<h1><strong>1、自我/团队介绍</strong></h1> <p>大家好，我是一名电子爱好者，在业余时间做一些自己的奇思妙想，实用性可能没有那么强，主要用于自己的调试和爱好。 希望大家能喜欢和支持。         大学期间我曾经参加过一些单片机等的比赛，虽然没有取得很优秀的成绩，但是也打下了不错的基础，为日后的兴趣爱好提供了很大帮助。 欢迎各位电子爱好者一同探讨学习。</p> <h1><strong>2、简要介绍项目</strong></h1> <p>本次我参加比赛的项目是自定义的：可调亮度LED。        项目实现以下功能：        i、LED分档位（共三个档位）调节亮度；        ii、LED通过PWM控制，在各档位均可无极调节亮光；        iii、锂电池管理；        iv、实现了RGB七色轮显；        v、实现可以通过SecureCRT等交互的命令软件；</p> <h1><strong>3、描述项目详情</strong></h1> <h6><strong>3.1、整体概述</strong></h6> <p>**        整体概况**：基于STC的C51单片机实现了LED亮度无极调节控制以及RGB彩色变换控制，同时实现对锂电池的管理；         <strong>开发环境</strong>：                         <strong>代码开发</strong>：Keil C51；                         <strong>语言</strong>：C语言                         <strong>代码下载</strong>：STC官网提供ISP工具                         <strong>下载方式</strong>：串口@115200n81                         <strong>依赖库</strong>：RTX51-Tiny 操作系统库，必须在Keil下编译；                         <strong>硬件</strong>：主控：STC15系列单片机；最小系统配置：STC15 MAX（35MHz）；                                    MOS：AO4803A 双MOS +  SI2306 SOT23                                    锂电管理：软件方式 + AP5056充电管理</p> <h6><strong>3.2、硬件功能</strong></h6> <p>**         主控芯片**：STC15W408AS，实现LED、RGB的MOS驱动、实现ADC数据实时采集、实现锂电管理控制、实现串口输入输出；          <strong>LED驱动</strong>：使用MOS配合单片机的PWM输出，搭建简易的开关电源电路，实现降压输出，同时ADC连接到LED的输出电压，负反馈调节输出的电压，保证LED的供电稳定；          <strong>RGB LED驱动</strong>：通过MOS SI2306实现，颜色输出由MCU控制；          <strong>电源管理</strong>：考虑到可能会用锂电池供电，因此加入了锂电充电管理IC，同时加入锂电电压检测，是否开启充电功能等；          <strong>操作外设</strong>：提供了按键、可调电阻（旋钮型），实现固定模式的LED控制和模式调制；          <strong>外置接口</strong>：共有两个外接接口：                                 其中一个接口用于外接DC 5V@2A的外接电源输入和代码下载信号线；                                 另一接口提供了锂电接入和调试串口，锂电池可以不带保护板接入，调试串口可以直接连接到PC机，通过SecureCRT等主流调试工具进行命令行交互；</p> <h6>3.3、<strong>软件功能</strong></h6> <p><strong>系统适配</strong>：RTX51-Tiny软件的定时器使用的是MCU的TIMER-0，用于系统心跳，根据MCU设置的35MHz配置心跳频率，适配ROM堆栈、内部Flash空间适配、代码数据位置适配等，增加操作系统sleep入口等；         <strong>MCU配置</strong>：MCU的配置通过直接读写相关的寄存器实现，当前适配了STC独有的PCA模块、ADC模块、外设引脚映射等模块，以对应到当前的硬件设计；         <strong>配置中断</strong>：TIMER0硬中断用于RTX51-Tiny轮转调度；串口输入中断用于实时监测用户输入信息，并发送信号给任务 以完成调试和控制作用；         <strong>配置任务</strong>：初始化MCU的任务配置为0，其余如：ADC数据实时采集、外部按键扫描及控制、用户命令解析、系统状态指示、RGB控制等均以独立任务形式存在，各任务由系统调度实现；                           各任务轮转调度，互相之间可以发送信号以完成，任务功能及交互信息如下：</p> <table> <tr> <th>任务ID</th> <th>任务功能</th> <th>任务入口</th> </tr> <tr> <td>0</td> <td>初始化MCU子模块寄存器：PCA的PWM模式、ADC的模式和管脚、串口的管脚映射，初始化完成后拉起各任务，最后任务0自行退出；</td> <td>上电复位后自动运行</td> </tr> <tr> <td>1</td> <td>系统状态指示灯控制 ，背面LED闪烁表明系统运行正常，闪烁可以在命令行实时开启、关闭；</td> <td>由任务0在MCU初始化完成后拉起</td> </tr> <tr> <td>2</td> <td>用户命令行交互，包含命令解析和结果回显，可以控制LED亮度、档位、RGB颜色、查询ADC结果、控制RGB显示顺序和时延、系统灯状态控制等，任务执行通过串口中断实时触发；</td> <td>由任务0在MCU初始化完成后拉起</td> </tr> <tr> <td>3</td> <td>主LED的PWM、档位等控制，根据按键档位调控、RL的旋转调节亮度，进而达到对LED的控制。LED档位是通过亮灯数量实现，LED亮度由PWM控制MOS管开关实现调节；</td> <td>由任务0在MCU初始化完成后拉起</td> </tr> <tr> <td>4</td> <td>RGB灯控制，轮显七中颜色，颜色组合由16进制数据实现，每个unsigned char实现一种颜色组合，即RGB组合；</td> <td>由任务0在MCU初始化完成后拉起</td> </tr> <tr> <td>5</td> <td>ADC数据实时采集及锂电池管理，当前系统共使用了5个ADC通道，包括系统供电类型、主LED供电电压、锂电电压、RL调节电压等电压的测量和记录更新；</td> <td>由任务0在MCU初始化完成后拉起</td> </tr> </table> <h1><strong>4、描述项目所面临的挑战及所解决的问题</strong></h1> <h2><strong>面临及解决的问题</strong></h2> <h6><strong>硬件方面</strong></h6> <p>1、MOS驱动实现简易开关电源：STC的管脚输出能力理论上达到MOS的G需求，但实际没有达到，后期调试硬件才发现，PWM输出后LED频闪，尤其低亮度时，增加了串行的电感后解决；         2、RGB驱动：所需要的电流比理论上小，设计实现的第一版电路RGB容易烧毁；         3、RGB选用的MOS焊接时容易高温烧毁，焊接废时间；         4、外接直流电源和电池电源切换时，MCU容易闪断复位：处理器供电不稳定导致，增加电容解决；         5、稳定MCU电源时出现：使用钽电容时，电容焊接温度偏高就会断路，整板断路后加电测试电路板没有元件发烫，后续依次去掉电容发现MCU供电短路；</p> <h6><strong>软件方面</strong></h6> <p>1、RTX51-Tiny：适配STC和运行；         2、PWM的调试：由于PWM管脚输出电流不足，软件和硬件调试了很久；         3、命令行的实现：由于要和Shell工具交互，串口接收的数据可能有点过多，需要对按键进行处理，实现类似Linux的效果需要调试很久；         4、命令行命令解析后执行：RTX51-Tiny下的任务间没有邮箱消息队列等机制，因此需要特殊的方式去实现数据的传输和交互，命令传递后，有的可以直接写寄存器，有的需要和任务交互；         5、ADC、PWM、UART、TIMER等同时运行并各自可控；</p> <h1>5、描述项目硬件、软件部分涉及到的关键点</h1> <p><strong>硬件部分</strong>       管脚配置、MOS驱动（包括主LED电路和RGB电路）、 <strong>软件部分</strong>       RTX51-Tiny配置、命令行软件实现、PWM配置实现、ADC配置实现；</p> <h1>6、项目材料清单展示</h1> <p>i、PCB：立创EDA绘制并在嘉立创打样制板； ii、BOM原料：淘宝上采购； <img src="//image.lceda.cn/pullimage/bxRJEbnGuzEuQPedL1El1DwjbJ0jEujvoV4iCl4M.jpeg" alt="1.jpg"> III、焊接：人工焊接 