毕业设计(论文旋转 LED 动态显示屏的设计
院(系自动控制系
专业班级自动化 XXX
学生姓名 XXX
学号 090XXX
指导教师 XXXX
评阅教师 ___ _
20XX 年 1X 月
摘要
进入新世纪, 光电子产业在社会上受到了广泛重视, LED 显示作为信息传播中的一种重要的手段,已被广泛应用于室内外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所。尤其在没有投影仪的地方, 旋转 LED 的优越性体现得非常明显,在当今高度发达的经济市场上,富有创意、应用面广的、挪移方便、具有吸引力的信息传播系统显得十分的重要! 二十一世纪是数字传播的时代, 随着 LED 技术的应用和普及, 数字 LED 显示屏的应用非常广泛。传统的 LED 显示屏以平面效果居多,旋转式LED 环形显示屏的设计, 是利用人眼视觉暂留效应, 通过高速电机带动 LED 阵列旋转,给人们一种新的视觉体验。本设计基于 STC89C52RC 单片机, 采用独立的 LED , 通过直流电机带动旋转, 可形成平面显示效果可广泛应用于家居,企业和公共场所。
本文在简要介绍旋转 LED 显示屏工作原理的基础上,详细说明了旋转显示屏的方案选择和系统结构设计,以及具体硬件电路和软件设计流程。在此基础上,本文还讨论了旋转 LED 显示屏设计中需要注意的一些关键问题,给出了相应的解决方案,
并提出了一些改进和完善本系统的思路和设想。
实际制作的 LED 旋转显示屏技术参数的测试结果,以及实际的运行效果表明,本文设计和制作的旋转显示屏符合设计要求,具有一定的创新性和实际应用价值。
旋转 STC89C52RC单片机时钟芯片 DS1302 LED灯
ABSTRACT
In the new century, the photoelectron industry wide attention by society, LED display as an important means of information dissemination, has been widely used in indoor and outdoor services, content and services needed publicity purposes in public places. In particular, there is no projector in place, rotating LED's superiority reflected very clearly in today's highly developed economy markets, creative, application wide, the diversion of convenient, attractive information dissemination system is extremely important! The twenty-first century is the era of digital communication, with the LED technology and the popularity of digital LED display is widely used. Traditional LED display to effect mostly flat, circular rotating LED display design is the use of temporary stay in the human visual effects, high-speed motor to drive the LED array rotation, the formation of 360-degree circular display can stand on any point of view, complete without viewing dead, to give people a new visual experience. The design is based on STC89C52 MCU, using separate LED, driven by DC motor rotation, can form two-dimensional effect, it can be widely used in homes, businesses and public places.
On the base of introducing the working principle briefly, the project choice and system configuration of the revolving LED display are shown in this paper, and the hardware and software of the system are introduced in detail. Otherwise, some of the design keys of the novel LED display are discussed, and some improved steps are given in the paper.
The performance and the technical parameters measured by metrical instrument show that the system meets the design requirements. Therefore, the novel LED display has some creative design and applied value by all means.
Keywords: Rotary; LED array; STC89C52
第一章绪论
1.1课题背景
随着信息化社会的到来, 促进了现代信息显示技术的发展, 形成了 CRT 、LCD 、 PDP 、 LED 、 EL 、 DLP 等系列的信息显示产品,纵观各类显示产品, 各有其所长和适宜的市场应用需求。但是随着 LED 材料技术和工艺的提升, LED 显示屏以突出的优势成为平板显示的主流产品之一,并在社会经济的许多领域得到广泛应用,主要包括:
①证券交易、金融信息显示;
②机场航班、汽车站动态信息显示;
③港口、车站旅客引导信息显示;
④体育场馆信息显示;
⑤道路交通信息显示;
⑥调度指挥中心信息显示;
⑦邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示; ⑧广告媒体新产品介绍;
⑨大型演出和集会;
⑩展览会、宣讲会。
1.1.1此设计本身存在的作用
进入新世纪, 光电子产业得到社会广泛的重视, 信息显示技术发展迅速, 随着LED 器件材料性能的不断提高, 已广泛应用于室内外需要进行服务内容和服务宗旨
宣传的公众场所。尤其在没有投影仪的地方 , 旋转 LED 的优越性体现得非常明显,传统的 LED 字屏相比价格高昂、操作麻烦,放置位置固定、应用面狭窄、挪动不变;而传统的平面显示,信息量不大,互动性不强,显得十分的不便。因此,设计一个可以经常方便变换内容、能够携带方便、信息容量大、价格低廉、结构简单的信息播放系统——旋转 LED 显示屏,具有十分实际的意义。
1.2国内外发展现状
一、 LED显示屏发展的简要回顾
发光二极管(LED 是六十年代未发展起来的一种半导体显示器件,七十年代, 随着半导体材料合成技术、单晶制造技术和 P-N 结形成技术的研究进展, 发光二极
管在发光颜色、亮度等性能得以提高并迅速进入批量化和实用化。进入八十年代后, LED 在发光波长范围和性能方面大大提高, 并开始形成平板显示产品即 LED 显示屏。
LED 显示屏发展经历了三个阶段:
(1 1990年以前 LED 显示屏的成长形成时期。一方面,受 LED 材料器件的限制, LED 显示屏的应用领域没有广泛展开,另一方面,显示屏控制技术基本上是通讯控制方式, 客观上影响了显示效果。这一时期的 LED 显示屏在国外应用较广, 国内很少,产品以红、绿双基色为主,控制方式为通讯控制,灰度等级为单点 4级调灰,产品的成本比较高。
