投影旋转时钟

投影旋转时钟

【摘要】那些摇晃出的空中图案，漂浮在车轮上的动画，以及形态各异的时钟，一定给你留下深刻印象。看到这些千奇百怪、创意无限的电子作品，除了羡慕、敬佩、感叹外，你是否想过拥有一个，做一个属于你自己的LED旋转屏呢？一般旋转时钟是采用单片机控制LED灯点亮的次序，利用人的视觉残留从而做到旋转时钟的效果。而本设计是利用聚焦能力强的激光头设计而成，因此它具备投影效果，并且投影效果十分明显。系统的电源由无线供电方式提供，同时结合红外线收发的原理现实时钟功能的切换。

【关键词】激光二极管；单片机；无线供电；红外线；电磁感应；时钟芯片Projection Ｒotating Ｃlock

WＵＲi-ming

(Dept. of Zhejiang Ocean University, Zhoushan Zhejiang, 316000)

【Abstract】The swinging out air pattern, floating in the wheel of the animation, and different forms of clock, will impress you. See these all sorts of strange things, unlimited creative electronic works, in addition to envy, admire, sigh, do you want to have one, make your own LED rotary screen? General rotary clock is controlled by single chip microcomputer LED lights to light up the order, using the persistence of vision so as to achieve the effect of rotary clock. This design is the use of focusing ability of the laser head design, so it has a projection, and the projection effect is very obvious. The power supply system by the wireless power supply mode, combined with infrared transceiver principles actual clock function switching.

【Key words】Laser diode; Single chip microcomputer; Wireless power supply;Infrared ray; Electromagnetic induction; Clock chip

0引言

现今人们家庭用的时钟主要还是传统意义上的时钟，固定的表盘与表针，显示效果单一，不能满足时钟不但用来看时间还是一件很好的装饰品的要求。随着科技的发展网络上出现了以DIY为主要形式的旋转时钟作品。但是随着单片机技术、高亮发光二极管制造技术和高速稳定电机制造技术的发展，这种千奇百怪、创意无限的电子旋转时钟必将走进千家万户。

１整体框架

１．１视觉残留

人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”。物体在快速运动时, 当人眼所看到的影像消失后，人眼仍能继续保留其影像0.1-0.4秒左右的图像，这种现象被称为视觉暂留现象。是人眼具有的一种性质。人眼观看物体时，成像于视网膜上，并由视神经输入人脑，感觉到物体的像。但当物体移去时，视神经对物体的印象不会立即消失，而要延续0.1 -0.4秒的时间，人眼的这种性质被称为“眼睛的视觉暂留”。因此投影旋转时钟要想能实现效果那么就应该保证要有一定的旋转速度，这里我采用一般的小电机就可实现。整体的实物图如图1所示。

图1 整体实物图

１.2显示原理

正常的时钟采用LED组成的数码管显示，而这里投影旋转时钟是直接用激光管来显示，因为要想达到投影的效果一般的LED是无法实现的，普通的LED 发出的光是散的不会聚焦所以不可能实现投影功能。激光管发射的光它具有光点不发散、集中的优良效果，同时它的驱动电路跟普通的LED是一样的，显示原理跟LED灯也一样。点阵我想大家应该清楚，这原理就是利用点阵的思想这里我连接了16个激光管，分别接在单片机的P0、P2口利用旋转时的视觉残留来实现时钟显示，其效果跟点阵是一模一样，见图２“1”的点阵。

图２“1”的点阵

这里数码管是共阳极，所以从上到下从左到右分别为：

0xFF,0xFF,0xEF,0xDF,0xEF,0xDF,0x07,0xC0,0xFF,0xDF,0xFF,0xDF,0xFF,0xFF ,0xFF,0xFF这里我们想象一下每一列都是16个激光管这样只要我们让他扫描到这些“0”、“1”代码，时间又在人的视觉残留的时间内（0.1-0.4秒）这样我们就能看到数字“1”同时也能在天花板上看到“1”，同理其他的数字也是这样实现的这样我们就能显示时钟了。但是只单单的这样会出现一个数字漂浮的现象，所谓数字漂浮是指因为电机的旋转速度不同从而导致相应的数字显示的位置不同，如本来12:11:10如果发生漂浮就会可能出现“2”的地方变成“1”之类的错误。我采用了红外线发射接收原理来克服这个困难，红外接收管接收到红外发射管发射出来的红外线时它会导通，这样我就可以利用这个特点来连接单片机的相应端角。见图3红外接收。

图3红外接收

其中P3.2是外中断0的端角，只有红外接收管为低电平时P3.2才进入中断发出一个信号，这时才显示数字其他情况不去显示这样一来就不会发生数字漂浮的现象了。１.3无线供电

供电是这次实验的最大困难，这次是旋转的时钟我们不能像正常的那样给单片机供电这样不仅很麻烦而且有一定的危险。我利用电机旋转的功能想到了“电磁感应”的原理，（电磁感应：变化的磁场在周围空间产生电场，当导体处在此电场中时，导体中的自由电子在电场力作用下作定向移动而产生电流即感应电流；如果不是闭合回路，则导体中自由电子的定向移动使断开处两端积累正、负电荷而产生电势差——感应电动势。）这样我设计了如下的原理图4。

图４无线供电原理图

这里连接了大线圈（52T），而小线圈（68T）不过对于线圈没有具体的要求适合就行，所以当小线圈放在电机的轴上这样只要电机旋转就会有电提供给电路板，实现了无线供电的功能，经过测试它能提供的电压是比较稳定的不会有太大的起伏。

１.4时钟芯片

旋转时钟的本质还是时钟，而对于时钟来说我选用了DS1302时钟芯片此芯片是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。图5为引脚图。

图5引脚图