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万年历农历显示装置的制作与安装

在众多的日常生活用品中，万年历因其展示历法和农历的功能而受到广大群众的喜爱。今天，我们将一同一种新颖的手工制作方式，打造一款基于LED旋转技术的万年历农历显示装置。这不仅是一项富有挑战性的手工制作项目，更是一次富有创意的科技实践。

这款万年历农历显示装置的设计灵感源于无线供电技术和LED旋转显示技术。我们要理解什么是LED旋转显示技术。简单来说，这是一种通过电动机带动一列发光二极管旋转，配合单片机控制点亮和熄灭的技术，由于人眼的视觉暂留现象，可以形成视觉上的图形或文字。这种技术的优点在于显示信息丰富且电路原理图简单。

关于供电方式的选择，我们面临三种选择：电池供电、电刷供电和无线供电。考虑到电池供电的重量增加、成本较高以及寿命短的缺点，以及电刷供电在高速旋转时可能产生的噪声问题，我们选择了无线供电方式。无线供电方式虽然传送电流强度有限、效率稍低，但其无接触、寿命长、无新增噪声的特点使得它成为理想的选择。无线供电的基本原理与变压器的原理相同，通过电磁现象将电源的能量传送到负载。

接下来，我们来简单计算一下LED旋转所需的电能。假设我们采用16个高亮度LED，每个LED工作时耗电10mA，忽略单片机的自身耗电，则电路所消耗的电流更大值为160mA，电压取5V，所以总功耗约为0.8W。基于这个功耗要求，我们可以开始设计电路。

我们设计了一个简易的近距离无线供电系统，其原理如图7.3所示。这个系统中，原线圈L1及其控制电路构成了发射端，副线圈L2及整流滤波电路构成了接收端。R5是负载电阻，它代表了我们的LED旋转装置。电路中使用74HC4060产生多谐振荡波，并通过大功率场效应管IRF530给发送端线圈提供交变电流。当选用特定频率的晶体振荡器时，可以调整输出频率以满足LED旋转的需求。次级接收电路中的谐振电容C4对传输距离、输出功率和电能传输效率都有重要影响。经过测试和调整，我们可以得到满足LED旋转要求的输出功率和电能传输效率。值得一提的是，这款装置的电能传输效率相当出色，能够满足小功率设备的需求。

这项手工制作项目不仅展示了无线供电技术和LED旋转显示技术的应用，也激发了我们的创造力和精神。通过亲手制作这样的万年历农历显示装置，我们不仅可以了解和学习到许多电子和计算机知识，还可以感受到科技与生活的完美结合。希望这个项目能够给大家带来启发和乐趣，同时也激发更多人去和创新。对于制作这款无线供电的旋转显示万年历，深入的理解与细心的构建是关键。以下是对该项目的详细解读与建议，希望能给对此有兴趣的爱好者们带来启示。

关于线圈的安装，发射线圈和接收线圈的设立尤为关键。发射线圈采用Φ0.5左右的电磁线，在外径为1cm的骨架上精细地绕制48匝，每一匝都凝聚着制作人的心血与精确计算，然后妥善固定。而接收线圈则采用Φ0.2左右的电磁线，巧妙地绕制成内径为4mm左右的12匝空心线圈。在安装过程中，需极度小心，避免两个线圈相互触碰，以免影响能量的传输效率。

对于L1的匝数设定，虽然可以选择只绕10匝左右，但必须配合大小合适的谐振电容，使其处于谐振状态。这种状态可以大大提高传输距离、输出功率和电能传输效率。谐振电容的选择过程可以在示波器的帮助下进行，推荐使用的电容类型包括涤纶电容、聚乙烯电容等，尽量避免使用瓷介电容。

在无线供电电路的工作过程中，波形的质量至关重要。如果波形失真过大，会导致功率管工作在线性区而非开关状态，从而降低电能的传输效率。为了提高波形的质量，可以在功率管的前面增加一级射极跟随器。无线供电电路的工作频率选择也十分重要，通常建议将工作频率设定在200kHz～1MHz之间，这是因为高频特性满足要求的VMOS管较为难找，而且频率越高对VMOS管的要求也就越高。