(2 1990-1995年,这一阶段是 LED 显示屏迅速发展的时期。进入九十年代, 全球信息产业高速增长,信息技术各个领域不断突破, LED 显示屏在 LED 材料和控制技术方面也不断出现新的成果。蓝色 LED 晶片研制成功, 全彩色 LED 显示屏进入市场; 电子计算机及微电子领域的技术发展, 在显示屏控制技术领域出现了视频控制技术, 显示屏灰度等级实现 16级灰度和 64级灰度调灰, 显示屏的动态显示效果大
大提高。这一阶段, LED 显示屏在我国发展速度非常迅速,从初期的几空企业、年产值几千万元发展到几十家企业、年产值几亿元, 产品应用领域涉及金融证券、体
育、机场、铁路、车站、公路交通、商业广告、邮电电信等诸多领域,特别是 1993年证券股票业的发展更引发了 LED 显示屏市场的大幅增长。 LED 显示屏在平板显示领域的主流产品局面基本形成, LED 显示屏产业成为新兴的高科技产业。
(3 1995年以来, LED 显示屏的发展进入一个总体稳步提高产业格局调整完善的时期。 1995年以来, LED 显示屏产业内部竞争加剧,形成了许多中小企业, 产品价格大幅回落, 应用领域更为广阔, 产品在质量、标准化等方面出现了一系列新的问题,有关部门对 LED 显示屏的发展予以重视并进行了适当的规范和引导,目前这方面的工作正在逐步深化。
国外发展现状
2008年全球 LED 市场销售将逾 56亿美元
美国市场研究公司 Communications Industry Researchers(CIR预测, 5年内全球LED 市场将从 2004年的 32亿美元,增长至 2008年的 56亿美元。
CIR新出的报告指出 :2006年之后高亮度 LED(亦即 HB-LED ─尤其是超高亮度的 LED(又称 UHB-LED ,销售增长幅度势必极速 B-LE 到在 2008年的营收估计可
达 26.4亿美元,而 UHB-LED 可望占全球 LED 市场的 22%。
CIR表示:“一般照明设备将是未来的主流, 2008 年可望达 8.44亿美元。” 其分析师预计明年将是 LED 发展的重要关键:“ 因成本大幅减少, 数量势必剧增。”
1.2.1国内 LED 显示屏研究现状
我国的 LED 显示屏产业经过几年的发展, 基本形成了一批具有一定规模的骨干企业。在国内市场上, 国产 LED 显示屏的市场占有率近 100%,国外同类产品基本没有市场, LED 所占的市场将会越来越大, 影响也会越来越深远。我国的 LED 显示屏产业已成较大规模, 技术水平相对领先,应用领域也很广泛的特点。
2008年北京举行的奥运盛会虽已顺利闭幕,但所展现出的种种前所未有的规模已经深深的烙在了全世界人的心中。特别是奥运盛会上所应用的 LED 产品类型和
数量规模都是空前的。 LED 显示屏作为一种新型的显示器件出现在 2008 年北京奥运会的开幕式、比赛场馆、奥运文化广场以及奥林匹克公园等 LED 项目中, 国内 LED 企业承接了主要的工程项目,提供了大量的 LED 产品 , 总体上展示了我国LED 行业的技术产品优势和产业发展水平。也体现了我国 LED 产业的力量和技术这也在一定程度上预示着 LED 产业必是未来的一种趋势。
1.2.3 LED显示屏制作方案比较
生产 LED 显示屏有多种方案,具体情况如下介绍:
①点阵模块方案:最早的设计方案, 由室内为彩点阵屏发展而来。优势:原材料成本最有优势,且生产加工工艺简单,质量稳定。缺点:色彩一致性差,马赛克现象较严重,显示效果较差。
②单灯方案:为解决点阵屏色彩问题, 借鉴户外显示屏技术的一种方案,同时将户外的像素复用技术(又叫像素共享技术,虚拟像素技术移植到了室内显示屏。
优势:色彩一致性比点阵模块方式的好。
缺点:混色效果不佳,视角不大,水平方向左右观看有色差。加工较复杂,抗静电要求高。实际像素分辨率做到 10000点以上较难。③贴片方案:采用贴片发光管为显示元件的方案。
优势:色彩一致性,视角等重要显示指标是现有方案里最好的一种, 特别是三合一表贴的混色效果非常好。
缺点:加工工艺麻烦,成本太高。
④亚表贴方案:实际上是单灯方案的一种改进, 现在还在完善之中。
优势:在显示色彩一致性,视角等首要指标和标贴方案差别不大了, 但成本较低,显示效果很好,分辨率理论上可以做到 17200以上。缺点:加工还是较复杂,抗静电要求高。
因此在进行方案选择时, 应根据实际情况来加以选择, 如若选错, 或者选择的方案不是最佳方案,轻则损失些许资金;重则,自身的品牌也将不保,从中可以看出科技的重要性是不可小觑的。
1.2.4 LED显示屏研究现状总结
随着 LED 高性能材料的发展, LED 显示屏也必将得到发展,从而旋转 LED 显示屏也将随之发展, 由于旋转 LED 显示屏制作起来, 成本低廉,调试方便, 给人们带来一种新的视觉体验。而且在显示相同信息量上, 旋转式 LED 显示屏使用的发光二极管数量更少, 可有效降低能耗和维修成本。本设计无论是从观赏性、实用性和成本上考虑,都具备传统 LED 显示屏无法比拟的优越性。特别适合作为家居的一件艺术, 也可以作为企业宣传的一个平台, 更适合在人潮汹涌的公众场所。其使用范围非常广, 市场前景很好。相信未来旋转式 LED 环形显示屏将会迎来广阔的市场空间,带来无穷的商业价值。
1.2 主要研究内容
红外遥控器控制红外接收管,红外接收管接收信号,传给单片机处理信号, 可以达到单片机控制显示滚动显示汉字、数字, 旋转时钟调时和复位。对类似旋转广告屏等装置进行调研, 实现旋转时钟的设计与实现。当它工作时, 电机带动一排高亮LED 绕电机轴旋转, LED 灯在单片机控制下进行一定规则的显示,从而形成平面显示汉字、并实现滚动显示的情况, 并模拟出一个时钟的时针、分针和时间刻度,并按每分每小时走动。
2 总体设计方案
2.1 系统总体方案设计
旋转 LED 显示屏是通过一个旋转的电路板, 电路板上排列的 24个 LE D 灯受单片机控制在特定的位置 (传感器感应位置亮或灭, 从而显示出特定的字符或图形。本作品主要是根据人的视觉暂留原理设计的。采用高速旋转的电机带动电路板高速旋转,从视觉效果上就会产生一种圆盘状的 LED 显示屏的状态。旋转显示屏
是利用机械转动动态扫描代替传统逐行扫描方式, 是一种新型的显示屏,具有成本低,可视范围大的特点,是 LED 显示屏的一个新的发展方向。其实质就是与机械转动配合起来的动态扫描显示技术。本次“旋转 LED 显示屏” 的制作用于提高我们的实
践能力和创新能力, 激发学生学习兴趣, 引导自主学习及培养创新能力、协作精神、工程实践素质。本设计利用高速旋转中控制 LED 的亮灭,进行字符的显示,控制器采用单片机,完成显示内容的传输、字库的转换、显示等功能。
动态扫描原理是利用人眼具有视觉暂留的特性,当画面以一定的速度刷新时,我们看到的就是连续的图像。例如:传统的逐点扫描方式,采用逐行换位的扫描方式,
每一行都必须要有 LED 显示器件,这使显示屏成本偏大,功耗增加。旋转扫描采用了不同的形式,其显示器件只有一列,由机械旋转运行到某一位置时就显示该位置的状态, 到下一位置后又显示下一位置的状态, 即一列图像要完成全部图像的显示,扫描过程由机械转动更换位置来实现的。旋转 LED 显示的旋转显示,可采用机械旋转的扫描方式。
2.1.1电路结构图的设计
系统总体由软件和硬件两部分构成。
硬件部分由单片机、 DS1302时钟芯片、 LED 阵列、电源、旋转电机、绕线圈、红外接收管、红外遥控器组成。总体框图如下:
南京 XXXXX 学院专科生毕业论文英文摘要
图 2-1系统整体方框图
旋转时钟设计方案有八部分基本组成, 首先由电源给电机供电, 从而可以使电机旋转, 这样可以让绕线圈耦合产生感应电压, 就可以给旋转板供电, 旋转板是以单片机为核心,有 DS1302提供时钟信号脉冲。
红外遥控器控制红外接收管,红外接收管接受信号,传给单片机处理信号, 可以达到单片机对旋转时钟调时和复位。
2.1.2电路原理图的设计
南京 XXXXX 学院专科生毕业论文英文摘要
图 1.2.1 主控板原理图
2.2 总体方案设计及硬件指标
2.2.2方案比较与论证
单片机、 LED 等电路必须安装在高速旋转的电动机上面,无法采用电线进行供电,使系统供电变得极为麻烦,常见的方法有 2种。
