中山大学电力电子考研经验小总结.docx

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中山大学电力电子考研经验小总结

ECE476：

无线实时控制持久性与视觉装置

DevelopedbyJonathanDiamondandHonghaoTian乔纳森钻石和宏浩田开发

IntroductionHighLevelDesignHardwareSoftwareResultsConclusionDonors/ContributorsAppendices引进高层次设计硬件和软件的结果结论捐助者/提供者附录

Introduction介绍

Wesetouttomakeaneasytointeractwith,highlycustimizablePOVdisplay我们的目标是做一个简单的互动，高度custimizablePOV显示

Indecidingonaprojectwelookedforachallengethatwouldhaveagoodmixofhardwareandsoftwareproblems.在决定一个项目时，我们看着一个挑战，将有一个良好的硬件和软件问题的混合。

Weendedupprimarilyconcentratingonlookingatunusualdisplaytechnologiesanddecidedthatapersistenceofvision（POV）displaywouldbeagoodbalance.我们结束了主要集中在寻找不同寻常的显示技术，并决定持续的视力（POV）显示将是一个很好的平衡。

APOVdisplayisadisplaycreatedbyrotatinganarrayofLEDsrapidly.一个POV显示是创建一个显示快速旋转LED阵列。

Duetothefactthathumaneyescanonlyrendersomanyimagespersecond,thefastspinningLEDSseemlikeasoliddisplay.由于这样的事实，人类的眼睛只能每秒渲染的那么多的图像，快速旋转的LED似乎像一个坚实的显示。

WhilemanyPOVprojectshavebeendesignedbefore,theytendtobeverystatic.虽然许多POV项目已设计之前，他们往往是非常静态的。

Oftentheyonlydisplayoneimageoranimationandusuallyhavenointeractivity.他们往往只显示一个图像或动画，通常没有互动。

Wesetouttomakeaverymodularmultipurposedesign.我们的目标是非常模块化的多用途设计。

OuroriginalgoalwastomaketwodifferentLEDarrays,a2DversionwithRGBLEDsanda3DversionthatusesmonochromeLEDs.我们最初的目标是使两个不同的LED阵列，与RGBLED的2D版和3D版本使用单色的LED。

Whileweonlyhadtimetomakethe2Ddisplay,ourdesignmakesiteasyfortheusertoswaptheLEDarrayforadifferentone.虽然我们只有使2D显示的时间，我们的设计很容易让用户换一个不同的LED阵列。

Additionally,ourdesignisfullycustomizable.此外，我们的设计是完全可定制。

Imagescanbeuploadedandmanagedfromacomputerconnectedwirelessly,ascanthefirmware.图片可以上传和管理无线连接的计算机，作为固件。

HighLevelDesign高层次的设计

Wefoundtheideaforthepersistenceofvisiondevice（alsoknownasapropellerclock）here.我们发现这里持久的视觉装置（又称螺旋桨时钟）的想法。

Toimproveuponthedevicewefound,wewantedawayforthepropellerclocktocommunicatewithacomputeranddecidedtousetheserialprotocolforthis.来改善设备，我们发现，我们希望一个螺旋桨时钟的方式与计算机通信，并决定使用的串行协议。

Atthesametime,wedecidedtomakeafriendlyGUIwithJAVAsothatanyusercanintuitivelydotheupdates.在同一时间，我们决定用JAVA做一个友好的图形用户界面，使任何用户都可以直观地做​​了更新。

TheserialinterfacethatweendedupusingistheXBee.我们结束了使用串行接口的XBee。

Thisdevicewasextremelyhelpfulsinceitallowsustohavewirelessserialcommunication.这个装置是非常有用的，因为它可以让我们拥有无线串行通信。

Atthesametimeitisalsoextremelyeasytouse.同时，它也是非常容易使用。

Theyworkrightoutoftheboxandonlyneedstobepluggedintothelaptopandourdevice.他们的工作权利开箱，只需要插入到笔记本电脑和我们的设备。

Inordertomakeourmultipurposepropellerclock,wedecidedtomaketwomaincomponents.为了使我们多用途螺旋桨时钟，我们决定把两个主要组成部分。

ThemaincircuitboardwilldoallthecalculationsnecessarytofigureoutwhatLEDstoturnonwhilethesecondaryboardwillonlyhaveLEDs.主电路板将做所有必要的计算，要弄清楚什么样的LED，以打开，而二板只会有发光二极管。

Thiswouldmakeitextremelysimpletoswitchbetweenthe2Dvs3Dpropellerclockthatweenvisioned.这将使得它极其简单的二维和三维的螺旋桨，我们设想的时钟之间切换。

ThemaincircuitboardisalsouniquesinceitcaneitherreaddatafromtheexternalEEPROMs（romcontrol）orbecontrolleddirectly（directcontrol）.主电路板也是独一无二的，因为它可以从外部EEPROM（ROM控制）读取数据，或直接控制（直接控制）。

