今天終于決定要為這次電賽寫(xiě)點(diǎn)小結(jié)了。
遺憾.....
2010/05/14
歷經(jīng)了三個(gè)晚上的通宵，白天也逃課了。究竟還是沒(méi)把電路板做出來(lái)...遺憾....QG那邊那臺(tái)刻板機(jī)，刻我電路板中的其中一面就需要5、6個(gè)小時(shí)，而且還刻不成功，最后是因?yàn)閾?dān)心已經(jīng)軸心磨損的刻板機(jī)再這樣持續(xù)工作下去會(huì)壞掉而放棄刻板。那時(shí)我的心情很是沉重，因?yàn)殡娐钒暹@一環(huán)節(jié)的失敗就意味著之前的所有努力與成果都是枉然，沒(méi)有電路板作載體，再好的系統(tǒng)工作方案、再好的程序也得不到體現(xiàn)...眼看這二十多天的努力頻臨死亡心里真不是滋味。（end）
2010/05/15
已經(jīng)放棄了采用刻板機(jī)來(lái)制作電路板，而今天卻意外的發(fā)現(xiàn)工一某間室可以幫我激光打印熱轉(zhuǎn)印紙。之前我跑遍了半個(gè)大學(xué)城都找不到可以幫我激光打印熱轉(zhuǎn)印紙的地方（手工制作電路板的方法其中一種叫熱轉(zhuǎn)印法，需要激光打印機(jī)把高密度抗腐蝕碳粉打到熱轉(zhuǎn)印紙上面去，再熱轉(zhuǎn)印到覆銅板上去）。我抱著努力到最后的心態(tài)去打印了幾張熱轉(zhuǎn)印紙�；蛟S是熱轉(zhuǎn)印紙的質(zhì)量問(wèn)題，每次打印都會(huì)受熱過(guò)度而卷縮（南亭的小賽格真不賣(mài)好東西，銅板又貴又不平整、甚至還雙面導(dǎo)電�。�，以致線(xiàn)路不完整，沒(méi)辦法了，總比沒(méi)有好，線(xiàn)路不完整就用油性筆補(bǔ)唄...
到最后，試驗(yàn)品（小銅板）腐蝕的效果很好，線(xiàn)路很完整。大銅板（20cmX17CM）估計(jì)因我只用砂紙打磨了一下，沒(méi)有用酸性液體預(yù)處理過(guò)，熱轉(zhuǎn)印效果不怎么樣，最后斷線(xiàn)的地方不少，這樣一直補(bǔ)線(xiàn)，（同時(shí)，曉光在把另一塊從QG那邊刻板機(jī)做出來(lái)的失敗品的線(xiàn)路進(jìn)行抗腐蝕的劃線(xiàn)和斷線(xiàn)的處理）直到下午五點(diǎn)多，已經(jīng)超過(guò)了作品上交時(shí)間...這也意味著我們這次比賽以遺憾告終了....（end）
雖然這次比賽是不成功了，但作品還可以繼續(xù)做下去，這樣可以當(dāng)做我們的一次項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。我是這么認(rèn)為的：拿不了獎(jiǎng)也沒(méi)關(guān)系，以后拿獎(jiǎng)的機(jī)會(huì)還多。最重要的是在比賽中使自己得到鍛煉，能力得到提升。不過(guò)這下子要得找個(gè)更好的手工制作電路板的方法。這熱轉(zhuǎn)印法太依賴(lài)于特定的機(jī)器（激光打印機(jī)）了 ，萬(wàn)一以后他不幫我們打了那我們就麻煩了。 （感嘆：如果我能早點(diǎn)發(fā)現(xiàn)這里可以幫我進(jìn)行激光打印，那我的電路板或許早就做出來(lái)了！不過(guò)，人能有多少個(gè)“如果”？）
另外，我覺(jué)得我自己對(duì)這次比賽的時(shí)間安排得不太好：大概是4月15號(hào)公布題目，直至4月底我才把系統(tǒng)詳細(xì)的最優(yōu)工作方案寫(xiě)了下來(lái) （可惜這段時(shí)間只有我一個(gè)人在做，宇曦老是說(shuō)沒(méi)頭緒，天天在打PSP和看小說(shuō)，而曉光也剛學(xué)單片機(jī)沒(méi)多久。不然，大家能好好合作的話(huà)相信速度會(huì)更快！）。大概是4月28號(hào)左右吧，我把LED屏驅(qū)動(dòng)板的原理圖畫(huà)好后（即系統(tǒng)工作方案已經(jīng)定下了、元器件也選好了） ，宇曦也幫忙布線(xiàn)。