方案一:用电动机电刷的方法,简单有效;请注意:这样寿命很短,必要时请自行在电路板上加焊一层耐磨导电层,如果电刷触点不够光洁以及接触压力大,几小时就可以将线路板上的铜皮磨穿。
方案二:直接用电池给主板供电,电池装在主板上随主板转动,成本高,寿命短,影响转速。
综合以上 2种方案的优缺点, 我们选择了用电刷供电的方法, 而 DS1302芯片则用普通纽扣电池供电即可。
电源基板主要负责为电机提供稳定的直流电, 并通过电刷给指针板送电, 是能源中心。虽然结构简单, 但也是必不可少的一个环节, 必须要保证电源稳定可靠。直接由 +12V的变压器通过插孔给电路板送电,经电容及电位器后接直流电机。再经过 7805降压稳压成 +5V输出电压。
3 硬件设计
3.1 旋转指针板的设计
指针板是旋转时钟的关键部分,负责显示功能,指针板上有一排超高亮的 LED 灯。它们就是显示部件了,亮点所在。为了制作方便,我们把单片机、时钟芯片、发光二极管、一体化红外接收头等器件焊接在一块指针型的电路板上, 这样可以使旋转的电路成为一个独立的系统, 只需要外部送电进来就可以正常运作。电路板中心钻一个电机轴插孔, 插孔为半圆并且半径与电机轴相等, 电机轴插入其中带动指针板旋转。该电路板越轻越好, LED 灯可用贴片式。 LED 灯数目根据不同用处可选多选少,我们设计的时钟需要能显示“ 12、 3、 6、9”这四个整点数字和秒针、分针、时针,这样我们用 6支 LED 灯显示数字, 18支用来显示秒、分、时三针,另外再加一支内框一支外框灯,总共 25支 LED 灯,也足够用来显示汉字和英文。在这个项目中,一共采用了 25支 LED 。也就是说每一列上可以分辨的显示点有 25个点。
当然, 这只是视觉上的显示效果。但为了节省单片机 I/O管脚,并不是每支 LED 灯都由一个 I/O管脚控制的。通过分析,发现靠近内圈的那十几支 LED ,除了用做显示时钟指针外,并不适合用来显示字符。而在显示指针时,这部分 LED 的亮灭是同时发生的,这样就可以用一个 I/O口来控制这组 LED ,让它们是同时亮或者同时灭。除了以上几点外,需要考虑的还有显示稳定问题:比如指针板旋转扫描一圈完成了数字“ 12”的显示,如果电机速度因为各种原因而不稳定,转下一圈所用的时间多于(或少于上一圈的, 那么数字“ 12” 将会移到上一次显示位置的左侧 (或右侧。为了解决这个问题, 在指针板上加装一个红外接收管。当接收到与之配对的红外发光二极管(红外发光二极管安装在电机外壳上, 并与接收管对齐发出的红外线后, 就会反向导通, 接到单片机外部中断, 将会触发外部中断。指针板每旋转一周, 就会产生这样一个中断信号,这个信号被称为“过零信号”。有了这个信号,单片机就可以在指针板旋转过程中实时检测计算指针板的角度位置,并根据指针板所处的不同位置,点亮相应的 LED ,这样每转一圈就能消除一圈的误差,使得显示内容保持稳定。
3.2 时钟芯片 DS1302
大多数的单片机没有实时时钟部件 , 一旦系统掉电时钟就不能运行 , 下次再运行,时间就不准确了。即便使用备用电池 , 但要维持单片机系统的较大功耗也是坚
持不了多久的。而我所做的旋转时钟用到的单片机主要是来准确显示时间的, 因此实时时钟部件必不可少,这里我用了 MAXIM 公司的 DS1302时钟芯片作为实时时
钟部件,保证时间的长久准确性。
DS1302有着很强的功能。包括时钟 /日历寄存器和 31 字节 (8位的数据暂存寄存器,数据通信仅通过一条串行输入输出口。实时时钟 /日历提供包括秒、分、时、日期、月份和年份信息。闰年可自行调整,可选择 AM/PM的 12 小时制或 24
小时制。只通过三根线进行数据的控制和传递:CE (输入信号,在读、写数据期间,必须为高。该引脚有两个功能:第一, CE 开始控制字访问移位寄存器的控制逻辑;其次, CE 提供结束单字节或多字节数据传输的方法。 ; I/O(三线接口时的双向数据线 ; SCLK (串行时钟输入。通过备用电源可以让芯片在小于 1MW 的功率下运作。对时钟寄存器初始化可以设定当前时间 , 控制芯片的运行 , 时间是用 BCD 码保存
的 ,RAM 可以用来存取用户数据 , 在用了备用电池后 RAM 内的数据在系统掉电时能够保持不丢失。芯片采用了简单的 I2C 三线通信方式 , 便于节省芯片资源和与之接口的 MCU 的引脚。芯片有着 2.0~5.5V 的宽供电电压范围 , 在 5V 供电时其接口与 TTL 电平兼容。并且有着很低的功耗 , 在 2.0V 供电时仅耗 300nA 的电流。引
脚 X1 和 X2 连接 32.768kHz 晶体 , 与内部振荡器组成时钟。晶体的精度直接影响
着芯片时间的准确与否。 DS1302有两个电源引脚 VCC1和 VCC2,分别连接备用电池和电源 VCC 。 VCC2与主电源连接, VCC1接备用电池。当 VCC2低于 VCC1
时 , 芯片由 VCC1供电;当 VCC2-VCC1≥0.2V 时 , 备用电池为芯片供电。在 VCC2
供电时芯片能够对接在 VCC1的备用电池充电 , 并且是否充电和充电电流都可以由芯片内地址为 08H 的时钟寄存器进行控制。 DS1302与单片机的硬件接线图如下图所示。
图 3.2.1 DS1302硬件接线图
在进行任何数据传输时, CE 必须被制高电平(虽然 CE 被置为高电平,但内部时钟还是在晶振作用下不停地计时的,在每个 SCLK 上升沿时读入数据, 下降沿时写出数据。每个字节的传输都是由控制字节 (如表 1所示指定的,控制字节的最高位 Bit 7必须是“ 1”,否则读写将会被禁止。 bit6 为“ 0”则指定对时钟 /日历寄存器进行读写操作, 为“ 1” 则对 RAM 区的数据进行读写操作, bit1-bit5指定相关寄存器进行输入输出操作,最低位 bit0指定是输入还是输出,为“ 0” 则为写,相反则为读,输入输出根据脉冲的上升沿和下降沿串行进行。
表 3.2.2 DS1302控制字节
控制字总是从最低位开始输出。在控制字指令输入后的下一个 SCLK 时钟的上升沿时,数据被写入 DS1302,数据输入从最低位(0位开始。同样,在紧跟 8位的控制字指令后的下一个 SCLK 脉冲的下降沿, 读出 DS1302的数据, 读出的数据也是从最低位到最高位。数据读写时序如图 3.2.3所示。
图 3.2.3 DS1302数据读写时序
通过 8个脉冲便可读取一个字节, 从而实现串行输入与输出。最初通过 8个时钟周期载入控制字节到移位寄存器。如果控制指令选择的是单字节模式, 连续的 8个时钟脉冲可以进行 8位数据的读写操作。 8个脉冲便可读写一个字节。载入控制字节后就可以对时钟 /日历寄存器进行相应操作, 时钟 /日历寄存器如下表所示。
秒寄存器(81h 、 80h 的位 7定义为时钟暂停标志(CH 。当该位置 1时 , 时钟振荡器停止, DS1302处于低功耗状态;当该位置为 0时,时钟开始运行。小时寄存器(85h 、 84h 的位 7用于定义 DS1302是运行于 12小时模式还是 24小时模式。当为高时,选择 12小时模式。在 12小时模式下,位 5为 1时,表示 PM 。在 24小时模式时,位 5是第二个 10小时位 (20-23时。控制寄存器(8Fh 、 8Eh 的位 7是写保护位(WP ,其它 7位均置为 0。在任何的对时钟和 RAM 的写操作之前, WP 位必须为 0。当 WP 位为 1时,写保护位防止对任一寄存器的写操作。
3.3 电源基板的硬件设计
电源基板主要负责为电机提供稳定的直流电, 并通过无线供电技术给指针板送电,是能源中心,如图 3.3.1所示。虽然结构简单,但也是必不可少的一个环节,必须要保证电源稳定可靠。
图 3.3.1 电源基板硬件
3.4 CMOS移位寄存器 74HC595
74HC595是一款漏极开路输出的 CMOS 移位寄存器,输出端口为可控的三态
输出端,亦能串行输出控制下一级级联芯片。其高速移位时钟频率
Fmax>25MHz ,接口采用标准串行(SPI 接口, CMOS 串行输出,可用于多个设备的级联,同时其低功耗,使得常温下Icc=4μA (MAX
管脚说明:
引脚图:
STC12C5A360S2单片机
