自动控制原理实物设计制作报告.doc

【自动控制原理实物设计制作报告】 本报告详细阐述了一个基于自动控制原理的实物设计——LED显示棒。该系统采用单片机AT89C2051/4051作为核心控制器，结合三个74HC595驱动芯片以及24个超高亮度白色LED灯，通过水银开关作为运动检测装置，实现动态显示字符和图形的功能。 **一、系统设计概述** 设计目标是创建一个可手持的LED显示棒，通过人体挥动产生中断信号，进而由单片机处理，驱动LED灯按特定序列点亮或熄灭。人眼的视觉暂留效应使得LED灯的快速闪烁在视觉上呈现出连续的字符或图形。系统具备切换显示内容和控制图形缩放的功能，且实际测试结果显示，系统性能达到了预期的基本要求和发挥部分的需求。 **二、系统组件与工作原理** 1. **单片机控制**：AT89C2051/4051单片机负责接收并处理来自水银开关的中断信号，生成相应的列像素数据，通过74HC595驱动芯片控制LED灯的亮灭状态，以实现所需的显示效果。 2. **运动检测**：水银开关位于显示棒的上端，当棒体被挥动时，开关动作产生中断，触发单片机执行相应的显示指令。 3. **按键控制**：用户通过按键切换显示内容，调整显示的图形或字符的缩放比例。 4. **驱动显示**：74HC595驱动芯片具有移位和锁存功能，可以连续接收和存储单片机发送的像素数据，从而控制LED灯阵列的逐列扫描。 5. **电源**：整个系统由电源供电，单片机工作电压为5V。 **三、系统结构与方案选择** 系统结构包括单片机控制、运动检测、按键输入、驱动显示和电源供应五个主要部分。单片机控制部分采用中断驱动方式，实时响应运动检测和按键输入，以实现动态显示。74HC595芯片的选择是因为其能够提供足够的驱动能力，并支持数据的串行输入和并行输出，简化了硬件设计。 在实际操作中，用户挥动LED显示棒，水银开关产生中断，单片机接收到中断信号后，按照预设的字模数据，通过74HC595逐列驱动LED灯点亮，形成连续的字符或图形。由于人眼的视觉暂留效应，LED灯的快速变化不会被察觉，形成稳定的视觉图像。 **四、系统性能与优化** 通过对系统的测试，验证了设计的可行性和稳定性。在满足基本需求的基础上，系统还实现了额外的扩展功能，如图形缩放，这增加了系统的实用性与趣味性。 总结，这个自动控制原理实物设计项目成功地展示了如何结合单片机控制、运动检测和视觉暂留效应，创造出一个创新且实用的LED显示设备。通过合理的硬件选择和软件设计，该系统不仅实现了基本的显示功能，还提供了良好的用户体验。这一设计对于理解自动控制原理及其在实际应用中的运用具有重要意义。