Thisgivesusalotofversatility.这给了我们很多的多功能性。

Romcontrolmakesanimationssimpletodowhilethedirectcontrolallowsustodisplayaclock,dynamicallygeneratedmessages（Gamingcapabilityisalsobeinglookedat）.ROM控制，使动画的简单做的直接控制，同时允许我们显示一个时钟，动态生成的消息（游戏能力也正在看着）。

MoredetailsonhowthisallworkscanbefoundunderHardwareDesign.可以根据硬件设计，这是如何工作的更多细节。

HardwareDesign硬件设计

∙

DisplayinAction显示在行动

∙

UndersideofDisplay显示底面

∙

DisplaywithoutRGBBoard没有显示的RGB局

Power功率

Powerwasamajorissueinourdesign.权力是在我们的设计中的重大问题。

Sinceweneedtopoweramotorandalso32RGBLEDs（96individualLEDs）,thecurrentbeingdrawnistremendous.由于我们需要电源电机和32个RGBLED的（96个单个LED），目前正在制定的是巨大的。

Asaresult,wedecidedtousetwopowersuppliestopowerthemotorandtheLEDs.因此，我们决定使用两个电源供应器功率电机和LED。

AnotherreasonwhywedidthisisbecausetwoseparatepowersourcesgetridofthenoisethatmighthaveoccurredifthemotorpowersupplywasusedtopowertheLEDSaswell.为什么我们这样做的另一个原因是因为两个独立的电源，如果电机电源使用功率的LED以及可能出现的噪音得到摆脱。

Thetotalcurrentneededbythemicrocontrollerunit,theEEPROMs,andtheLEDdriversisabout450mAfromthe5Vregulator.约5V稳压450毫安的微控制器的EEPROM，LED驱动器所需的总电流是。

TheXBeethatweuseforthewirelesscommunicationtakesabout50mAfroma3.3linearregulator.我们使用无线通信的XBee约需50毫安从3.3线性稳压器。

TheLEDStakeabout173mAfroma9Vpowersupply.的LED从一个9V电源173毫安。

Thismeansthatweneedtodrawabout673mAinorderforthePCBboardstowork.这意味着，我们需要借鉴673毫安为了工作的PCB板。

ThisnumberwasactuallyevenhigherinouroriginallycalculationssincethedatasheetontheLEDssaidthattheyeachneedabout10mA（2mAendedworkingjustaswell）,or960mAforall96toturnon.这个数字实际上是在我们原先的计算甚至更高，因为在LED上的数据说，他们每人需要所有96个左右10毫安（2毫安结束工作一样好），或960毫安打开。

Thatwouldhavemeantthetotalcurrentbeingdrawnwouldhavebeenaround1500mA.这将意味着，正在制定的总电流会一直1500毫安左右。

Thismakesbatterypowernotfeasible.这使得电池电源并不可行。

Duracellbatterieshavea0.83amp-hourratingat1Acurrentdraw,sothebatterieswouldhavediedwaytooquickly.金霸王电池在1A电流0.83安培小时评级，因此电池会死亡方式太快。

Asaresult,wedecidedtouseabrushingsystemtosupplythepowerwhichisexplainedinmoredetailsunderbrushing.因此，我们决定使用刷牙的系统供应下的更多细节解释的权力，刷牙。

EssentiallytopowerthePCBboards,apoweradapterisusedtopass9V（1.1Arating）tothespinningboard.主要是电源的PCB板，电源适配器被用来传递9V（1.1A评级）纺丝板。

The9VgoesstraighttotheLEDsandthe5Vregulator.9V去直到LED和5V稳压器。

TheregulatorgoesthroughaPIfilterandthentoa3.3Vregulatorandtherestofthe5Vdevices.稳压器通过PI过滤器，然后去一个3.3V稳压器和5V器件的其余部分。

ThePIfilterensuresthatslightcurrentvariationscausedbythenoisybrushingareremoved.PI滤波器确保被删除，轻微的嘈杂刷牙引起的电流变化。

Asaresult,weneverhadanybrownoutsexceptforwhenthebrushingfails（explainedinmoredetailbelow）.因此，我们从未有过任何停电，除了刷牙失败（下文将详细解释）。

Themotorhasitsownindependent5V（2.5Arating）powersupplysotherewasnoproblemthere.电机有自己独立的5V（2.5A评级）电源所以没有问题。

Costs成本

Budgetingwasalsoanissuesinceweareonlyallowedtouse$70inadditiontowhatwehavelyingaround.预算也是一个问题，因为我们只允许使用70美元，除了我们已经躺在附近。

Ourdesignrequiresmanyconnectionsbetweenmultipledevices,soitwasimpossibletodobyhandtogetthesmallformfactorweneeded.我们的设计需要多个设备之间的连接，所以这是不可能的手做小的形式因素，我们需要。