STC12C5A60S2单片机内部集成 MAX810专用复位电路,时钟频率在 12MHZ 以下时,复位脚可接 1K 电阻再接地,也可以使用如右图所示的复位电路。晶体振荡器 M 的典型值是 11.0592MHz ,电容 C1、 C2的典型值是 47Pf 。
cpu
单片机的中央处理器 CPU 由运算器和控制器组成。
运算器以 8位算术 /逻辑运算部件 ALU 为核心,加上通过内部总线而挂在其周围的暂存器 TMP1, TMP2,累加器 ACC ,寄存器 B ,程序状态标志寄存器 PSW 以及布尔处理机就组成了整个运算器的逻辑电路。
控制器是 CPU 的大脑中枢, 包括定时控制逻辑、指令寄存器、译码器、地址指针 DPTR 及程序计数器 PC 、堆栈指针 SP 、 RAM 地址寄存器、 16位地址缓冲器等。
存储器
STC12C5A60S2单片机存储器结构的主要特点是程序存储器和数据存储器的寻址空间是分开的, 有 4个物理上相互独立的存储器空间:程序 Flash 存储器、数据Flash 存储器(EEPROM 、内部数据存储器和外部数据存储器
程序 Flash 存储器用于存放用户程序、数据和表格等信息。 STC12C5A60S2单片机片内集成了 60KB 的程序 Flash 存储器,其地址为 0000H ~F000H 。单片机复位后,程序计数器的内容为
0000H ,从 0000H 单元开始执行程序。
特殊单元
0003H 外部中断 0中断服务程序的入口地址
000BH 定时 /计数器 0中断服务程序的入口地址
0013H 外部中断 1中断服务程序的入口地址
001BH 定时 /计数器 1中断服务程序的入口地址
0023H 串行通信口 1中断服务程序的入口地址
002BH ADC中断服务程序的入口地址
0033H 低电压检测中断服务程序的入口地址
003BH PCA中断服务程序的入口地址
0043H 串行通信口 2中断服务程序的入口地址
004BH SPI中断服务程序的入口地址
读取程序存储器中保存的表格常数等内容时,使用 MOVC 指令。
数据存储器也称为随机存取数据存储器。 STC12C5A60S2单片机的数据存储器在物理上和逻辑上都分为两个地址空间:内部数据存储区和外部数据存储区。
(1内部数据存储区
STC12C5A60S2单片机片内集成了 256字节 RAM , 可用于存放程序执行的中间结果和过程数据。内部 RAM 的地址范围是 00H ~ FFH ,共 256个单元,分为三部分:
①低 128字节 RAM :00H ~7FH 。用“ MOV ”和“ MOV @Ri”指
令访问。
②高 128字节 RAM :80H ~FFH 。用“ MOV @Ri”指令访问。③特殊功能寄存器(SFR 区:80H ~FFH ,用“ MOV ”指令访问。
电气工程学院 基于无线供电的旋转LED显示课程设计 学号： 姓名： 同组人： 指导教师： 设计时间： 设计地点：
基于无线供电的旋转LED显示课程设计任务书学生姓名：指导教师： 一、课程设计题目：基于无线供电的旋转LED显示 二、课程设计要求 1. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件，独立进行方案论证和电路设计，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整； 2. 查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数，对设计方案进行仿真； 3. 完成预习报告，报告中要有设计方案，设计电路图，还要有仿真结果； 4. 进实验室进行电路调试，边调试边修正方案； 5. 撰写课程设计报告——最终的电路图、调试过程中遇到的问题和解决问题的方法。 三、进度安排 1．时间安排 序号内容学时安排（天） 1 方案论证和系统设计 1 2 完成电路仿真，写预习报告 1 3 电路调试 2 4 写设计总结报告与答辩 1 合计 5 设计调试地点：电气楼410 2．执行要求 微机原理与接口技术课程成绩优秀的可以自拟题目，其余的同学都是指定题目。，每组不得超过2人，要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的详细电路（包括计算和器件选型）。严禁抄袭，严禁两篇设计报告雷同。
【摘要】 本作品是一个由电动机带动主板旋转的LED显示屏，根据视觉暂留原理，可显示16行、列可控的字符和图案。通过逆变振荡电路和整流滤波电路以及两级线圈给主板无线供电。同时，为了使显示更加稳定，设置了电机调速装置，能随时对电机进行调速。 【关键词】 无线供电 LED显示电机调速
目录 第一章系统方案设计 (5) 第二章仿真 (7) 第三章调试 (8) 第四章心得体会与建议 (18) 参考文献 (19) 附录1：元器件清单 (20)
实践课程设计报告 2014年10月
目录 一、设计目的 (1) 二、设计要求 (1) 三、总体方案 (1) 3.1电路原理图 (1) 3.4 Proteus软件仿真 (3) 五、实现过程中遇到的问题及措施 (3)
一、设计目的 一列灯旋转起来感觉像稳定的字显示在空中，旋转LED旋转起来是一个圆，那么就需要有一个传感器来判断起点位置，用红外对管来的便宜些，而且实现起来也容易。这个起点检测非常重要，单片机就是根据这个起点来判断是否要开始显示数据的。如果起点检测不到单片机就不开始显示。 二、设计要求 十字旋转屏套件系统设计 设计任务：利用所给的原件制作一个十字旋转LED显示屏，其实就是用电动机带动LED转动，用单片机控制LED点亮和熄灭来形成文字的，这些文字一看上去，就象悬浮在空中的。 本次设计任务分为两部分，一位底座供电部分，二为主板旋转部分。底座为其供电，主板负责文字旋转。 制作完成后，载入程序，调试并分析结果。 三、总体方案 3.1电路原理图
原理：1.单片机32个IO口分别控制16个红LED和16个绿LED； 2.一个红外发射管，一个红外接收管，板上的红外接收管每转动一圈就会导通一次，让单片机 知道从哪一点开始播放字符或者图象； 3.无线供电部分通过线圈向主板供电，相当于变压器的工作原理 3.2 主要元器件 3-6V供电的长轴电动机：专门定做的长轴驱动电动机一只，该电动机必须带动电路板进行圆周转动，让板上LED发光二极管做圆周运动。本电路为了降低电动机的转速，特采用二极管的压降给电动机供电。电动机转动的原则是，不要太快，刚刚好能产生稳定的字符就行了！转速慢更安全，不会碰坏器件或人体或者物体，当然，如果用户安全措施好，可以加高电压提高转速，这样显示可以做到无任何闪烁。
旋转LED设计与制作 一、旋转LED显示原理介绍 如何让一列灯旋转起来感觉像稳定的字显示在空中呢？首先我们来分析下人的眼睛，其实人的眼睛非常好骗的，只要让电机扫描的快一点就行了，实际上肉眼在24帧/秒以上就不会看到闪烁的，所以要保证电机的速度能在一秒转24圈以上，这样的话人眼就觉得旋转的字很稳定很清晰的显示在空中了。 旋转LED旋转起来是一个圆，那么就需要有一个传感器来判断起点位置，有人用霍尔传感器，有人用红外对管，我觉得用红外对管来的便宜些，而且实现起来也容易。这个起点检测非常重要，单片机就是根据这个起点来判断是否要开始显示数据的。如果起点检测不到单片机就不开始显示。 二、旋转LED显示原理图 本电路大家看起来很熟悉，它是我们所学的STC89C52单片机的最小系统和17个贴片LED组成，硬件电路比较简单，真正的还是要写程序的。 三、旋转LED硬件电路的制作 为了节约成本，我还是收集元器件，用洞洞板焊接。STC89C52单片机采用双列直插的（DIP40），LED用贴片0805的红色发光二极管，限流电阻也是0805的贴片电阻。LED和限流电阻用贴片的一是提高显示汉字的分辨率而是可以使电路的体积大大的减小。其他的元器件就随便了。焊接好的效果图如下：
旋转LED,顾名思义，当然要有电机带动才能高速旋转起来，才能把动画的汉字显示出来。电机可以从其他的电器中拆个旧的，本人的制作是从一个废旧的DVD影碟机中拆来的。还有一个关键的，那就是怎么给电路板供电，本制作采用电刷供电，用了一小块覆铜板，中间划了一个圈，把铜皮分成了两部分，外圈为一个电极，内圈为一个电极，然后把从玩具车的马达中拆下两的电刷焊在旋转部分的电路板下面。还有一个红外发射二极管，它是为旋转电路上的红外接收二极管提供的，这两个二极管一定对好，否者显示结果出不来。硬件部分如下图：
