1、畢業(yè)設計論文分類號 單位代碼 密 級 學 號 學生畢業(yè)設計論文題 目自動滾動廣告機設計作 者學 號院 (系)專 業(yè)電氣工程及其自動化指導教師辯論日期2021 年 5 月 日榆 林 學 院畢業(yè)設計論文誠信責任書本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計論文，是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果。畢業(yè)設計論文中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點等，均已明確注明出處。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)公開發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要奉獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人畢業(yè)設計論文與資料假設有不實，愿意承當一切相關的法律責任。摘要

2、 廣告是商品生產(chǎn)者、經(jīng)營者和消費者之間溝通信息的重要手段，或企業(yè)占領市場、推銷產(chǎn)品、提供勞務的重要形式。論文采用ATmega16單片機作為自動滾動廣告機的控制核心，通過電源及穩(wěn)壓模塊、主控模塊、電機驅動模塊、電機模塊的選用，利用ATmega16控制電機驅動芯片L298N，使之輸出正轉停止正轉停止的信號輸出電壓12V，使電機遵從上述動作并最終使廣告片隨之轉動，完成對自動滾動廣告機的設計。自動滾動廣告機的出現(xiàn)使有限的平面廣告資源得到了成倍的提升并大大降低了廣告主廣告投放本錢，多樣化、實時化的發(fā)布模式以及智能化、人性化的管理平臺，將給這一新興產(chǎn)業(yè)注入革命性的燃料，推動廣告行業(yè)向著新的高度前進。 關鍵

3、詞：單片機 電源 電機 定時器 ABSTRACT The advertisement is between the commodity producer, the operator and the consumer communicates the information the important means that or the enterprise seizes the market, the sales promotion product, to provide the service the important form. The paper uses the ATmega16 m

4、onolithic integrated circuit to take the automatic trundle advertisement machine control core, through the power source and the constant voltage module, the master control module, the motor-driven module, electrical machinery modules selection, uses ATmega16 control motor-driven chip L298N, causes i

5、t output clockwise - - stop - - clockwise - - stop the signal (output voltage 12V), causes the electrical machinery to comply with the above movement and to cause the advertising reel finally along with it rotation, completes to the automatic trundle advertisement machine design. The automatic trund

6、le advertisements machine appearance caused the limited plane advertisement resources to obtain the promotion doubled and re-doubled and to reduce the advertisement main advertisement delivery cost greatly, diverse, the solid current events issue pattern as well as intellectualized, the user-friendl

7、y management platform, will give this emergent industry to pour into the revolutionary fuel, impelled the advertisement profession to turn toward the new high advance. Key word: Monolithic， integrated circuit power source， electrical machinery ，timer 目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc244925220 摘 要

8、.2 HYPERLINK l _Toc244925221 ABSTRACT.3 HYPERLINK l _Toc244925222 1緒論.5前言.5 HYPERLINK l _Toc244925223 1.2國內(nèi)外狀況.5 HYPERLINK l _Toc244925226 1.3自動滾動廣告機簡介 .5 1.4自動滾動廣告機的前景.51.5論文研究的主要內(nèi)容.62 HYPERLINK l _Toc244925229 自動滾動廣告機設計.72.1設計原理.72.2硬件設計.82.硬件模塊方案比擬及論證.9.9 .9電機驅動模塊.10電機模塊.10.102.2.2.1 ATmega16單片機.

9、10 2.2.2.1.1Atmega16單片機介紹 .10.12.14ATmega16內(nèi)核介紹.15.17.20軟件設計流程圖.20設計源程序.20結論.24 HYPERLINK l _Toc244925230 參考文獻.25 HYPERLINK l _Toc244925231 致 謝.26附錄1 所用全部硬件資源.27附錄2整個硬件設計電路.28 HYPERLINK l _Toc244925223 附錄3 源程序.291緒論什么是廣告：廣告是為了某種特定的需要，通過一定形式的媒體，并消耗一定的費用，公開而廣泛地向公眾傳遞信息的宣傳手段。隨著我國經(jīng)濟持續(xù)高速增長、市場競爭日益擴張、競爭不斷升級