這樣直到5月1號(hào)，宇曦回家了（5月7/8號(hào)回來(lái)），曉光也回家了（貌似是5月5號(hào)回來(lái)的吧，忘記了），那慘了，留下我一個(gè)寂寞的孩子在孤軍作戰(zhàn).....于是我不甘寂寞，5月1號(hào)跟女朋友出去玩了......接下來(lái)幾天，我的主要工作是寫(xiě)程序。在宇曦回來(lái)之前，貌似我剩下幾個(gè)函數(shù)還沒(méi)寫(xiě)：最頭大的一個(gè)“對(duì)象拖移”函數(shù)還有其他幾個(gè)小函數(shù)。宇曦回來(lái)后，我把對(duì)象拖移交給他寫(xiě)了（你是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上的“刷題哥”啊，所以，這種算法難度高的事就拜托你了！沒(méi)時(shí)間了，我弄其他的驅(qū)動(dòng)去）。（感嘆：如果早期宇曦能積極點(diǎn)就好�。�
接下來(lái)在最后的那幾天，大家都積極了，我們一起把主控板、光筆的PCB圖都設(shè)計(jì)好。我忘記了自己什么時(shí)候把程序調(diào)得通過(guò)編譯了....同時(shí)，我在另一塊開(kāi)發(fā)板上測(cè)試通過(guò)了一些諸如延時(shí)函數(shù)（該單片機(jī)是1T單片機(jī)，用同樣的晶振，速度卻是普通51單片機(jī)的8~12倍，好東西�。�、AD掃描（STC12C5A60S2單片機(jī)P1.0~P1.7內(nèi)置8路10位高精度AD模塊）等等的函數(shù)。那時(shí)候眼看形勢(shì)發(fā)展得還可以，真沒(méi)想到在最后我們會(huì)敗在電路板的制作上面....
最后，我說(shuō)說(shuō)我們這個(gè)作品的設(shè)計(jì)方案，有興趣的童鞋們可以看看：
首先，是題目要求：
LED點(diǎn)陣書(shū)寫(xiě)顯示屏
一、任務(wù)
設(shè)計(jì)并制作一個(gè)基于32×32點(diǎn)陣LED模塊的書(shū)寫(xiě)顯示屏，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。在控制器的管理下，LED點(diǎn)陣模塊顯示屏工作在人眼不易覺(jué)察的掃描微亮和人眼可見(jiàn)的顯示點(diǎn)亮模式下；當(dāng)光筆觸及LED點(diǎn)陣模塊表面時(shí)，先由光筆檢測(cè)觸及位置處LED點(diǎn)的掃描微亮以獲取其行列坐標(biāo)，再依據(jù)功能需求決定該坐標(biāo)處的LED是否點(diǎn)亮至人眼可見(jiàn)的顯示狀態(tài)（如圖1中光筆接觸處的深色LED點(diǎn)已被點(diǎn)亮），從而在屏上實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)亮、劃亮、反顯、整屏擦除、筆畫(huà)擦除、連寫(xiě)多字、對(duì)象拖移”等書(shū)寫(xiě)顯示功能。
控制器
32×32
LED
點(diǎn)陣模塊
光筆
圖1 LED點(diǎn)陣書(shū)寫(xiě)顯示屏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
二、要求
1．基本要求