旋转LED显示屏的设计与制作 摘要 随着社会信息技术的发展，高科技教育和创新活动越来越受到大家的关注，电子产品越来越受到大家的青睐，旋转LED显示屏这一信息技术的前沿领域也得到了飞速发展，而在旋转LED显示屏中主要应用的便是单片机。 在户外广告屏上，高科技是不可缺少的，因此单片机技术的应用注定是不可或缺的，所以利用AVR单片机技术制作的旋转LED显示屏的应用价值及科研价值是很高的。我们利用AVR单片机，通过Atmega16芯片制作出的旋转LED显示屏，可以顺利完成我们所要求的显示的内容，现场演示。通过自制的ISP下载线与电脑之间的链接，将电脑中的程序文件输入到单片机中，根据我们的需要显示不同的内容。 该设计主要包括：基板硬件的设计、硬件驱动的设计、显示程序的设计等。它具有设计思路简捷、程序简短、结构简单等特点。 旋转LED显示屏用于教学演示，可以使学生了解动态扫描的原理，同时对相关知识的综合应用有一个清晰的认识，易于加深对相关知识的了解、掌握。能更好的应用所学到的知识，更好的把所学到的知识应用的实物中去，能引导同学们去开发想象到的东西，能是学到的理论知识更好的与实际相结合。 关键字：旋转LED显示屏；Atmega16单片机 THE DESIGN AND PRODICTION OF THE ROTATING LED DISPLAY ABSTRACT With the social development of information technology, more and more high-tech education and innovation activities be given due attention, electronic products,
毕业设计（论文）旋转LED动态显示屏的设计 院（系）自动控制系 专业班级自动化XXX 学生姓名 XXX 学号 090XXX 指导教师 XXXX 评阅教师___ _ 20XX 年1X月
摘要 进入新世纪，光电子产业得到社会广泛的重视，LED显示作为信息传播的一种重要手段，已广泛应用于室内外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所。尤其在没有投影仪的地方，旋转LED的优越性体现得非常明显，在当今高度发达的经济市场上，富有创意、应用面广的、挪移方便、具有吸引力的信息传播系统显得十分的重要！二十一世纪是数字传播的时代，随着LED技术的应用和普及，数字LED显示屏的应用非常广泛。传统的LED显示屏以平面效果居多，旋转式LED 环形显示屏的设计，是利用人眼视觉暂留效应，通过高速电机带动LED 阵列旋转，形成360度环形显示画面，可站在任何角度观看，完全无观赏死角，给人们一种新的视觉体验。本设计基于STC89C52单片机，采用独立的LED，通过直流电机带动旋转，可形成立体效果，使其更加绚丽，更具有观赏性，可广泛应用于家居，企业和公共场所。 针对传统LED显示屏视角单一、体积较大、需要的发光二极管数目较多等特点，利用电机带动LED显示阵列高速旋转实现环形显示，达到360全视角，在相同显示信息量上降低产品体积，减少对发光二极管的使用，设计一个可以经常方便变换内容、能够携带方便、信息容量大、价格低廉、结构简单的信息播放系统，即旋转LED显示屏。 关键词：旋转式 LED阵列环形显示屏 STC89C52单片机
南京XXXXX学院专科生毕业论文英文摘要 ABSTRACT In the new century, the photoelectron industry wide attention by society, LED display as an important means of information dissemination, has been widely used in indoor and outdoor services, content and services needed publicity purposes in public places. In particular, there is no projector in place, rotating LED's superiority reflected very clearly in today's highly developed economy markets, creative, application wide, the diversion of convenient, attractive information dissemination system is extremely important! The twenty-first century is the era of digital communication, with the LED technology and the popularity of digital LED display is widely used. Traditional LED display to effect mostly flat, circular rotating LED display design is the use of temporary stay in the human visual effects, high-speed motor to drive the LED array rotation, the formation of 360-degree circular display can stand on any point of view, complete without viewing dead, to give people a new visual experience. The design is based on STC89C52 MCU, using separate LED, driven by DC motor rotation, can form three-dimensional effect, make it more colorful, more spectator, can be widely used in homes, businesses and public places. View traditional LED display single, larger and larger number of required characteristics of light-emitting diode, LED display of motor driven circular array of high-speed rotation of the display, to 360 full view, in the same amount of information displayed on the lower product volume and reduce on the use of LEDs, the design can often facilitate the transformation of a content, can be portable, high information content, low cost, simple structure, the information broadcast system, the rotating LED display. Keywords: Rotary; LED array; circular display; STC89C52 SC M