10、、商戰(zhàn)已開始進入“智戰(zhàn)時期，廣告也從以前的所謂“媒體大戰(zhàn)、“投入大戰(zhàn)上升到廣告創(chuàng)意的競爭。它是商品生產(chǎn)者、經(jīng)營者和消費者之間溝通信息的重要手段，或企業(yè)占領市場、推銷產(chǎn)品、提供勞務的重要形式。1.2國內(nèi)外狀況 改革開放三十年以來，伴隨著經(jīng)濟的快速開展，市場競爭越來越劇烈，各種新產(chǎn)品新技術不斷涌現(xiàn)，行業(yè)內(nèi)以及行業(yè)間的競爭趨向白熱化，往日“酒香不怕巷子深的狀況以徹底不復存在。隨著我國經(jīng)濟持續(xù)高速增長、市場競爭日益擴張、競爭不斷升級、商戰(zhàn)已開始進入“智戰(zhàn)時期，廣告也從以前的所謂“媒體大戰(zhàn)、“投入大戰(zhàn)上升到廣告創(chuàng)意的競爭。它是商品生產(chǎn)者、經(jīng)營者和消費者之間溝通信息的重要手段，或企業(yè)占領市場、推銷產(chǎn)品、提

11、供勞務的重要形式，這樣廣告的作用就普遍得到各大公司團體的重視，廣告宣傳支出不斷加大。 自動廣告機是利用標準液晶顯示器、液晶電視機，通過聯(lián)網(wǎng)和多媒體系統(tǒng)控制等方式實現(xiàn)信息顯示和視頻廣告播放的新一代智能設備。 滾動廣告機是向人們提供廣告信息的一種手段。多畫面滾動廣告機，是一種能全面展示企業(yè)產(chǎn)品和企業(yè)形象的新媒體，該工程產(chǎn)品將單片機技術和機械結構融為一體，具有動靜結合、自動定時定格、自動往復播放、廣告畫面變化生動并具備普通靜態(tài)平面廣告色彩豐富，畫面清晰的優(yōu)點。自動滾動廣告機的前景提到信息媒體，大多數(shù)人直接想到的就是報刊、播送、電視、或者互聯(lián)網(wǎng)。但是今天的信息發(fā)布者已經(jīng)不滿足于這些受眾廣泛卻沒有針對性

12、的傳統(tǒng)信息渠道。信息媒體市場正在由群眾行銷轉向分眾行銷。在產(chǎn)品與消費者不斷被細分化的時代，傳統(tǒng)媒體的局限性是無法有效地區(qū)分產(chǎn)品的目標受眾群。 技術革新推動產(chǎn)業(yè)開展。為了更好地開掘市場潛力，以數(shù)字化、網(wǎng)絡化的播放系統(tǒng)取代現(xiàn)行的廣告機本地播放方式將是樓宇電視廣告行業(yè)開展不可阻擋的趨勢。多樣化、實時化的發(fā)布模式以及智能化、人性化的管理平臺，將給這一新興產(chǎn)業(yè)注入革命性的燃料，推動廣告行業(yè)向著新的高度前進。1.5 論文研究的主要內(nèi)容論文研究涉及到硬件局部和軟件局部。硬件方面有廣告機框架、電源及穩(wěn)壓模塊、主控模塊、電機驅動模塊、電機模塊組成。軟件方面用C語言編程了Mega16L定時器系統(tǒng)。2 自動滾動廣告

13、機設計 用ATmega16單片機作為自動滾動廣告機的控制核心，通過Mega16L定時器T0精確定時一秒，實現(xiàn)一個和真實時間同步的系統(tǒng)時鐘，利用ATmega16控制電機驅動芯片L298N，使之輸出正轉停止正轉停止的信號輸出電壓12V，使電機遵從上述動作,并最終通過皮帶連接滑輪使廣告片隨之轉動。 另外，還有利用四位七段數(shù)碼管顯示時間。2.1 總體平面示意圖根據(jù)設計要求，我們的自動滾動廣告機主要由五個模塊構成：廣告機框架、電源及穩(wěn)壓模塊、主控模塊、電機驅動模塊、電機模塊組成。整個硬件電路設計的總體結構框圖可由下列圖2.2表示：電源穩(wěn)壓主 控模塊mega16LL298N芯 片減速電 機 模 塊2.2