（1）在“點(diǎn)亮”功能下，當(dāng)光筆接觸屏上某點(diǎn)LED時(shí)，能即時(shí)點(diǎn)亮該點(diǎn)LED，并在控制器上同步顯示該點(diǎn)LED的行列坐標(biāo)值（左上角定為行列坐標(biāo)原點(diǎn)）。
（2）在“劃亮”功能下，當(dāng)光筆在屏上快速劃過(guò)時(shí)，能同步點(diǎn)亮劃過(guò)的各點(diǎn)LED，其速度要求2s內(nèi)能劃過(guò)并點(diǎn)亮40點(diǎn)LED。
（3）在“反顯”功能下，能對(duì)屏上顯示的信息實(shí)現(xiàn)反相顯示（即：字體筆畫(huà)處不亮，無(wú)筆畫(huà)處高亮）。
（4）在“整屏擦除”功能下，能實(shí)現(xiàn)對(duì)屏上所顯示信息的整屏擦除。
2．發(fā)揮部分
（1）在“筆畫(huà)擦除”功能下，能用光筆擦除屏上所顯漢字的筆畫(huà)。
（2）在“連寫(xiě)多字”功能下，能結(jié)合自選的擦除方式，在30s內(nèi)在屏上以“劃亮”方式逐個(gè)寫(xiě)出四個(gè)漢字（總筆畫(huà)數(shù)不大于30）且存入機(jī)內(nèi)，寫(xiě)完后再將所存四字在屏上逐個(gè)輪流顯示。
（3）在“對(duì)象拖移”功能下，能用光筆將選定顯示內(nèi)容在屏上進(jìn)行拖移。先用光筆以“劃亮”方式在屏上圈定欲拖移顯示對(duì)象，再用光筆將該對(duì)象拖移到屏上另一位置。
（4）當(dāng)環(huán)境光強(qiáng)改變時(shí)，能自動(dòng)連續(xù)調(diào)節(jié)屏上顯示亮度。
（5）當(dāng)光筆連續(xù)未接觸屏面的時(shí)間超過(guò)1～5min時(shí)(此時(shí)間可由控制器設(shè)定)，能自動(dòng)關(guān)閉屏上顯示，并使整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)工作電流應(yīng)不大于5mA。
（6）其他。
三、說(shuō)明
1．設(shè)計(jì)制作時(shí)所用LED點(diǎn)陣模塊的發(fā)光顏色不限。
2．各種功能的切換方式自定，但應(yīng)力求操作簡(jiǎn)便。
3．在各種功能的實(shí)際操作過(guò)程中，必要時(shí)可用按鍵或其他控制方式進(jìn)行輔助。例如，“連寫(xiě)多字”時(shí)，寫(xiě)完一字后用自定義控制方式存入該字并清屏，然后再寫(xiě)下一字。
4．系統(tǒng)應(yīng)采用5V單電源供電。
5．設(shè)計(jì)制作時(shí)應(yīng)在電路板上留有系統(tǒng)耗電參數(shù)的測(cè)試點(diǎn)。
6．設(shè)計(jì)報(bào)告正文中應(yīng)包括系統(tǒng)總體框圖、核心電路原理圖、主要流程圖、主要的測(cè)試結(jié)果。完整的電路原理圖、重要的源程序和完整的測(cè)試結(jié)果用附件給出。
分析：這個(gè)系統(tǒng)最核心的兩個(gè)部分是：光筆掃描、LED屏幕顯示。
題目所說(shuō)的“微亮掃描”中的微亮意為：高速、短時(shí)間地點(diǎn)亮、熄滅每一個(gè)LED燈，利用人眼的“視覺(jué)停留效應(yīng)”（貌似是這么個(gè)叫法），讓人眼察覺(jué)不出LED燈的閃爍，人眼只會(huì)覺(jué)得它是在微亮。而題目中要求每秒光筆能至少劃過(guò)并點(diǎn)亮20個(gè)點(diǎn)，那也意味著掃描一次光筆所在位置并讓屏幕更新顯示并延時(shí)的操作必須<=50ms，而且光筆位置的掃描所占的時(shí)間比必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)<LED顯示所占的時(shí)間比。