社会的需求促使科技的发展，创新的技术造就不同的品牌，LED显示屏在不断创新中得到完善，户外广告的不断发展进步，LED显示屏在其的地位也越来越不可替代，最新研发出了一代户外旋转LED显示屏显示屏，这是一种通过同步控制发光二极管(户外LED显示屏)位置和点亮状态来实现图文显示的新型显示屏，因其结构新颖，成本低廉，可视范围达360°而得到了迅速的发展，其核心技术在于精确控制户外LED显示屏位置与发光状态的同步。旋转户外LED显示屏的显示器件只有一列，并且这一列户外LED显示屏由转速恒定的户外LED显示屏带动进行旋转，同时由控制电路对户外LED显示屏的点亮状态进行同步控制，使电机每转过一定角度，这一列户外LED显示屏的显示内容就改变一次，在旋转到任何一个位置都有唯一确定的显示内容，也就是说旋转户外LED电子显示屏屏是采用逐列显示的，并且采用了机械转动来替代替代扫描显示。 户外旋转LED显示屏的原理并不复杂，其硬件结构也相对简单，但是要使旋转户外LED 显示屏能够稳定的显示设定的图像或文字，需要克服三个技术门槛： 1.旋转屏控制控制电路的供电。 在系统工作时，控制电路随着电机的转子转动，因此给旋转着的控制电路和户外LED 显示屏提供一个稳定的供电电源具有一定的难度。 2.旋转屏横向显示拖影问题。 由于旋转屏采用了单列户外LED显示屏旋转扫描实现柱面图像显示，这使得像数点显示在横向上出现了粘滞，形成拖影现象。 3.解决显示亮度不足。 由于旋转户外LED显示屏电子屏的工作原理决定了相比于普通的平面户外LED显示屏，显示每一列的时间要少许多，因此亮度也会大大减小。 要使设计的户外旋转LED显示屏具有较好的显示效果，需要在设计解决好这三个问题。对于旋转户外LED显示屏的供电来说，采用固定在底座的电刷片和旋转的金属导轨或者金属轮轴接触的方式给系统供电，是比较简单而可靠的方法。本文的设计就是通过电刷提供一个恒定的12V直流电压，再由DC-DC芯片转换成2.5V、3.3V、5V等电压来维持控制系统工作。解决旋转屏的横向拖影，主要是根据旋转扫描的特点，在两列像素点之间插入一个全黑时隙，这样就可消除两列图像显示点的粘滞感。而对于解决亮度显示不足的问题，本文的设计在不继续加大户外LED显示屏灯亮度的情况下，采用的是用四列户外LED显示屏灯来轮流显示每个旋转屏上的每个象素点，这样亮度在旋转速率不变的情况下就变为原来的四倍。
旋转LED显示屏设计毕业论文第二章旋转LED显示屏显示原理 LED显示器具有功耗低，接口控制方便等优点，而且模块的接口信号和操作指令具有广泛的兼容性，并能直接与单片机接口，可方便地实现各种不同的操作，在各类测量及控制仪表中被广泛的应用。当在LED上显示汉字时，应先取得汉字的点阵构成数据，然后将其写入显示存储器中进行显示。 物体在快速运动时, 当人眼所看到的影像消失后，人眼仍能继续保留其影像0.1-0.4秒左右的图像，这种现象被称为视觉暂留现象。是人眼具有的一种性质。人眼观看物体时，成像于视网膜上，并由视神经输入人脑，感觉到物体的像。但当物体移去时，视神经对物体的印象不会立即消失，而要延续0.1 -0.4秒的时间，人眼的这种性质被称为“眼睛的视觉暂留”。假设我们设定我们的眼睛的暂留时间是0.4秒，如果我们的16个LED旋转一周的时间快过0.4秒，那么我们看到的图像就是这一列LED在各个位置显示的图像的叠加，如图2-1，如果我们用定时器把LED旋转一周的各个位置分割出180分，让它在相应的位置显示相应的图像，那么我们就可以得到一个累加的图像效果了。 图2-1图列分析
第三章旋转LED显示屏系统硬件简介 3.1系统硬件框图 系统各部分和各环节之间关系的图3-1示如下： 图3-1 系统硬件框图 单片机 STC12C5A6 0S2 直流电机 5V 电源 12V 电源 LED显示
3.2 旋转LED显示屏主机系统 3.2.1 主机系统连接如图3-2所示 图3-2主控机管脚图 本次设计主机系统分为单片机、LED灯、电磁耦合供电电路，都焊接在主控板上，其次是在底座上的电动机，和电磁初级线圈。 3.2.2旋转LED显示屏主机芯片简介 本次毕业设计采用的STC12C5A60S2单片机，以下是对其的介绍： STC12C5A60S2简介： STC12C5A60S2是STC生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换，针对电机控制，强干扰场合。
旋转显示屏的设计与制作 摘要 随着社会信息技术的发展，高科技教育和创新活动越来越受到大家的关注，电子产品越来越受到大家的青睐，旋转显示屏这一信息技术的前沿领域也得到了飞速发展，而在旋转显示屏中主要应用的便是单片机。 在户外广告屏上，高科技是不可缺少的，因此单片机技术的应用注定是不可或缺的，所以利用单片机技术制作的旋转显示屏的应用价值与科研价值是很高的。我们利用单片机，通过16芯片制作出的旋转显示屏，可以顺利完成我们所要求的显示的内容，现场演示。通过自制的下载线与电脑之间的链接，将电脑中的程序文件输入到单片机中，根据我们的需要显示不同的内容。 该设计主要包括：基板硬件的设计、硬件驱动的设计、显示程序的设计等。它具有设计思路简捷、程序简短、结构简单等特点。 旋转显示屏用于教学演示，可以使学生了解动态扫描的原理，同时对相关知识的综合应用有一个清晰的认识，易于加深对相关知识的了解、掌握。能更好的应用所学到的知识，更好的把所学到的知识应用的实物中去，能引导同学们去开发想象到的东西，能是学到的理论知识更好的与实际相结合。 关键字：旋转显示屏；16单片机
, , , , , . , . , 16 a , , . , 's , . : a , , . a , a , . , , a , . , . ：; 16 目录 1前言 1 2系统设计构思 2 2.1设计要求 2 2.2显示屏的原理 2 2.3模块设计的方案 2 2.3.1显示屏整体设计 2 2.3.2控制器模块 2 2.3.3传感器模块 3 2.3.4电源模块 3 2.3.5显示模块 4 2.4最终方案 4 3系统机构 5 4硬件实现与单元电路设计 6 4.1微控制器模块的设计 6 4.2指针板电路的设计 6 4.3基板电路的设计7
电子设计竞赛作品 题目：立体旋转LED显示屏 学院：物理与电子科学学院 专业：应用电子技术教育 学生姓名：疯子咬手指 设计时间： 2013年6月22号
LED旋转显示屏设计 摘要：本设计在电机高速旋转中利用单片机控制LED的亮灭，进行“湖南科技大学”字样以及小人走路的显示，控制器采用廉价的STC89C52单片机，采用无线供电，红外操控完成显示内容的传输、字库的转换、显示等功能。显示的内容给人一种漂浮的感觉，并且是360°全方位的显示，可以用于很多的场合，比如广告牌、家庭装饰、记分牌、娱乐显示等。 关键词：单片机，LED显示器，旋转显示，无线供电，红外操控 一、实现功能： 基本功能： 1.通过双电源模式给旋转模块以及电机模块供电，基本实现“湖南科技大学”以及小人走路，但是由于硬件不足（LED亮度不足以及旋转不够快）显示字样笔画有拖长现象，而且无法灵活进行模式转换。 改进功能： 1.通过无线供电技术减轻旋转模块重量，加快旋转速度，减短点亮单个LED的延时，解决字体笔画旋转时拖长的不足。 2.利用红外发射接收模块使得旋转LED在转动时能够对其进行建议操
作实现旋转LED显示频的模式转换以及亮度调节。 3.应用PWM模块对电机进行调速。 功能延伸： 1.另外扩展了一块存储器芯片29C040作为字库存储器，储存一个完整的汉字库，通过上位机可以实现电脑的串口直接与单片机的串口实现通信，这样就省去了向以往那样向单片机中烧录hex文件的烦恼，这样就可以更加随意的让显示屏显示自己想要显示的汉字，由于在使用的过程中，与电脑直接相连的单片机要想吧数据传送到旋转板子上的单片机上面，最好的使用方法就是使用无线通信将数据传送给旋转板子的单片机，所以使用无线通信来传送数据。 二、方案论证与比较： 1、供电方案 1.1方案1：采用固定电池供电。即在电路板是直接附带一个蓄电池，为系统供电。这种供电方式比较简单。但是，有两个问题难以解决。首先，高亮度LED的功耗比较大，而电池的蓄电量有限，这就难以实现系统的长期运作；其二，由于电池的体积和重量比较大，若固定在板子上，电量用完后，难以替换。若不固定，在电机转动的时候可能会甩出去，引起安全隐患。同时，也增加了旋转重心的调节的难度。故不采用此方法。 方案2：采用电刷供电。即在电机的转轴上，手工增加一个电刷，通过电刷为系统供电。此方法能够让系统长期供电，但是由于增加了电刷，电机的摩擦增大，势必会使系统的功耗增加。故不采用此方法。 方案3：采用无线供电。无线供电要以一个较高的频率，较高的电压来驱动线圈，这样才可以产生一个比较强的磁场。我们使用比较简单的桥式振荡
#include
