4.3 硬件制作

4.3.1 电源供给和接收板

因为显示部分是旋转的，所以如何给它供电是个问题。若采用电池供电方式的话，使用时间长了还得更换电池，并且会增加设备的重量，非常不合适。如果采用电刷供电的话，转动的时间长了会出现磨损的现象，并且增加了加工难度，最后我决定采用无线供电方式，电源供给电路和接收电路原理图见图4.6和图4.7，因为手头有现成的无刷电机驱动板，就顺手用其改装了。利用原先板子上的ATmega8单片机通过程序产生时序脉冲，驱动2对MOS管组成的H桥电路，进而将产生的高频电流供给无线发送线圈，产生高频磁场，图4.6所示的是改造后的原理图，实际电路板如图4.8所示。板子上原有3对MOS管，其中1对没有使用。由于电流较大，实际工作中MOS管会发热，最好加上散热片。当然，你也可以使用其他的电路，最好有无线电源模块。图4.6中的SX1是程序下载接口，SX2接DC12V，SX3接发送线圈；图4.7中的SX101-1、SX101-2接显示板。发送和接收线圈直径为60mm，发送线圈用Φ0.45mm的漆包线绕80匝，接收线圈用Φ0.31mm三线并绕120匝，2 个线圈外形见图4.9。制作无线电源发送板与接收板的元器件清单参见表4.1和表4.2。

图4.6 无线电源供给板原理图

图4.7 无线电源接收板原理图

图4.8 无线电源供给板

图4.9 供电线圈

程序

    void main(viod)
    {
      init_devices( );   //初始化端口
      while(1)
      {
        FETS_OFF;         //关闭所有
    MOS管
        delay_nms(1);     //延时
        POS_A_ON;         //A+开
        NEG_C_ON;         //B-开
        delay_nms(1);     //延时
        FETS_OFF;         //关闭所有
    MOS管
        delay_nms(1);     //延时
        POS_C_ON          //B+开
        NEG_A_ON          //A-开
        delay_nms(1);     //延时
      }
    }

表4.1 无线电源发送板元器件清单

表4.2 无线电源接收板元器件清单

4.3.2 显示板

这是动态扫描电路，X轴（行扫描）显示用两个74HC595串联驱动，Y轴（列扫描）用两块74LS138输出驱动MOS管4953，如图4.10所示。需特别注意的是，LED点阵没有加限流电阻，由于是动态扫描，在正常工作时每个LED只占整个扫描周期1/16的时间，所以LED模块不会被烧坏，但在程序调试的时候别让扫描停止了，否则的话会烧坏LED模块。其实，在实际调试的时候，应先调试无线供电部分。由于无线供电受到功率限制，峰值工作电压会降到3V左右，对LED模块影响不大，但是如果你用外接电源单独调试显示部分的话，就得注意了。焊接的时候注意上下两个IDC-10插座，位置要准确，最好用尺子定位焊。如果位置偏差过大，旋转起来平衡性就会变差。焊接示意图如图4.11所示，制作显示板所需的元器件清单见表4.3。

图4.10 显示板原理图

图4.11 焊接示意图

表4.3 显示板元器件清单

4.3.3 控制板

控制板部分的原理图如图4.12所示，其中SX1是程序下载接口，SX201-1、SX201-2是连接左、右显示板的。为了提高显示速度，晶体就选用16MHz的。有兴趣的读者可以将此电路板进行扩展，加上串行储存器、时钟电路或者温度传感器等，这些就任你自由发挥了。我的控制板已经加上了串行储存器、时钟电路的位置了，只是还没有使用。特别注意SX201-1、SX201-2两个IDC-10插座，应安装在焊接面，如图4.13所示，制作控制板所需的元器件清单见表4.4。

图4.12 控制板原理图

图4.13 SX201-1、SX201-2的安装方向

表4.4 控制板元器件清单

4.3.4 电机

要旋转就得有电机，由于手头有废旧硬盘的主轴电机，因此，线路板排版的时候就根据它的尺寸设计的。直到调试的时候才发现硬盘电机的扭矩实在太小了，将电路架上去居然启动不起来，还好手头有从同事报废的打印机上拆下的直流电机，这才得以解决。两种电机的外形如图4.14所示。注意本装置的旋转方向是逆时针的，如果你的电机是正转的，就把电机的正、负电源颠倒一下；驱动硬盘电机的线路板经过改造就变成了电源供给板，用在无线供电上了。

图4.14 两种电机的外形

4.3.5 底座盒

我选择的是100mm×90mm×50mm的铝合金盒，内部装上电机、电源发送板，侧面装电机开关、电源插座，表面有电机主轴、发送线圈和定位铜片等，如图4.15所示。

图4.15 底座盒内部