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摘要
广告是商品生产者、经营者和消费者之间沟通信息的重要手段,或企业占领市场、推销产品、提供劳务的重要形式。
论文采用ATmega16单片机作为自动滚动广告机的控制核心,通过电源及稳压模块、主控模块、电机驱动模块、电机模块的选用,利用ATmega16控制电机驱动芯片L298N,使之输出正转——停止——正转——停止的信号(输出电压12V),使电机遵从上述动作并最终使广告片随之转动,完成对自动滚动广告机的设计。
自动滚动广告机的出现使有限的平面广告资源得到了成倍的提升并大大降低了广告主广告投放成本,多样化、实时化的发布模式以及智能化、人性化的管理平台,将给这一新兴产业注入革命性的燃料,推动广告行业向着新的高度前进。
关键词:
单片机电源电机定时器
ABSTRACT
Theadvertisementisbetweenthecommodityproducer,theoperatorandtheconsumercommunicatestheinformationtheimportantmeansthatortheenterpriseseizesthemarket,thesalespromotionproduct,toprovidetheservicetheimportantform.ThepaperusestheATmega16monolithicintegratedcircuittotaketheautomatictrundleadvertisementmachinecontrolcore,throughthepowersourceandtheconstantvoltagemodule,themastercontrolmodule,themotor-drivenmodule,electricalmachinerymodule'
sselection,usesATmega16controlmotor-drivenchipL298N,causesitoutputclockwise--stop--clockwise--stopthesignal(outputvoltage12V),causestheelectricalmachinerytocomplywiththeabovemovementandtocausetheadvertisingreelfinallyalongwithitrotation,completestotheautomatictrundleadvertisementmachinedesign.Theautomatictrundleadvertisement'
smachineappearancecausedthelimitedplaneadvertisementresourcestoobtainthepromotiondoubledandre-doubledandtoreducetheadvertisementmainadvertisementdeliverycostgreatly,diverse,thesolidcurrentevents'
issuepatternaswellasintellectualized,theuser-friendlymanagementplatform,willgivethisemergentindustrytopourintotherevolutionaryfuel,impelledtheadvertisementprofessiontoturntowardthenewhighadvance.
Keyword:
Monolithic,integratedcircuitpowersource,electricalmachinery,timer
目录
摘要……………………………………………………………………………………………..2
ABSTRACT……………………………………………………………………………………….3
1绪论…………………………………………………………………………………...................5
1.1前言………………………………………………………………………………....................5
1.2国内外状况………………………………………………………………………………........5
1.3自动滚动广告机简介……………………………………………………………………......5
1.4自动滚动广告机的前景…………………………………………………………………........5
1.5论文研究的主要内容…………………………………………………………………............6
2自动滚动广告机设计……………………………………………………..................................7
2.1设计原理……………………………………………………………………………………....7
2.2硬件设计……………………………………………………………………………................8
2.2.1硬件模块方案比较及论证………………………………………………………………….9
2.2.1.1电源及稳压模块……………………………………………...........................................9
2.2.1.2主控模块…………………………………………………………………………........9