} p=0; } } } } void delay(uchar n) { uchar i,j; for(i=0;i 设计报告 参赛题目：十字旋转LED显示屏 参赛单位：计算机系 参赛队员：赵建杨国利韩伟堂 十字旋转LED显示屏 摘要：本系统以STC89C（LE）51单片机为控制中心，用电动机带动LED转动，用单片机控制LED点亮和熄灭来形成文字的，单片机32个IO口分别控制16个红LED和16个绿LED；一个红外发射管，一个红外接收管，板上的红外接收管每转动一圈就会导通一次，让单片机知道从哪一点开始播放字符或者图象。 同时还增加了红外线无线输电的方法，无触点，长寿命。无线供电部分通过线圈向主板供电，相当于变压器的工作原理。 关键字：STC89C LE 51；LED；无线传输设备，长轴电动机。 目录 十字旋转LED显示屏 1 系统方案 1.1 系统整体设计方案 2 系统的硬件设计与实现 2.1系统硬件的基本组成部分 2.2主要单元电路设计 2.2.2主板旋转部分 2.2.3 I/O口说明 参考文献 附录：完整原理图 1 系统方案 1.1 系统整体设计方案 电动机带动LED转动，用单片机控制LED点亮和熄灭来形成文字,单片机32个IO口分别控制16个红LED和16个绿LED；一个红外发射管，一个红外接收管，板上的红外接受管每转动一圈就会导通一次，让单片机知道从哪一点开始播放字符；无线供电部分通过线圈向主板供电，相当于变压器的工作原理： 2 系统的硬件设计与实现 2.1系统硬件的基本组成部分 系统设计为两部分：底座供电部分和主板旋转部分。底座为其供电，主板负责文字旋。 2.2主要单元电路设计 2.2.1底座供电部分 图2-1 2.2.2主板旋转部分 图2-2 2.2.3 I/O口说明 单片机32个IO口分别控制16个红LED和16个绿LED；一个红外发射管，一个红外接收管，板上的红外接收管每转动一圈就会导通一次让单片机知道从哪一点开始播放字符或者图象；无线供电部分通过线圈向主板供电，相当于变压器的工作原理： 参考文献 [1]魏忠，蔡勇，雷红卫。嵌入式开发详解.电子工业出版社.2003. [2张靖，刘少强，检测技术与系统设计。中国电力出版社.2001. 纯手工打造LED旋转显示屏 金杰郑州市电子信息工程学校450007 图1所示为LED旋转显示屏的显示效果。所谓LED旋转显示屏，是指在电路中只有一列发光二极管，通过电动机带动发光二极管转动，当这列发光二极管转到不同位置，用单片机控制相应的发光二极管点亮和熄灭，由于人眼的视觉暂留现象，形成图形或文字，达到漂浮在空中似的神奇梦幻般效果。 图1 LED旋转显示屏 下面本文就带您一起DIY一个属于自己的LED旋转显示屏。由于显示屏是靠转动的发光二极管的残留影像显示信息的，整个电路所需的发光二极管的数量很少（本电路共使用16只发光二极管），所以电路原理图非常简单，几乎和流水灯电路无异，很适合手工制作。但由于整个电路板处于高速旋转状态，所以我们首先要解决两问题：一是如何给运动的系统供电；二是如何保证显示信息稳定显示。 给运动的系统供电，常用的供电方式有三种：（1）电池供电；（2）电刷供电；（3）无线感应供电。电池供电方式简单方便，易于携带，但使系统重量增加，影响转速，尤其是成本高，寿命短，只适用于摇摇棒等短时间使用的装置，长时间运行的装置就不适合，比如能显示时间的LED旋转显示屏，每次电池用完，重换电池就够烦心了，换了电池还得重新调整日期、时间，那简直可以用“痛苦”二字来形容。第二种方式——电刷供电，这种供电方式简单有效，能传送较大电流强度的电能，但在业余制作时，很难找到合适的高质量的电刷，高速旋转时会产生较大的噪声。第三种方式——无线感应供电，这种方式为无接触方式供电，寿命长，无新增噪声，虽然传送电流强度有限，效率稍低，但完全可以满足单片机系统的需要，其原理与变压器的原理相同，就是在相距很近的两个线圈中，一个线圈作为电能的发送端，另一个线圈作为电能的接收端，通过振荡电路给发送端线圈提供交变电流，在相距很近的接收端线圈中就可以感应出交变电流。所以考虑再三，决定用无线供电方式，无线供电方式技术要求稍高一些，但能增加制作的挑战性和趣味性。图2所示为通过无线感应供电方式驱动发光二极管发光的演示。 一种LED立体旋转显示屏的制作方法 产品说明书 旋转LED显示屏制作的原理是利用机械转动动态扫描代替传统逐行扫描方式,是一种近期出现的电子产品,成本低, 商业化应用LED显示屏是一个新的发展方向，适应性广泛，实用性强。它具有耗能小、寿命长、色彩好、色彩稳定、易操作，可视范围大,等优点。LED显示屏已广泛应用于广告、车站、银行、商场等公共场所。功能介绍、特点介绍及其原理介绍如下： 功能介绍： 1、可以静止显示多个英文或者汉字，可以滚动显示100个汉字（200个英文）的广告内容。 2、显示内容在一个平面以圆型悬空展示，四周围观的识字的人员都能读懂显示内容。 3、耗电量极小，3V、5V伏供电可选，用电池供电建议选用低电压芯片（转速较慢，会有 轻微闪烁）。 4、适合商场柜台、店铺、地摊、夜市等广告展示用，也适合业余爱好者制作自我欣赏。 5、8级亮度可调，1800mah电池充一次电在适中亮度时，每天运行2小时，可以运行6天。 特点介绍： 1、0.8mm厚超轻超小的条型电路板装上贴片发光二极管，圆角线路板，使用安全； 2、采用本店STC12系列单片机芯片，需用本店单片机开发板更改显示内容，用户必需懂单 片机； 3、本店有配套的文字、图片转换成数据代码工具，源程序已经公开，本价格已经包含这些 费用。 4、电路原理图广告内容滚动显示，显示亮度可调，4052可储存近100个汉字！ 5、夜晚使用时可以用低亮度，本产品不适合在白天太阳光下工作。用户自行开发改装者除 外。 电路原理图： 供电电压：低于3V时可以不需要散热片，3-6V时需配本站的简易散热片，高于6V时请自行安装合适的散热片，最高供电低于15V。 供电电流：电源电压5V时工作电流500MA左右，电源电压上升到15伏时（请自行更换大散热片）工作电源仍然在500MA左右。（本电流通过一个取样电阻进行调整， 如果用于其它无线输电场合时，可以更换本电阻来改变无线输电能力。） 旋转LED显示器的说明 石家庄市第二外国语学校九年级9班王子璇 一、功能说明： 嵌在粉盒子上的东西叫做旋转LED显示器。当接通电源，它便开始自动旋转，顶面会动态显示时钟或数字时间，侧面可滚动显示汉字古诗或图案。红外遥控，可实现画面转换和调时功能。 二、制作原理： 物体在快速运动时，当人看到的影像消失后，人眼仍能保留其影像，约0.1s，这种现象称为视觉暂留。旋转LED就是利用这种原理，现以旋转时钟画面为例进行说明：假设12点的刻度为0°，则每个时针之间的角度为30°，于是当一整列发光二级管每旋转30°，就点亮一瞬间，以呈现出时间刻度。如果在小于0.1s 内，这列LED能转完一圈，人眼就会误认为先后产生的12个刻度是同一时间显示出来的。电机带动板子高速旋转，控制器（单片机）控制相应的LED点亮或者熄灭，并在0.1s内对LED扫描完一圈，重复执行这样的扫描，人的眼睛看上去就形成了一副完整的时钟画面。 供电模块选用无线供电，因为电路板要转动动起来，采用有线供电会导致缠绕和磨损问题，所以利用电磁感应原理，电场变化可以产生磁场，磁场变化也可以产生电场用转轴外围的两个线圈感应产生电压。 三、制作过程： 1.从玩具四驱车或者旧软驱中拆下得到一个直流电机，供电路板转动； 2.设计硬件电路和软件方案； 3.制作PCB电路板，特别注意：板子长度、配重（旋转平衡）、供电接口（无线供电与旋转板子的衔接）、LED间距（显示画面的质量）； 4.将设计好的电路板打印出来，再转印到覆铜板上，经过腐蚀等一系列工艺得到电路板，打孔之后焊接元件。 5.将写好的程序写进控制器芯片。 6.安装，测试。 四、故障调试： 1.无线供电不能正常给单片机供电，检查电路板后，调整整流二极管，问题解决。 2.起初红外遥控接收不能工作，检查发现，红外接收二极管为光敏二极管，工作时应加反向电压。 3.板子旋转后不能带动所有LED亮灭，经过对板子反复测量调试，确定为限流电阻太小，导致功率过大，更换电阻后，可显示画面。 五、结构功能： 1.单片机负责数据处理并控制LED的显示； 2.红外接收模块负责处理红外遥控器发出的调时信号和识别旋转的起始位置； 3.时钟模块和电池负责记录时间数据； 4.