为了保证显示的稳定性，单片机需要准确控制电路板的位置以开始播放显示内容。这通常通过传感器实现，如霍尔元件或光电传感器。其中光电传感器因其工艺简单、安装方便而备受推荐。L2的电压经过整流、滤波后必须有稳压电路来确保单片机工作的稳定性。

电路部分包括无线供电部分和旋转部分。无线供电部分采用了特定的电路结构，而旋转部分则由电动机带动进行高速旋转。这部分的电路相对简单，由接收端线圈产生电动势后，经过整流、滤波、稳压为整个电路供电。单片机的I/O口线控制着16个发光二极管，以展示各种信息。为了程序的修改方便，电路中还安装了ISP接口。

作为万年历，它应具备显示公历、农历、星期、时间及环境温度的功能，并且在掉电的情况下仍能保持所有信息不丢失，时钟正常走时。这得益于时钟芯片DS1302和数字温度传感器DS18B20的应用。电路中还增加了一体化遥控接收头，方便通过遥控调整时间和其他参数。

在电路组装与调试过程中，需要注意元件的布局和线路的连接。建议使用体积小而轻的单片机，以优化整体设计。在无线供电电路板和旋转电路板之间安装的光电传感器，用于将电路板的位置状态送到单片机的外部中断请求输入端，以控制显示内容。

该系统的电路虽然不太复杂，但需要精细的操作和精确的计算。从元件的插装到线路的连接，每一步都需要细致入微的操作。完成后的产品将是一个集无线供电、高速旋转显示、万年历功能于一体的精美装置。希望这些建议能对有兴趣的爱好者们有所帮助，共同更多可能！电路装配完成后，调试硬件电路是不可或缺的一环。通过ISP线接口为主板供电，我们逐一测试每个发光二极管，确保它们正常发光。我们还会通过向单片机烧入流水灯等简单程序，来观察电路的整体运行情况。

值得一提的是，DS1302这款由美国DALLAS公司推出的实时时钟电路，具备高性能和低功耗特点，带有RAM。它不仅能对年、月、日、星期、时、分、秒进行精确计时，还具有闰年补偿功能。工作电压范围为2.5～5.5V，采用三线接口与CPU同步通信，可一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302还提供了一个31×8的RAM寄存器，用于临时存放数据。其主电源/后备电源双电源引脚设计，确保了后备电源的稳定供应。

DALLAS公司的数字化温度传感器DS18B20，采用TO-92封装，具有小巧的体积和方便的接线方式。这款传感器是世界上首批支持“一线总线”接口的温度传感器之一，测量温度范围为-55～+125℃。其数字式传输方式大大提高了系统的抗干扰性，尤其适用于恶劣环境的温度测量。DS18B20可设定9～12位的分辨率，精度高达±0.5℃。其出色的性能和合理的价格比，使得构建经济实用的测温系统成为可能。

至于程序设计方面，万年历的单片机程序流程图如图7.7所示。主程序主要负责初始化外部中断控制寄存器。系统包含两个外部中断源：外部中断0用于控制光电传感器的接收二极管，而外部中断1则响应一体化遥控接收头。当接收到遥控信号时，外部中断1会转向中断服务程序，进行相应的处理。为保证信号的及时和正确识别，外部中断1被设置为高优先级。

显示程序是外部中断0的中断服务程序的一部分。在编写显示程序时，需要注意字或汉字的取模方式，可以采用逐列式。如果想让显示的字正立出现，可以编写一个字节倒序的子函数，对取出的字模数据作倒序处理。数字温度传感器DS18B20和时钟芯片DS1302的读写程序在执行过程中需要特别注意时序问题，因为这些程序一旦被打断，就可能导致读写错误。这些程序也放在外部中断0的中断服务程序中执行。

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