14、硬件設計電路總電路圖2.3 總體電路示意圖電源及穩(wěn)壓模塊方案一：采用交流電經(jīng)直流穩(wěn)壓處理后供電 采用交流電提供直流穩(wěn)壓電源，電流驅動能力及電壓穩(wěn)定性最好，且負載對電源影響也最小。方案二：采用蓄電池供電 蓄電池具有較強的電流驅動能力和較好的電壓穩(wěn)定性能，且本錢低廉?？刹捎眯铍姵亟?jīng)7812芯片穩(wěn)壓后給電機供電，再經(jīng)過降壓接7805芯片給單片機及其他邏輯單元供電。方案三：采用干電池組進行供電，占空間小，移動性好 。 由于實際情況下廣告機需長時間運轉，時間久了，耗電量必然很大，經(jīng)常換電池很麻煩，應選擇方案一。 硬件主控模塊 作為單片機原理與接口技術課程的course project，我們直接選用了At

15、mel公司的ATmaga16L單片機作為主控模塊。 Mega16是高性能、低功耗的 8 位AVR 微處理器，具有先進的RISC結構，內(nèi)部集成兩個具有獨立預分頻器和比擬器功能的8 位定時器/ 計數(shù)器和一個具有預分頻器、比擬功能和捕捉功能的16 位定時器/ 計數(shù)器?？赏ㄟ^JTAG對MCU進行程序燒寫及仿真。內(nèi)置晶振，使用方便。 8051結構的單片機采用復雜指令系統(tǒng)CISC體系。由于CISC結構存在指令系統(tǒng)不等長、指令數(shù)多、CPU利用效率低和執(zhí)行速度慢等缺陷，已不能滿足和適應實際中高檔電子產(chǎn)品和嵌入式系統(tǒng)應用的需要。ATMEL公司發(fā)揮其在FLASH存儲器技術上的優(yōu)勢特長，于1997年研發(fā)和推出了全新

16、配置、采用精簡指令集RISC結構的新型單片機，簡稱AVR單片機。 AVR單片機采用的RISC結構，其速度、內(nèi)存容量、外圍接口的集成度、以及使用的開發(fā)和仿真技術等方面都充分表達和代表了當前單片機嵌入式系統(tǒng)開展的趨勢。也正是由于這些顯著特點，再加上其極高的性價比，使得AVR得到廣泛應用，在短時間內(nèi)成為市場上的主流之一。 2.2.3 ATmega16簡介 ATmega16是基于增強的AVR RISC結構的低功耗8 位CMOS微控制器。由于其先進的指令集以及單時鐘周期指令執(zhí)行時間，ATmega16 的數(shù)據(jù)吞吐率高達1 MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。ATmega16 AV

17、R 內(nèi)核具有豐富的指令集和32 個通用工作存放器。所有的存放器都直接與算邏單元(ALU) 相連接，使得一條指令可以在一個時鐘周期內(nèi)同時訪問兩個獨立的存放器。這種結構大大提高了代碼效率，并且具有比普通的CISC 微控制器最高至10 倍的數(shù)據(jù)吞吐率。ATmega16 有如下特點:16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash(具有同時讀寫的能力，即RWW)，512 字節(jié)EEPROM，1K 字節(jié)SRAM，32 個通用I/O 口線，32 個通用工作存放器，用于邊界掃描的JTAG 接口，支持片內(nèi)調(diào)試與編程，三個具有比擬模式的靈活的定時器/ 計數(shù)器(T/C),片內(nèi)/外中斷，可編程串行USART，有起始條件檢測器的通用

18、串行接口，8路10位具有可選差分輸入級可編程增益(TQFP 封裝) 的ADC ，具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器，一個SPI 串行端口，以及六個可以通過軟件進行選擇的省電模式。本芯片是以Atmel 高密度非易失性存儲器技術生產(chǎn)的。片內(nèi)ISP Flash 允許程序存儲器通過ISP 串行接口，或者通用編程器進行編程，也可以通過運行于AVR 內(nèi)核之中的引導程序進行編程。引導程序可以使用任意接口將應用程序下載到應用Flash存儲區(qū)(ApplicationFlash Memory)。在更新應用Flash存儲區(qū)時引導Flash區(qū)(Boot Flash Memory)的程序繼續(xù)運行，實現(xiàn)了RWW 操作。