這樣，由于掃描過(guò)程中，光筆所在點(diǎn)的的LED燈亮的時(shí)間是非常短暫的，所以對(duì)光敏器件有兩個(gè)要求：響應(yīng)速度快、靈敏。于是我選用了3DU33光電三極管。tr、tf（電平的上升、下降變化所需最小時(shí)間）均小于5微秒，而且3DU33是對(duì)波長(zhǎng)為880nm的近紅外光反應(yīng)最靈敏（LED屏上的LED燈也是紅光燈），再加上3DU33在基極產(chǎn)生的光電流經(jīng)過(guò)自身的放大能達(dá)到3ma左右，這電流足以讓外接的8050（NPN三極管）進(jìn)入深飽和，這樣一來(lái)，光筆對(duì)光的反應(yīng)時(shí)很穩(wěn)定了。（結(jié)果我們做出來(lái)的電路板只有光筆，這光筆的外形挺像一架潛艇的，哈哈，我那笨拙的手工總是被宇曦笑，不過(guò)這光筆對(duì)光的反應(yīng)還真的想預(yù)期那樣非常穩(wěn)定，而且對(duì)自然光沒(méi)反應(yīng)（抗自然光干擾））
另外，在光筆上，我安裝了一個(gè)小按鍵（為了人性化而設(shè)計(jì)的），因?yàn)榧偃缥野压夤P對(duì)著LED屏卻不想寫(xiě)字、或者寫(xiě)字過(guò)程中輕輕拖過(guò)LED屏的表面，在普通情況下都默認(rèn)為寫(xiě)字。這樣就不好了，我把按鍵裝在人手大拇指最常按到的地方，這樣，我真要寫(xiě)字時(shí)便自然而然的按下去了。這按鍵接到外部中斷口（平時(shí)關(guān)掉外部中斷用來(lái)作普通IO口用），這樣，程序里面可以判斷按鍵是否被按下而決定是否進(jìn)行光筆掃描和數(shù)據(jù)更新了。另外，這按鍵還有一個(gè)好處，就是可以在空閑模式（待機(jī)）時(shí)按下喚醒整個(gè)系統(tǒng)，即我想寫(xiě)字時(shí)，隨手用拇指按一下便可以寫(xiě)了，很人性化吧？呵呵~（至于這個(gè)按鍵的按鍵抖動(dòng)，我接了個(gè)旁路電容去抖，再說(shuō)，因?yàn)榘存I抖動(dòng)時(shí)間比掃描一次并更新顯示的50ms要小得多，所以可以忽略其帶來(lái)的負(fù)面影響，負(fù)面影響幾乎為0）。
關(guān)于這個(gè)光筆，最后我說(shuō)說(shuō)這個(gè)掃描方案，這幾乎是這個(gè)系統(tǒng)的核心（以后的所有操作都有依賴(lài)于它）：我最初的笨方案是一個(gè)一個(gè)點(diǎn)的掃描，沒(méi)掃描一次就是1024個(gè)點(diǎn)，算法/操作時(shí)間復(fù)雜度為O(1024)。這是最笨最沒(méi)效率的方法。后來(lái)改進(jìn)了，把光筆接到普通IO口上去，每次選通一行LED，給該行中32列LED同步輸出（用74HC573的輸出使能控制可以做到）這32列的地址編碼（0~31可以用5位二進(jìn)制數(shù)表示，所以32列LED的地址編碼都是5位數(shù)據(jù)），每次截取32列編碼中的一位送出去，再讀回光筆端口數(shù)據(jù)，共5位。這樣馬上就可以判斷光筆所在列�？墒�，這樣當(dāng)光筆在第31列就分辨不出來(lái)了，因?yàn)閽呙璨辉诠夤P當(dāng)前所在行的話(huà)，數(shù)據(jù)與掃描在光筆所在行，而光筆在31列的效果一樣，同樣是11111（b）。而且這種方案的算法/操作時(shí)間復(fù)雜度為O(32*5)=O(160)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我再加以改進(jìn)了一下，把光筆接到定時(shí)器/計(jì)數(shù)器端口，并讓計(jì)數(shù)器賦初值：65535-N,（N>=1）并把該定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作方式選為16位計(jì)數(shù)器。