基于MSP430单片机的旋转LED设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着科学技术的发展，LED显示屏得到广泛的应用。目前的屏幕采用二极管点阵制作平面制作，其扫描方式是逐列扫描。旋转屏使用视觉暂留效果，用电机带动一列或者几列二极管旋转，若旋转速度足够，稳定性得当，扫面速度虽然可能不足点阵屏幕，但是理论上看上去和点阵屏幕效果一样。旋转屏不仅对于屏幕材料要求较低，仅需要一列二极管便可制作，而且还能360度显示内容，解决点阵屏幕需要多块屏幕才能显示360度的不足。旋转屏可以以线代面，以面代体，一列二极管使用移动的方式代替点阵屏的扫描。同样如果使用点阵屏的移动代替一个体的扫描，便可以制作出实际意义上的3D效果，但是由于材料与做工都需要相当大花费，而且一些其他原因使得效果并不一定很好，所以旋转屏目前只适合小花费的制作与实践。此课题不仅可以练习电路设计，加强对单片机的学习和使用，也可以对未来3D显示屏的制作开启一个思路。

2. 课题关键问题和重难点

led旋转屏的制作主要有三点：结构设计，电路设计，程序设计。

结构上，旋转屏需要电机带动旋转，从下往上开始，结构件大致需要：电机底座，电机轴，旋转锁紧环等。在旋转时候配重要得当，底座要稳定，所以底座一般比旋转部分大一些。由于旋转问题，结构方面一个电池不能直接从底座板上既给电机供电又给单片机的旋转部分供电，如果这么做，单片机的线会扭在一起，所以要采用无线供电方式的结构。也因此，无线供电的电磁转换效率要高，所以电机轴的固定件需要采用导磁率，内阻高的材料制作。

电路上，无线供电的设计决定采用交流线圈供电，由此电路决定为振荡电路。振荡电路的问题在于自激振荡的条件和维持自激振荡，振荡电路需要选择适当的真反馈以及频率，在线圈上的无功发射功率要高，电磁转换介质要选择良好，这样在单片机接收线圈上得到的功率在接入单片机后才能带动16个发光二极管工作。msp430单片机比起以前的单片机有着低功耗的特点，这个特点可以稍微弥补无线供电线圈带载能力差的不足。

3. 国内外研究现状（文献综述）

单片机芯片配以必要的外部器件,一般包括电源供入及电源开关、复位电路、晶振、输入输出电路等就能构成最小系统。msp430f149芯片是美国ti公司推出的超低功耗微处理器,有60kb 256字节flash,2kbram,包括基本时钟模块、看门狗定时器、带3个捕获/比较寄存器和pwm输出的16位定时器、带7个捕获/比较寄存器和pwm输出的16位定时器、2个具有中断功能的8位并行端口、4个8位并行端口、模拟比较器、12位a/d转换器、2个串行通信接口等模块。msp430f149芯片具有如下特点:

1)功耗低:电压2.2v、时钟频率1mhz时,活动模式为200μa;关闭模式时仅为0.1a,且具有5种节能工作方式。

2)高效16位risc-cpu,27条指令,8mhz时钟频率时,指令周期时间为125ns,绝大多数指令在一个时钟周期完成;32khz时钟频率时,16位msp430单片机的执行速度高于典型的8位单片机20mhz时钟频率时的执行速度。

4. 研究方案

查阅资料，根据资料为基础，设计电路，结构以及完成程序编辑。在设计电路时，由于每个元器件的数据不容易测量精确，尤其是线圈电感，加上元器件本身的误差，所以对电路的许多参数无法测量，可以设计完电路在进行测量和修改，也可以参照已有的稳定振荡电路为基础进行对振荡电路的设计。编程时采用点字工具进行模拟，完成字库后便可对主程序开始编程，程序的调试相对电路来说较为简单。

5. 工作计划

设计开始后，前1周先设计lc振荡电路，用示波器测量电路振荡频率。当振荡频率稳定后，初级侧电路算是完成。

完成初级侧电路后，使用将近2周时间设计次级电路，引入二极管，编写测试用程序，检测次级侧电路的带载能力，并对电路进行修改，直至能够完全稳定运行。

电路部分完成后，使用一周设计结构部分，画cad图。