十字旋转LED点阵的制作

上次说道，乘着国庆佳节时，我将这个旋转LED点阵搞定了，按照之前的约定，现将制作过程和经验与大家分享。本制作套件购买自51电子，文中部分图片也是从该网站获得，如需购买请与该网站联系。

制作过程分为三个阶段：

1、硬件制作：电路板焊接，调试；

2、机械制作：外壳打孔，装配；

3、编程调试：编写软件，进行程序调试。

一、硬件制作

整个硬件分为两部分，即旋转主板部分和无线供电部分。无线供电部分类似变压器原理，替代了传统的电刷供电，提高了使用寿命，并且几乎没有噪音。主板主控为STC51，相信大家都很熟悉了，4组I/O都接了LED，共2组32个。一组为红色，一组为绿色，所以该点阵能实现双色显示效果。红外收发是为了能让CPU知道起始位置，从该位置开始刷新要显示的内容。

可以这么说，这是迄今为止最考验我焊接水平的小制作。首先，元器件标号比较混乱（给了一张黑白的装配图，不是很清楚），有很多洞洞没有用，很容易搞错。再者，LED是立在PCB上焊接的，当时我找了一个朋友帮忙，焊接32个LED仍用了2个多小时。

焊接完成之后，先进行简单的测试。首先连接好ISP下载电路，测试程序是否可以正常下载，如果不行，检查单片机电源是否为5V，TXD/RXD的接口是否与单片机连通了，有没有引脚短路。若不行，用示波器查看晶振是否起振，若没有，则更换起振电容后再试。若再不行，将单片机引脚重新补焊一下。如果还不行，就只能更换单片机了。我运气不是非常好，第一次焊接时单片机的方向焊错了，更换了一片单片机后却没有办法下载程序，之后又多次重新补焊，才得以正常下载。

可以正常下载程序后，就要测试LED了，因为LED是共阳的，通过令P0~P3都为0x00就可以点亮所有LED，如果有个别LED不亮或较暗，则因进行更换（LED在焊接时比较容易坏）。

二、机械部分

机械部分的制作比较简单，按照网上的教程即可。主要是安装好电刷和电机部分，需要使用热熔胶固定，也需要有点钻来开孔。注意引线的长度，防止在底座接线时不够长。

这部分完成后如下图所示：

至此，电路和机械全部完成，剩下的就是调试与编程了。

三、调试与编程

之前在制作硬件时已经有了电路调试的工作，这里还需要调试电源。我在给无线供电模块上电时，LED并没有被点亮（已下载LED全亮程序），无线模块发热，测量单片机电压，只有3.1V。首先检查了模块本身的问题，将原级线圈断开取下，再次上电，无线模块不发热，可以肯定无线供电模块没有发生短路；接上原级线圈，空载测试，模块依旧发热。怀疑是无线供电模块供电能力太弱，

考虑通过提高输入电压和降低输出降压来解决。将发生电路D1去除，相当于提高0.7V输入电压，输出反而变为2.93V。调整次级线圈的位置，输出电压在2.81V-3.33V之间变动。将输出端串接的4148二极管(0.7V压降)更换为肖特基二极管(0.5V压降)，输出电压竟然高达7V了，还好即时发现，电路没有烧坏。以上诸多不合理现象，后我仔细考虑，疑似稳压管有问题，更换了稳压管D5。调整次级线圈位置，输出电压在2.95 – 5V变动，正常工作。我仔细看了”稳压管”上的标注，原来是我把稳压管和4148的位置搞反了（没办法，长得很像啊）。

程序编写方面，注意利用好红外传感器的中断，尽量提高系统的响应时间（减小主循环时间）。刚上电启动时，因为转速不稳定，画面会有一些抖动，将程序优化后，只要转速稳定，大的抖动就不会出现。

好了，公布成果 ：）

祝大家制作成功！

本文由云飞机器人实验室 (www.yfworld.com) 原创，作者戴晓天保留对该文的所有权以及变更权。你可以自由转载，但需注明原文出处。

作者

戴晓天

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Xiaotian DAI | Ph.D, M.IEEE, M.IET
机器人实践者
我相信未来是机器与人共生的世界。

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