電的功率也跟得上。而且較安靜，但是要做到絕對(duì)安靜，需要再來(lái)個(gè)大一點(diǎn)的底座，這次實(shí)驗(yàn)表明我昨天所做的重心調(diào)整很成功，雖然轉(zhuǎn)的時(shí)候有點(diǎn)晃（晃的時(shí)候底座微微撞擊桌面發(fā)出聲音），但是底座的位置始終不改變，不會(huì)造成轉(zhuǎn)著轉(zhuǎn)著就全部倒下的這種危險(xiǎn)現(xiàn)象。Good！程序?qū)⒗^續(xù)改進(jìn)。




2012年10月27日20:40:45
測(cè)試了兩天，終于解決字符顯示的延時(shí)問(wèn)題了。但是我覺(jué)得這延時(shí)寫(xiě)死不好，因?yàn)檫@樣的話，一旦轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定（達(dá)不到8r/s或9r/s） 時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)字符重復(fù)的BUG。因?yàn)樵诘谝淮瓮獠恐袛嗪蟮娘@示的延時(shí)的時(shí)間內(nèi)，外部中斷信號(hào)再次到來(lái)，兩個(gè)中斷函數(shù)穿插著執(zhí)行，會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)相連著的字符的BUG現(xiàn)象。聽(tīng)說(shuō)網(wǎng)上有流傳一種算法，叫做自適應(yīng)算法。最初由“匠人”提出的，它可以動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)這個(gè)延時(shí)時(shí)間，使它與電機(jī)轉(zhuǎn)速相平衡。有空我會(huì)去研究下看看。另外因?yàn)閮?nèi)外圈的半徑不同，還造成顯示的字的邊向圓心壓縮。這個(gè)我想應(yīng)該可以通過(guò)延時(shí)來(lái)彌補(bǔ)。
另外在發(fā)現(xiàn)這個(gè)BUG的時(shí)候，意外的出現(xiàn)了一幅好看的畫(huà)面。由“金”字排成一圈造成的。








2012年10月28日16:09:37
昨晚的重復(fù)字符的問(wèn)題得到解決。
今天我意外的發(fā)現(xiàn)，昨晚問(wèn)題判斷錯(cuò)誤了！
今天我斷開(kāi)電機(jī)電源，用手動(dòng)慢慢轉(zhuǎn)它，想看看那個(gè)延時(shí)時(shí)間和字符顯示的關(guān)系。但我意外地發(fā)現(xiàn)，每當(dāng)我轉(zhuǎn)過(guò)磁鐵時(shí)，這排LED燈總共閃了兩次。一般經(jīng)過(guò)一次LED燈只閃一次（人眼可辨認(rèn)出的轉(zhuǎn)速情況下），而我發(fā)現(xiàn)它閃了兩次，兩次的間隔大約0.5秒左右。于是我開(kāi)始懷疑，問(wèn)題不出在那個(gè)延時(shí)的數(shù)值上面！
后來(lái)我再次調(diào)整程序，讓其中一組LED燈（8個(gè)）顯示一個(gè)變量的數(shù)值，這個(gè)變量是每一次外部中斷函數(shù)發(fā)生（下降沿信號(hào)過(guò)來(lái)時(shí)）時(shí)自加一，然后輸出顯示。
結(jié)果我發(fā)現(xiàn)，每當(dāng)我轉(zhuǎn)過(guò)一次，LED燈從最初的“00000000”（全亮）

變成“0000010”（從右到左數(shù)第二個(gè)不亮，其余全亮）LED燈顯示的二進(jìn)制。
即證明這個(gè)變量從0經(jīng)過(guò)兩次自加一，成了2 。
也就是說(shuō)外部中斷函數(shù)產(chǎn)生了兩次以上。

既然如此，那我就改寫(xiě)程序，只讓這兩次外部中斷的其中一次處理LED燈，另一次拋棄。
具體如下：
在外部中斷函數(shù)中

SIGNAL(INT0_vect)

{

static char flag=0x01;//聲明一個(gè)靜態(tài)變量flag，并賦予初值0x01

flag=~flag;//每次外部中斷產(chǎn)生時(shí)，靜態(tài)變量自身反轉(zhuǎn)