无线供电模块为整个板子供电； 5.LED模块用于显示；直流电机带动板子旋转 郑重申明 本人呈交的毕业实习报告（设计），是在导师的指导下，独立进行实习和研究工作所取得的 成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本毕业实习报告（设计）的成果不包含他人享有著作权的内容。对本毕业实习报告（设计）所涉及的实习和研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本毕业实习报告（设计）的知识产权归属于作者与培养单位。 学生签名 日期2013/3/23 单片机控制的平面旋转LED点阵显示屏 设计与制作 摘要 LED显示屏已广泛应用于广告、车站、银行、商场等公共场所，它具有功耗小、寿命长、色彩好等优点。现在的 LED 显示屏的发光器件主要采用 LED 平板模块，这种类型的显示屏主要有两个问题有待改进：首先是整个显示屏全由LED 模块组成，器件数量多，成本高；另外，由于显示屏是一个平面，同时 LED 象素点有一定视角限制，使显示屏的可视范围被局限到正面某个范围之内，在应用中使显示屏的信息发布受到了一定的空间限制。 本文给出了一种新型的基于单片机平面旋转LED显示屏，以旋转扫描方式代替逐行扫描，可视范围达到了360 度，成本大大降低，克服了LED平板显示屏的不足。本文在简要介绍旋转LED显示屏工作原理的基础上，详细说明了旋转显示屏的方案选择和系统结构设计，以及具体硬件电路和软件设计流程。在此基础上，本文还讨论了旋转LED显示屏设计中需要注意的一些关键问题，给出了相应的解决方案，并提出了一些改进和完善本系统的思路和设想。 实际制作的LED旋转显示屏技术参数的测试结果，以及实际的运行效果表明，本文设计和制作的旋转显示屏符合设计要求，具有一定的创新性和实际应用价值。 关键词：LED显示屏；旋转；单片机 新型旋转LED显示屏 一、所遇问题 1.每一点显示时间 保证每个显示点在同一位置显示20次/秒， 单排:单排LED显示屏需要高速电机，这样会较大的消耗功率。 多排:多排LED显示相比于单排LED可以从转速上降低，并且可以将圆周分辨率控制在允许范围内。 LED显示排数电机转速 rpm 电机转速 rps 在圆周分辨率为360点，每个 点的时间间隔(ms) 备注 每排功率占总功率 1 1200 20 1/(20*360)=0.13ms 1/360 2 600 10 1/(10*360)=0.26ms 1/180 4 300 5 1/(5*360)=0.52ms 1/90 8 200 3.3 1/(2.5*2160)=1.04ms 1/45 人眼最小视觉暂留为0.02s=20ms，这样我们选取多排LED可以完全降低我们需求的电机转速 针对LED亮度的问题： 由于是旋转扫描，在每一列上所持续的时间是有限的，设半径为Ｒ，在显示每一列时由每列持续时间得到的几何尺寸是ｄ，单显示列的情况下，每一列的点亮时间ｔ为t=(d/2?R)。若采用为（D5mm发光管，d=5mm，当R=300mm时，t=(5/2?0 30)=1/377。可见每列点亮时间只有377分之一，这使得单点亮度比其１６循环的十六分之一来只有传统显示屏的23分之一。为了解决亮度偏低的问题，可采用两个办法一个是增加显示器件LED的亮度，选用超高亮度LED，另一个是增加显示阵列，如双阵列，四阵列，这些方法虽然可以大大提高亮度，但由于LED亮度和显示列数不可能做的很大，所以旋转柱式显示屏目前仍然只能作为室内或室外夜间使用。 关于LED抖动和失真的问题： 用单片机控制LED的点亮状态的精度是很高的，但是普通电机的转动角速度不会绝对保持恒定状态，不能保证LED在经过某一位置时其点亮情况完全相同，即使是电机的微小波动也会造成图像的失真和抖动现象。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。显示屏转过的角度始终为步距角，而与ω无关，因此，图像就不会再因旋转角速度的变化而产生失真，并且步进电机不会产生积累误差。关于显示屏是否达到准确位置的校准问题： 在显示屏高速旋转时，显示内容的稳定与否取决于转动的相位LED发光时间的配合精度，针对此问题，我们选用霍尔元件进行相位检查并完成校正功能。 霍尔传感器处于工作状态时，输出总是处于高电平状态，当磁钢N 极接近传感器正面的有效距离，输出端变为低电平。当磁钢撤离传感器 有效距离，输出端又显示低电平，从而产生下降边沿，使单片机中断口 接收到下降沿，从而发出中断，使得电路能够同步。当霍尔传感器感应 到N极时会回到原始状态，达到复位的功能。其中Brp为工作点 纯手工打造L E D旋转显 示屏 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】 纯手工打造LED旋转显示屏 金杰郑州市电子信息工程学校450007 图1所示为LED旋转显示屏的显示效果。所谓LED旋转显示屏，是指在电路中只有一列发光二极管，通过电动机带动发光二极管转动，当这列发光二极管转到不同位置，用单片机控制相应的发光二极管点亮和熄灭，由于人眼的视觉暂留现象，形成图形或文字，达到漂浮在空中似的神奇梦幻般效果。 图1LED旋转显示屏 下面本文就带您一起DIY一个属于自己的LED旋转显示屏。由于显示屏是靠转动的发光二极管的残留影像显示信息的，整个电路所需的发光二极管的数量很少（本电路共使用16只发光二极管），所以电路原理图非常简单，几乎和流水灯电路无异，很适合手工制作。但由于整个电路板处于高速旋转状态，所以我们首先要解决两问题：一是如何给运动的系统供电；二是如何保证显示信息稳定显示。 给运动的系统供电，常用的供电方式有三种：（1）电池供电；（2）电刷供电；（3）无线感应供电。电池供电方式简单方便，易于携带，但使系统重量增加，影响转速，尤其是成本高，寿命短，只适用于摇摇棒等短时间使用的装置，长时间运行的装置就不适合，比如能显示时间的LED旋转显示屏，每次电池用完，重换电池就够烦心了，换了电池还得重新调整日期、时间，那简直可以用“痛苦”二字来形容。第二种方式——电刷供电，这种供电方式简单有效，能传送较大电流强度的电能，但在业余制作时，很难找到合适的高质量的电刷，高速旋转时会产生较大的噪声。第三种方式——无线感应供电，这种方式为无接触方式供电，寿命长，无新增噪声，虽然传送电流强度有限，效率稍低，但完全可以满足单片机系统的需要，其原理与变压器的原理相同，就是在相距很近的两个线圈中，一个线圈作为电能的发送端，另一个线圈作为电能的接收端，通过振荡电路给发送端线圈提供交变电流，在相距很近的接收端线圈中就可以感应出交变电流。所以考虑再三，决定用无线供电方式，无线供电方式技术要求稍高一些，但能增加制作的挑战性和趣味性。图2所示为通过无线感应供电方式驱动发光二极管发光的演示。 图2通过无线感应供电方式驱动发光二极管发光 要保证LED旋转显示屏显示正常和稳定，就要求单片机控制显示屏总是从电路板转到某一位置时开始播放所要显示的内容。通常的做法就是通过传感器来检测电路板的位置，并通过中断的方式通知单片机进行显示。传感器可以使用霍尔元件或者光电传感器，其中光电传感器要求工艺简单，安装方便。 综上所述，LED旋转显示屏的电路原理图如图3所示。 图3LED旋转显示屏电路原理图 一、电路说明 本电路采用无线感应供电方式给旋转部分供电，所以电路包括无线供电部分电路和旋转部分电路两部分。其中无线供电电路使用74HC4060产生多谐振荡波，再由大功率场效应管IRF530给发送端线圈L1提供交变电流。74HC4060构成的振荡电路不但频率稳定，而且有10种输出频率可供选择，当选用11.0592MHz的晶振时，QD端输出为经过16分频的频率691.2KHz。经实验证明，工作频率在500KHz和1MHz的范围内时，可以获得较高的转换效率和较大的输出功率。本无线供电电路的功率管在不加装任何散热片时长时间工作不会有丝毫发热，使用效果非常好。当然读者也可以采用三极管振荡电路或者门电路构成的振荡电路，但要注意振荡频率的选择，力争使输出功率和转换效率有好的表现。 旋转部分是由电动机带动作高速旋转，其电路非常简单，首先由接收端线圈产生感应电动势，经二极管D19整流、电容C4滤波、稳压二极管D20稳压后得到5V电源给整个电路供电，单十字旋转LED显示屏_设计报告(精)
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