2.2.1.3电机驱动模块……………………………………………………………………..........10
2.2.1.4电机模块…………………………………………………………………………..........10
2.2.2硬件单元模块简介………………………………………………………..........................10
2.2.2.1ATmega16单片机………………………………………………………........................10
2.2.2.1.1Atmega16单片机介绍…………………………………………………………........10
2.2.2.1.2ATmega16产品特性……………………………………………………………..........12
2.2.2.1.3ATmega16引脚功能…………………………………………………………………..14
2.2.2.1.4ATmega16内核介绍…………………………………………………………………..15
2.2.2.2电机驱动模块…………………………………………………………..........................17
2.3软件设计…………………………………………………………………..............................20
2.3.1软件设计流程图…………………………………………………………………………..20
2.3.2设计源程序………………………………………………………………………………..20
结论…………………………………………………………………………………………….....24
参考文献………………………………………………………………………………………….25
致谢…………………………………………………………………………………………….26
附录1所用全部硬件资源………………………………………………………………............27
附录2整个硬件设计电路……………………………………………………………….............28
附录3源程序………………………………………………………………................................29
1绪论
1.1前言
什么是广告:
广告是为了某种特定的需要,通过一定形式的媒体,并消耗一定的费用,公开而广泛地向公众传递信息的宣传手段。
随着我国经济持续高速增长、市场竞争日益扩张、竞争不断升级、商战已开始进入“智”战时期,广告也从以前的所谓“媒体大战”、“投入大战”上升到广告创意的竞争。
它是商品生产者、经营者和消费者之间沟通信息的重要手段,或企业占领市场、推销产品、提供劳务的重要形式。
1.2国内外状况
改革开放三十年以来,伴随着经济的快速发展,市场竞争越来越激烈,各种新产品新技术不断涌现,行业内以及行业间的竞争趋向白热化,往日“酒香不怕巷子深”的状况以彻底不复存在。
它是商品生产者、经营者和消费者之间沟通信息的重要手段,或企业占领市场、推销产品、提供劳务的重要形式,这样广告的作用就普遍得到各大公司团体的重视,广告宣传支出不断加大。
1.3自动滚动广告机简介
自动广告机是利用标准液晶显示器、液晶电视机,通过联网和多媒体系统控制等方式实现信息显示和视频广告播放的新一代智能设备。
滚动广告机是向人们提供广告信息的一种手段。
多画面滚动广告机,是一种能全面展示企业产品和企业形象的新媒体,该项目产品将单片机技术和机械结构融为一体,具有动静结合、自动定时定格、自动往复播放、广告画面变化生动并具备普通静态平面广告色彩丰富,画面清晰的优点。
1.4自动滚动广告机的前景
提到信息媒体,大多数人直接想到的就是报刊、广播、电视、或者互联网。
但是今天的信息发布者已经不满足于这些受众广泛却没有针对性的传统信息渠
道。
信息媒体市场正在由大众行销转向分众行销。
在产品与消费者不断被细分化的时代,传统媒体的局限性是无法有效地区分产品的目标受众群。
技术革新推动产业发展。
为了更好地发掘市场潜力,以数字化、网络化的播放系统取代现行的广告机本地播放方式将是楼宇电视广告行业发展不可阻挡的趋势。
多样化、实时化的发布模式以及智能化、人性化的管理平台,将给这一新兴产业注入革命性的燃料,推动广告行业向着新的高度前进。
1.5论文研究的主要内容
论文研究涉及到硬件部分和软件部分。
硬件方面有广告机框架、电源及稳压模块、主控模块、电机驱动模块、电机模块组成。
软件方面用C语言编程了Mega16L定时器系统。
2自动滚动广告机设计
2.1设计原理及总体结构
用ATmega16单片机作为自动滚动广告机的控制核心,通过Mega16L定时器T0精确定时一秒,实现一个和真实时间同步的系统时钟,利用ATmega16控制电机驱动芯片L298N,使之输出正转——停止——正转——停止的信号(输出电压12V),使电机遵从上述动作,并最终通过皮带连接滑轮使广告片随之转动。
另外,还有利用四位七段数码管显示时间。
总体平面示意图如下图2.1所示
2.1总体平面示意图
根据设计要求,我们的自动滚动广告机主要由五个模块构成:
广告机框架、电源及稳压模块、主控模块、电机驱动模块、电机模块组成。
整个硬件电路设计的总体结构框图可由下图2.2表示:
2.2硬件设计电路
2.2硬件设计
2.2.1总电路图
2.3总体电路示意图
2.2.2电源及稳压模块
方案一:
采用交流电经直流稳压处理后供电
采用交流电提供直流稳压电源,电流驱动能力及电压稳定性最好,且负载对电源影响也最小。
方案二:
采用蓄电池供电
蓄电池具有较强的电流驱动能力和较好的电压稳定性能,且成本低廉。