Atthesametime,custommadePCBboardsareexpensive.同时，定制PCB板是昂贵的。

Ontopofthat,sincewewantedamodulardesign,weneededtwoPCBboards.最重要的是，因为我们想了模块化设计，我们需要两个PCB板。

Tominimizecost,wedecidedtogetacustommademainboardandetchtheLEDPCBboardbyourselves.为了最大限度地降低成本，我们决定获得通过自己的主板和蚀刻LEDPCB板自定义。

MoredetailscanbefoundunderPCBboard更多的细节可以发现，根据PCB板

MotorSystem电机系统

Aworkingmotorsystemiscriticalforoursuccess.电机系统的工作是我们取得成功的关键。

Forone,itmustspinfastenoughsothatwecangetatleast10framesasecond.为一体，它必须旋转速度不够快，我们可以得到至少10帧每秒。

Lowerrotationspeedwillmakeimagesunrecognizable.较低的转速，使图像面目全非。

Extremelygoodimagesrequire15–30framespersecond,butsincewehaveaspinningdevice,thehigherrotationspeedcanbedangerous.非常好的图像需要15-30帧每秒，但因为我们有一个旋转装置，更高的转速可能是危险的。

Asaresult,weusuallytriedtousethelowestspeedpossible.因此，我们通常试图用尽可能最低的速度。

Brushing刷牙

Asyoucanseefromthepicturebelow,themotorassemblydesignisrelativelystraightforward.正如你可以看到下面的图片，电机装配设计是相对直线前进。

However,perfectingthebrushingtookalongtimeanditwasmaincauseofourheadaches.然而，完善的刷牙花了很长时间，这是我们头痛的主要原因。

Forawhile,weweren'tevenabletotestourcodesincethebrushingwasconstantlylosingcontactorshorting一段时间，我们甚至不能够测试我们的代码，因为刷牙不断失去联系或短路

Thebrushingforthegroundwasrelativelyeasytomake.涂刷地面相对容易。

Wejusttooksomemetalbristlesfromabarbequegrillcleanerandusedthattocontactthemotorshaft.我们只是进行了一些金属从烧烤炉清洁刷毛和使用，与电机轴。

Thiscausestheconnector（custommadescrew）tobegrounded.这将导致接地连接器（定制螺丝）。

Also,sincetheconnectorbetweenthePCBboardandthemotorismetal,theconnector'sheadalwaysenduptouchingthegroundedbristlesaswell.此外，由于PCB板和电机之间的连接器是金属，连接器的头总是最后触摸接地刷毛以及。

Ifyouwanttoreadaboutthedifferentdesignswehadtogothroughtogetthepowerbrushingtowork,clickHERE.如果你想阅读有关的不同的设计，我们不得不去通过获得的权力，刷牙工作，请点击这里。

However,thebrushingwithpowerwasadifferentstoryandwehadtogothroughatotalof6differentrevisionsforit.然而，与权力的刷牙是一个不同的故事，我们不得不去共通过了6个不同版本的。

Thefirstonewedidwasjustaproofofconceptandwemadearegularpieceofwirestickstraightup.我们第一个做的只是一个概念证明，我们做了一个电线杆经常一块直线上升。

Itkeptcontactsoweknewthatthebrushingideawouldwork.它保持接触，所以我们知道，刷牙的想法工作。

Afterthat,inordertoguaranteethatwewouldhavepoweratalltimes,wedecidedtousethreeofthosewiresatthesametime.在这之后，为了保证我们将不得不在所有时间的力量，我们决定在同一时间使用这些电线。

Thisdidnotworkatallsincethefrictionwastoohighandthemotorwouldn'tspin.这并不在所有的工作，因为摩擦过高，马达不会转动。

Afterthatwetriedtousethebarbequegrillcleanerwireaswedidforthegroundbrushing.之后，我们试图用我们涂刷地面烧烤烤架清洁丝。

Unfortunately,itwastoohardtomakethemfitinthelimitedverticalclearancesowegaveuponthatidea.不幸的是，它太硬了，使他们在有限的垂直净空适合，所以我们放弃了这个想法。

Afterthat,wetriedtouseaspecialtypeofwirecalledtheWetNoodle（wirewithhundredsofthinstrandsofmetal）tobeourbrushing.在那之后，我们尝试使用一种特殊类型的电线被称为湿面条（数以百计的薄金属链线），是我们刷牙。

TheWetNoodle'shundred'sofwiresalmostguaranteedcontactwiththeundersideofthePCBboard.湿面条的百年电线几乎可以保证PCB板的底面接触。

Inaddition,thewiresarerelativelysoftduetotheirthinnesssofrictionwaslow.此外，由于其薄的电线都比较软，所以摩擦是低的。

ThisturnedouttoworkwellenoughtodosomebasictestswiththePCBboard,but