烙铁、焊锡、焊锡膏</p> <h1>7、项目图片</h1> <h2>7.1、PCB上印制大赛logo图片，若无视为放弃参赛</h2> <p><strong>立创EDA的3D模拟PCB图片如下：</strong> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/2caAsFSlBwtHXBkOopIuJ9aOoTMBUJmsKgs20AVb.png" alt="image.png"> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/0I2iN5L1vY3mnT2eDYVdiEWpxlKMBdDJif1hZwvz.png" alt="image.png"> <strong>实物PCB图片如下：</strong> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/u50zzxQX1OoZ0y4OI4JIYZoqrqb5LO9IfAuNA8Bd.jpeg" alt="微信图片_20200712002014.jpg"></p> <h2>7.2、项目其它图片</h2> <p><strong>项目成品图片如下：</strong> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/Sm4ttDosiJe9eNRgjfX7ueBNiYgUPXahof14Zd6r.jpeg" alt="微信图片_20200712002159.jpg"> <strong>SecureCRT软件联调</strong></p> <p><strong>界面图片：</strong> <strong><img src="//image.lceda.cn/pullimage/2XtGWXb6l9O0In4zOi1vmNnmpZ4BzWayfJRvdsBn.png" alt="屏幕截图(21).png"></strong></p> <h1>8、演示您的项目并录制成视频上传</h1> <h2>8.1、视频上传大赛官网</h2> <p>当前《自我介绍》、《项目介绍》、《功能演示&性能测试》、《更多》已上传至网站和B站。</p> <h2>8.2、B站视频标题和链接</h2> <p>A、<strong>视频名称</strong>：第五届立创电子设计大赛-可调LED光源-自我介绍，<strong>B站视频编号</strong>：<a href="https://www.bilibili.com/video/BV14D4y1U7mS" target="_blank">https://www.bilibili.com/video/BV14D4y1U7mS</a> B、<strong>视频名称</strong>：第五届立创电子设计大赛-可调LED光源-项目介绍，<strong>B站视频编号</strong>：<a href="https://www.bilibili.com/video/BV1bV411z7gw/" target="_blank">https://www.bilibili.com/video/BV1bV411z7gw/</a> C、<strong>视频名称</strong>：第五届立创电子设计大赛-可调LED光源-功能演示&性能测试，<strong>B站视频编号</strong>：<a href="https://www.bilibili.com/video/BV1j54y1e7xC/" target="_blank">https://www.bilibili.com/video/BV1j54y1e7xC/</a> D、<strong>视频名称</strong>：第五届立创电子设计大赛-可调LED光源-更多，<strong>B站视频编号</strong>：<a href="https://www.bilibili.com/video/BV14v41117XP" target="_blank">https://www.bilibili.com/video/BV14v41117XP</a>。</p> <h1>9、是否首次公开发布</h1> <h2>9.1、项目之前是否发表过或获奖，请说明</h2> <p><strong>未发表过且没有获奖</strong>。</p> <h2>9.2、若项目是在原有基础上优化，请说明优化部分</h2> <p><strong>优化部分</strong>：MCU对MOS的驱动和ADC数据采集的硬件设计、软件的流程设计和启动流程设计。</p> <h1>10、开源文档</h1> <p>当前没有开源。</p> <h1>11、参考文献</h1> <p>11.1、《STC15系列数据手册》； 11.2、《精通开关电源设计》；</p> <p>点击链接了解更多详情：<a href="https://www.szlcsc.com/go/dsxq" target="_blank">https://www.szlcsc.com/go/dsxq</a></p>