19、通過將8 位RISC CPU 與系統(tǒng)內(nèi)可編程的Flash 集成在一個芯片內(nèi)， ATmega16 成為一個功能強大的單片機，為許多嵌入式控制應用提供了靈活而低本錢的解決方案。ATmega16 具有一整套的編程與系統(tǒng)開發(fā)工具，包括：C 語言 編譯器、宏匯編、 程序調(diào)試器/ 軟件仿真器、仿真器及評估板。2.4 ATmega16的引腳引腳名稱 引腳功能說明VCC 電源正GND 電源地端口A(PA7.PA0) 端口A 做為A/D 轉換器的模擬輸入端。端口A 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，假設內(nèi)部上拉電阻使能，端口被

20、外部電路拉低時將輸出電流。在復位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口A 處于高阻狀態(tài)。端口B(PB7.PB0) 端口B 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，假設內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口B 處于高阻狀態(tài)。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 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，假設內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復

21、位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口C 處于高阻狀態(tài)。如果JTAG接口使能，即使復位出現(xiàn)引腳 PC5(TDI)、 PC3(TMS)與 PC2(TCK)的上拉電阻被激活。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 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，假設內(nèi)部上拉電阻使能，那么端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口D 處于高阻狀態(tài)。端口D 也可以用做其他不同的特殊功能.RESET 復位輸入引腳。持續(xù)時間超過最小門限時間的低電平將引起系統(tǒng)復位。門限時間見P

22、36Table 15。持續(xù)時間小于門限間的脈沖不能保證可靠復位。XTAL1 反向振蕩放大器與片內(nèi)時鐘操作電路的輸入端。XTAL2 反向振蕩放大器的輸出端。AVCC AVCC是端口A與A/D轉換器的電源。不使用ADC時，該引腳應直接與VCC連接。使用ADC時應通過一個低通濾波器與VCC 連接。AREF A/D 的模擬基準輸入引腳。 電機驅動模塊 直流電機，單片機端口是不能直接供電的 電流太小 帶動不了直流電機 ，要用電機驅動芯片，比擬簡單和常用的是 l298 電機驅動芯片。借鑒前輩的經(jīng)驗，我們選擇L298N作為減速電機的驅動芯片。L298N是一個具有高電壓大電流的全橋驅動芯片，輸出電壓最高可達5

23、0V，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機的IO口提供信號，而且?guī)в惺鼓芏耍奖鉖WM調(diào)速，電路簡單，性能穩(wěn)定，使用比擬方便。+12V直流供電電源+5V直流邏輯電平 L298N電 機 驅 動 芯 片單片機指令總線驅動電機保護 電 路2.5 電機驅動電路L298N是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機驅動芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點是：工作電壓高，最高工作電壓可達46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達3A，持續(xù)工作工作電流為2A；內(nèi)含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅動器，可以用來驅動直流電動機和步進電動機、繼電器線圈等感性負載；采用標準邏輯電平信號控制，具有兩個使能控制端，在不受

24、輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作有一個邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路局部在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反應給控制電路。使用L298N芯片驅動電機，該芯片可以驅動兩個二相電機，也可以驅動一個四相電機，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機的I/O口提供信號；而且電路簡單，使用比擬簡單。減速電機的額定電壓為12V，轉速為30r/m。L298N驅動電機的電路為：2.6 L298N引腳驅動電機的電路 2.7 L298N近圖L298N功能模塊：2.8 L298N功能模塊 電機模塊方案1：采用步進電機作為該系統(tǒng)的驅動電機。使用步進電機控制精度較高，但難度較大，在廣告機的控制過程

25、中，減速電機完全滿足要求，沒必要額外增加難度。方案2：采用直流減速電機。直流減速電機轉動力矩大，體積小，重量輕，裝配簡單，使用方便。由于其內(nèi)部由高速電動機提供原始動力，帶動變速減速齒輪組，可以產(chǎn)生較大扭力。技術參數(shù)：供電電壓：12V直流電；2、VCC: 12V經(jīng)過穩(wěn)壓器7805降壓得到；3、8550和8050兩個不同PN結的三極管在這里既起到放大作用二級放大，又作為開關用；4、IN4007: 續(xù)流二極管，在直流減速電機突然上電或斷電時保護電機線圈不被燒壞；5、471uf和104電容： 第一，作為濾波電容； 第二，470uf高值電容在此主要起到儲能作用，在普通電池電壓不穩(wěn)定時，及時穩(wěn)住電壓，使得

