原创 用硬盘音圈电机DIY摇摆显示钟

用硬盘音圈电机DIY摇摆显示钟

周正华

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看到市场上正在流行的时尚商品——摇摆LED时钟，感觉非常新颖独特，正在玩单片机的我，激起了自己也想DIY一个的冲动。不就是一个流水灯吗？有什么难的？！ 于是，一个单片机项目就这样开始了。

然而动手以后才知道问题并非想象那样简单，有许许多问题在制作中一一出现，经过十多天的制作、修改与调试，作品才告完成，基本达到预先要求。

一. 设计思路

本制作是根据视觉暂留原理, 让一排8只LED运动, 在空中呈现数字来表示时钟。由于其实质就是一个摆动的流水灯，特别适合初入门的单片机爱好者动手制作。

整个屏可显示七个字符，平时作时钟只用其中的五个字符。

显示分 “正常运行”、“调分”和“调时” 三种状态。正常运行时中间的“：”符每一秒闪现一次，调分和调时时，则为调整的项闪现。

设置三个调整按键，一个为“状态键”，一个为“加法键”，一个为“减法键”。

完成图（见图1、图2）

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                                                    图1  

                                                   图2

效果图(见图3)

                 图3

二. 硬件结构

主板的结构布局见图4。

                                                                图4

机械部分：

驱动摇棒摆动的机构采用从硬盘上拆下的音圈电机（见图5）组件构成，为制作方便，这个组件是直接安装在电路板上的。

                                                                            图5

为使摇棒保持平衡，需在线圈端加配重，由于配重是在磁铁的上端，最好选铜质物件。为了让摇棒摆动稳定，在摇棒摆动的摆幅两端加了限位器。并在两个限位器上分别套上一个胶圈，以减轻噪音和振动。

电子部分：

1．LED的焊接，（见图6）将LED两脚跨接在电路板两端的方式进行焊接。使LED紧密排列在一起。

                                                                                  图6

2．摇棒上的LED与主板上的信号用排线连接，音圈电机供电占2位，LED信号传输占9位，所以至少要11位的排线。（见图7）

                                                                                     图7

3．设置三个按键用于调整时间。（见图8）

                                                                              图8

4．采用驱动直流电机正反转的方式，驱动音圈电机来回摆动。让电机正、反转的方法很多，最典型的是H桥电路驱动，为了简化电路，最好采用H桥功能的集成电路。这种IC很多，比如象TA7257，TA8429H，L6203等，这里用的是三菱公司的M54544AL。(见图9)

  
                                                                                      图9

IC各脚定义见图10。

                                                                               图 10

5．电原理图见图11。

        图11

三. 软件设计

1．  摇棒的启动

通过P3.6和P3.7输出驱动音圈电机的信号, 由于没有设置检测摇棒的传感器，时间间隔只能跟据实验确定。在调试中发现，当驱动摇棒的信号转换加速到一定的时候，从静止状态转到正常摆动状态发生困难，因此需要由慢到快的驱动过程。由下面的程序段实现。

do {

      mm--;

        DelayMs(120+mm*5);  //逐渐缩短延时间

      put1=~put1; put2=~put2;  //转换输出口电平状态

    }while(mm>0);

2．  秒闪现的实现

数字和字符的闪现是通过变量Ms和数组w[]实现的，如需要七位字符中的间的第4位闪现，则w[3]=1。这是通过全局变量Ms在void timer0(void)函数中每隔一秒改变一次状态（0或1），在void timer1(void)函数中的下列语句中实现。

if((put1==1)&&(ii<7)&&(Ms*w[ii]==0)) P2=~ASCIIDOC[v[ii]*6+jj]; else P2=0xff;

3．  校正显示不均匀

调试中发现，显示屏上的字符并不是一样宽的，仔细分析是由于摇棒在运动中一直受力，使摇棒产生加速运动，这样就需要在程序中加一校正因子，逐渐缩短显示的时间段。具体是通过变量tt在函数void timer1(void)中实现的。

4．  按键去抖程序

按键的去抖采用软件编程实现，其方法是当检测到按键的接口出现低电平后，隔一段时间再检测，如还是低电平，则确认为有效，否则无效。具体的程序是通过函数unsigned char ChKey(bit Key)实现。

5．  显示同步

调试时要根据实际情况确定Ti的值，保证显示正常。

6．预留的部分功能

提供的程序除提供了一个完整的时钟程序外，还预留了显示七个字符功能（见图12），只是主程序要作一些修改。

                                图12

7．完整C51代码

本制作的最大问题是操声和振动问题，尽管做了努力，还是没有完全解决，还有改善余地。由于设计没有考虑回摆时的显示，显示有明显闪烁现象，也需要进一步完善。

转自http://blog.ednchina.com/dzgdzzh/89079/Message.aspx