摘要STC12C5A60S2是STC系列单片机里应用比较广泛的一款,在自动控制领域里享有很高的价值,以其易用性和多功能性受到了广大电子设计爱好者的好评。本次设计主要是利用STC12C5A60S2单片机、该系统采用增强型8051单片机STC12C5A60S2为主控制器,利用单片机控制点阵的原理,控制广州塔展示效果,还通过单片机内置的ADC对音频信号进行采样,然后控制广州塔亮的层数达到根据音乐跳舞的效果。该方案具有电路结构简洁,开发、生产成本低的优点。
关键词:点阵 STC12C5A60S2 广州塔
1 绪论
1.1 项目研究背景及意义
广州塔其实又称广州新电视塔,昵称小蛮腰。它是广州最高建筑,整个塔身的设计非常有特点,特别是在夜晚的灯光装饰下,更是显得美轮美奂。现已俨然成为广州的地标。如此美的建筑怎能不让人心动。我们结合所学的单片机点阵显示技术,我们也能做出广州塔的美。我们采用STC12C5A60S2作为控制系统,显示部分采用的是16*16的点阵显示原理,通过对广州塔的制作,能更好的提升单片机对点阵显示原理的掌握。
2 总体设计方案及论证
2.1 总体方案设计 本设计包括硬件和软件设计两个部分。系统总体的设计方框图如图1所示。
3 硬件实现及单元电路设计
3.1 主控制模块
主控制最小系统电路如图2所示。
图2 最小系统
硬件电路总设计见图3。
图3 总设计电路图
3.2 电源设计
电源部分的设计采用DC5V供电,使用了电解电容进行滤波,电路供电更加的稳定。
3.3模块设计 3.3.1 led驱动模块 LED驱动采用的是直接用单片机管脚驱动,因为stc12c5a60s2单片机的管脚电流达到20几毫安,足以驱动广州塔的LED,为了LED工作的稳定性,我们在电路中加入了限流电阻。
3.3.2 底座4个LED底座4个LED使用的七彩LED,为了控制方便,4个LED直接到了电源,上电就能直接点亮,可以直观看出模块电源是否正常,使用七彩LED的原因是,其发出的LED光多姿多彩,给广州塔的绚丽增添多一份优美,电路如下图所示:
图4 底座led驱动电路
3.3.3 音频输入电路的设计音频电路的设计主要是采用了T型口的USB接口,因为该接口包含了音频和电源的输入,又因为控制模板的单片机是自带了AD的,所以通过按键切换到音频模式下,我们可以看到广州随音乐在跳舞。
3.3.4 时钟电路的设计
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。
因为一个机器周期含有6个状态周期,而每个状态周期为2个振荡周期,所以一个机器周期共有12个振荡周期,如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为12MHZ,一个振荡周期为1/12us,故而一个机器周期为1us。如图13所示为时钟电路。
图13 时钟电路图
5 总结
利用点阵显示技术模拟广州塔的人不多,大家选择的都是STC89C52,驱动电路也只是采用普通的三极管控制,由于单片机和控制电路限制,市面上做出来的广州塔一般都是功能比较单一。对于广州塔的模拟,我们要朝着和真正广州塔一致的方向模拟,本设计中由于采用的是STC12C5A60S2,本广州塔的模拟加入了音频控制显示,能根据输入的音源,控制塔亮的层数等功能。
6 参考文献
[1]宏晶科技.STC12C5A60S2系列单片机器件手册[M].2010.
[2]程佩青.数字信号处理教程(第二版)[M].北京:清华大学出版社,2001.
[3]靳桅,等.基于51系列单片机的LED显示屏开关技术(第2版)[M].北京:北京航空航天大学出版社,2011.
作者简介:
吴永德(1980―),男,讲师,从事电子技术专业教学及研究。
罗萍(1979―),女,讲师,从事计算机技术专业教学及研究。
附 录附件1:原理图
附件2:元件清单
附件3:实物图