可采用蓄电池经7812芯片稳压后给电机供电,再经过降压接7805芯片给单片机及其他逻辑单元供电。
方案三:
采用干电池组进行供电,占空间小,移动性好。
由于实际情况下广告机需长时间运转,时间久了,耗电量必然很大,经常换电池很麻烦,故选择方案一。
2.2.2硬件主控模块
作为单片机原理与接口技术课程的courseproject,我们直接选用了Atmel公司的ATmaga16L单片机作为主控模块。
Mega16是高性能、低功耗的8位AVR微处理器,具有先进的RISC结构,内部集成两个具有独立预分频器和比较器功能的8位定时器/计数器和一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16位定时器/计数器。
可通过JTAG对MCU进行程序烧写及仿真。
内置晶振,使用方便。
8051结构的单片机采用复杂指令系统CISC体系。
由于CISC结构存在指令系统不等长、指令数多、CPU利用效率低和执行速度慢等缺陷,已不能满足和适应实际中高档电子产品和嵌入式系统应用的需要。
ATMEL公司发挥其在FLASH存储器技术上的优势特长,于1997年研发和推出了全新配置、采用精简指令集RISC结构的新型单片机,简称AVR单片机。
AVR单片机采用的RISC结构,其速度、内存容量、外围接口的集成度、以及使用的开发和仿真技术等方面都充分体现和代表了当前单片机嵌入式系统发展的趋势。
也正是由于这些显著特点,再加上其极高的性价比,使得AVR得到广泛应用,在短时间内成为市场上的主流之一。
2.2.3ATmega16简介
ATmega16是基于增强的AVRRISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。
由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间,ATmega16的数据吞吐率高达1MIPS/MHz,从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。
ATmega16AVR内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器。
所有的寄存器都直接与算逻单元(ALU)相连接,使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。
这种结构大大提高了代码效率,并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的数据吞吐率。
ATmega16有如下特点:
16K字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力,即RWW),512字节EEPROM,1K字节SRAM,32个通用I/O口线,32个通用工作寄存器,用于边界扫描的JTAG接口,支持片内调试与编程,三个具有比较模式的灵活的定时器/计数器(T/C),片内/外中断,可编程串行USART,有起始条件检测器的通用串行接口,8路10位具有可选差分输入级可编程增益(TQFP封装)的ADC,具有片内振荡器的可编程看门狗定时器,一个SPI串行端口,以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。
本芯片是以Atmel高密度非易失性存储器技术生产的。
片内ISPFlash允许程序存储器通过ISP串行接口,或者通用编程器进行编程,也可以通过运行于AVR内核之中的引导程序进行编程。
引导程序可以使用任意接口将应用程序下载到应用Flash存储区(ApplicationFlashMemory)。
在更新应用Flash存储区时引导Flash区(BootFlashMemory)的程序继续运行,实现了RWW操作。
通过将8位RISCCPU与系统内可编程的Flash集成在一个芯片内,ATmega16成为一个功能强大的单片机,为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的解决方案。
ATmega16具有一整套的编程与系统开发工具,包括:
C语言编译器、宏汇编、程序调试器/软件仿真器、仿真器及评估板。
2.4ATmega16的引脚
引脚名称引脚功能说明
VCC电源正
GND电源地
端口A(PA7..PA0)端口A做为A/D转换器的模拟输入端。
端口A为8位双向I/O口,具有可编程的内部上拉电阻。
其输出缓冲器具有对称的驱动特性,可以输出和吸收大电流。
作为输入使用时,若内部上拉电阻使能,端口被外部电路拉低时将输出电流。
在复位过程中,即使系统时钟还未起振,端口A处于高阻状态。
端口B(PB7..PB0)端口B为8位双向I/O口,具有可编程的内部上拉电阻。
在复位过程中,即使系统时钟还未起振,端口B处于高阻状态。
端口B也可以用做其他不同的特殊功能.
端口C(PC7..PC0)端口C为8位双向I/O口,具有可编程的内部上拉电阻。
在复位过程中,即使系统时钟还未起振,端口C处于高阻状态。
如果JTAG接口使能,即使复位出现引脚PC5(TDI)、PC3(TMS)与PC2(TCK)的上拉电阻被激活。
端口C也可以用做其他不同的特殊功能.
端口D(PD7..PD0)端口D为8位双向I/O口,具有可编程的内部上拉电阻。
作为输入使用时,若内部上拉电阻使能,则端口被外部电路拉低时将输出电流。
在复位过程中,即使系统时钟还未起振,端口D处于高阻状态。
端口D也可以用做其他不同的特殊功能.