在每次的行掃描時(shí)同步給32列以N次高低脈沖（電平持續(xù)時(shí)間>=5微秒）。這樣當(dāng)行掃描切換到光筆當(dāng)前所在行時(shí)，光筆電平從高到低跳變N次就可以觸發(fā)計(jì)數(shù)器中斷。N取指為2就可以有效地抗干擾了。 進(jìn)入計(jì)數(shù)器中斷服務(wù)程序后，保持當(dāng)前行選通并保存行數(shù)據(jù)，同步給32列以5次編碼脈沖（電平的高低變化）。這樣讀回的5位數(shù)據(jù)就是光筆當(dāng)前所在列坐標(biāo)，保存，OK！這種改進(jìn)的方案不僅解決了上述問(wèn)題，而且提高了抗干擾性，還有一個(gè)更重要的是它的算法/操作時(shí)間復(fù)雜度僅為：O'(32*N+5)，如果N取指為2，則時(shí)間復(fù)雜度為：O'(69)，而且比起第二個(gè)方案，O(1)'<O(1)。因?yàn)椴捎糜?jì)數(shù)器中斷，所以比起第二個(gè)方案節(jié)省了很多CPU時(shí)間。
最后，我說(shuō)說(shuō)整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)架。我是首先按照題目要求把實(shí)現(xiàn)的功能劃分為兩種性質(zhì)：功能、和對(duì)功能的操作。
功能：必須時(shí)刻運(yùn)行（不時(shí)刻運(yùn)行也要間斷運(yùn)行，即在 次數(shù)--時(shí)間 坐標(biāo)系上的表現(xiàn)是線(xiàn)性的）。
操作：不能預(yù)知什么時(shí)候運(yùn)行，由使用者決定，即在 次數(shù)--時(shí)間 坐標(biāo)系上的表現(xiàn)是離散的。
功能有如下：1、點(diǎn)亮與畫(huà)亮 （即寫(xiě)字功能、開(kāi)機(jī)默認(rèn)）
2、多字連寫(xiě)
3、自動(dòng)調(diào)光功能
4、超時(shí)待機(jī)功能
對(duì)功能的操作有如下：
1、反顯（可對(duì)于功能1和功能2模塊操作）
2、整屏擦除（可對(duì)于功能1和功能2模塊操作）
3、光筆擦除（可對(duì)于功能1和功能2模塊操作）
4、對(duì)象拖移（可對(duì)于功能1和功能2模塊操作）
5、寫(xiě)字存儲(chǔ)（可對(duì)于功能1和功能2模塊操作）PS:由于時(shí)間問(wèn)題，
而且這個(gè)功能題目沒(méi)要求，暫先擱置
6、自動(dòng)調(diào)光參數(shù)設(shè)置，即調(diào)整使用者喜好的屏幕亮度級(jí)別,
而同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)在這個(gè)級(jí)別內(nèi)對(duì)LED屏根據(jù)環(huán)境光強(qiáng)的變化而自動(dòng)調(diào)光
7、超時(shí)待機(jī)時(shí)間設(shè)定
然后接下來(lái)就是程序了.........程序很長(zhǎng)呢，不知道各位童鞋們看不看得下（因?yàn)槲覀円黄鸶傻挠铌亍怨庹f(shuō)看不下，估計(jì)宇曦這家伙是懶得不愿意看）,由于篇幅有限完整的程序和電路圖請(qǐng)點(diǎn)這里：http://www.torrancerestoration.com/mcu/839.html，完全測(cè)試通過(guò)，如有問(wèn)題可與我聯(lián)系.