26、電路保持比擬可靠的12V穩(wěn)定電壓。 直流減速電機驅動原理圖 本論文通過Atmega16單片機的C語言編譯器編制了L298N電機驅動芯片的相關程序，使得減速電機按照預定的方案運行，再通過皮帶帶動滑輪使得廣告片轉換畫面，從而完成了自動廣告機的設計。 其軟件設計原理：通過定時器T0精確定時1s，當定時器開始計時后，程序經(jīng)過初始化，通過L298N芯片輸入信號電動機開始運轉，再到經(jīng)過電動機的加速、減速后到達可以顯示廣告片1的位置后，電動機停止，顯示畫面1，經(jīng)過3s延長后，再次輸入電動機正傳信號，使電動機再次運轉，經(jīng)過電動機的加速、減速后到達可以顯示廣告片2的位置后，電動機停止，顯示畫面2，如果需要再顯示

27、更多的畫面，重復上述過程，直到計數(shù)器斷開計時，系統(tǒng)沒有信號輸入為止。流程圖如下開始初始化 電機正轉停 車顯 示3s延時到否？電機正轉位置1到否？停 車顯 示位置2到否？3s延時到否？電機正轉結束3 結論 本論文用ATmega16單片機作為自動滾動廣告機的控制核心，通過Mega16L定時器T0精確定時一秒，利用ATmega16控制電機驅動芯片L298N，使之輸出正轉停止正轉停止的信號輸出電壓12V，使電機遵從上述動作,并最終通過皮帶連接滑輪使廣告片隨之轉動。完成了自動滾動廣告機的制作。通過實際的應運單片機的相關知識，C語言編程能力的應用，對動手能力，抽象思維能力甚至人際交往能力都是一次考驗同時也

28、是鍛煉。使我更清楚的認識到自己的知識儲藏還遠不夠到達實際問題的水平，應繼續(xù)學習。 路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索。參考文獻1 劉德營 張志霞 龔麗農(nóng) 李志偉?單片機原理及接口技術 ? 中國水利水電出版社2 黃堅 ?自動控制原理及其應用 ? 高等教育出版社3 黃雙成 高專電氣自動化技術專業(yè)規(guī)劃教材 單片機應用技術 中國電力出版社4 杜樹春?單片機應用系統(tǒng)開發(fā)實例詳解附光膍 機械工業(yè)出版社5 繼強 邢春香 【正版】單片機應用設計培訓教程實踐篇 北京航空航天大學出版社6 楊路明C語言程序設計教程 北京郵電大學出版社20077 L298芯片數(shù)據(jù)手冊致 謝在本文完稿之際，我要衷心感謝我的指導老師郭紅霞老

29、師，在論文成稿期間，無論在選題上，還是資料的應用上，郭老師都給予我耐心細致的教導，在論文研究及撰寫過程中，郭老師提出了許多珍貴意見，我學到了許多課外的知識，使我的綜合能力得到了提升。老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，一絲不茍的敬業(yè)精神，誨人不倦的高尚師德，為我樹立了做人、做事的楷模，對我今后的人生之旅將產(chǎn)生深遠的影響。在此，向大學四年在各方面給予我?guī)椭慕處?、同學表示衷心的感謝。論文中的很多材料取于相關書籍和互聯(lián)網(wǎng)，也向相關資料的作者表示衷心的感謝。由于我的能力有限，所以疏漏和缺乏在所難免，請各位老師批評指正，感謝各位老師。 署名 韓紅兵附錄1 所用全部硬件資源1easyAVR開發(fā)板2簡版JTAG仿真器程序的下載和仿真 3Mega 16L單片機1片 4L298N電機驅動芯片1片5減速電機6硬紙板、三合板7鐵釘8 4148二極管4只 9電源一個10導線2米左右 11502、101粘合劑各1瓶 膠帶附錄2 電路示意圖可由下列圖表示：附錄3 源程序/IC