RESET复位输入引脚。
持续时间超过最小门限时间的低电平将引起系统复位。
门限时间见P36Table15。
持续时间小于门限间的脉冲不能保证可靠复位。
XTAL1反向振荡放大器与片内时钟操作电路的输入端。
XTAL2反向振荡放大器的输出端。
AVCCAVCC是端口A与A/D转换器的电源。
不使用ADC时,该引脚应直接与VCC连接。
使用ADC时应通过一个低通滤波器与VCC连接。
AREFA/D的模拟基准输入引脚。
2.2.4电机驱动模块
直流电机,单片机端口是不能直接供电的电流太小带动不了直流电机,要用电机驱动芯片,比较简单和常用的是l298电机驱动芯片。
借鉴前辈的经验,我们选择L298N作为减速电机的驱动芯片。
L298N是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片,输出电压最高可达50V,可以直接通过电源来调节输出电压;
可以直接用单片机的IO口提供信号,而且带有使能端,方便PWM调速,电路简单,性能稳定,使用比较方便。
2.5电机驱动电路
L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。
该芯片采用15脚封装。
主要特点是:
工作电压高,最高工作电压可达46V;
输出电流大,瞬间峰值电流可达3A,持续工作工作电流为2A;
内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器,可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载;
采用标准逻辑电平信号控制,具有两个使能控制端,在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端,使内部逻辑电路部分在低电压下工作;
可以外接检测电阻,将变化量反馈给控制电路。
使用L298N芯片驱动电机,该芯片可以驱动两个二相电机,也可以驱动一个四相电机,可以直接通过电源来调节输出电压;
可以直接用单片机的I/O口提供信号;
而且电路简单,使用比较简单。
减速电机的额定电压为12V,转速为30r/m。
L298N驱动电机的电路为:
2.6L298N引脚驱动电机的电路
2.7L298N近图
L298N功能模块:
2.8L298N功能模块
2.2.5电机模块
方案1:
采用步进电机作为该系统的驱动电机。
使用步进电机控制精度较高,但难度较大,在广告机的控制过程中,减速电机完全满足要求,没必要额外增加难度。
方案2:
采用直流减速电机。
直流减速电机转动力矩大,体积小,重量轻,装配简单,使用方便。
由于其内部由高速电动机提供原始动力,带动变速(减速)齿轮组,可以产生较大扭力。
技术参数:
1、供电电压:
12V直流电;
2、2、VCC:
12V经过稳压器7805降压得到;
3、3、8550和8050两个不同PN结的三极管在这里既起到放大作用(二级放大),又作为开关用;
4、4、IN4007:
续流二极管,在直流减速电机突然上电(或断电)时保护电机线圈不被烧坏;
5、5、471uf和104电容:
第一,作为滤波电容;
第二,470uf高值电容在此主要起到储能作用,在普通电池电压不稳定时,及时稳住电压,使得电路保持比较可靠的12V稳定电压。
2.9直流减速电机驱动原理图
2.3软件设计
本论文通过Atmega16单片机的C语言编译器编制了L298N电机驱动芯片的相关程序,使得减速电机按照预定的方案运行,再通过皮带带动滑轮使得广告片转换画面,从而完成了自动广告机的设计。
其软件设计原理:
通过定时器T0精确定时1s,当定时器开始计时后,程序经过初始化,通过L298N芯片输入信号电动机开始运转,再到经过电动机的加速、减速后到达可以显示广告片1的位置后,电动机停止,显示画面1,经过3s延长后,再次输入电动机正传信号,使电动机再次运转,经过电动机的加速、减速后到达可以显示广告片2的位置后,电动机停止,显示画面2,如果需要再显示更多的画面,重复上述过程,直到计数器断开计时,系统没有信号输入为止。
2.3.1流程图如下
2.10流程图
3结论
本论文用ATmega16单片机作为自动滚动广告机的控制核心,通过Mega16L定时器T0精确定时一秒,利用ATmega16控制电机驱动芯片L298N,使之输出正转——停止——正转——停止的信号(输出电压12V),使电机遵从上述动作,并最终通过皮带连接滑轮使广告片随之转动。
完成了自动滚动广告机的制作。
通过实际的应运单片机的相关知识,C语言编程能力的应用,对动手能力,抽象思维能力甚至人际交往能力都是一次考验同时也是锻炼。
使我更清楚的认识到自己的知识储备还远不够达到实际问题的水平,应继续学习。
路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。
参考文献
[1]刘德营张志霞龚丽农李志伟《单片机原理及接口技术》中国水利水电出版社
[2]黄坚《自动控制原理及其应用》高等教育出版社
[3]黄双成高专电气自动化技术专业规划教材单片机应用技术中国电力出版社
[4]杜树春《单片机应用系统开发实例详解(附光膍)机械工业出版社
[5]继强邢春香【正版】单片机应用设计培训教程(实践篇)北京航空航天大学出版社
[6]杨路明C语言程序设计教程北京邮电大学出版社2007
[7]L298芯片数据手册
致谢
在本文完稿之际,我要衷心感谢我的指导老师郭红霞老师,在论文成稿期间,无论在选题上,还是资料
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