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基于POV技术的旋转LED显示器设计作者：王文涛李行革吴立丹郭峰来源：《中国科技博览》2013年第15期摘要本设计以“动”为“静”，一举打破传统的全静态显示“格局”，而且可以提供360度的观看角度，这是传统的静态平板LED显示屏所不能及的。
本设计采用无刷电机、无线电能传输和无线控制的“三无”设计理念，基本达到了“零”噪音污染、LED成像稳定和控制自由度大的特点，该设计非常适合现代人的生活观念，进而有非常大市场潜力。
关键词 360度 LED 成像稳定“零”噪音无线电能传输中图分类号：F626.31 总体设计方案2 方案论证及实现方法系统分为六个部分：高速无刷电机，无线电能传输模块，霍尔传感器定位模块，蓝牙串口无线控制模块，上位机软件控制模块，LED终端显示模块。
2.1 高速无刷电机本设计采用了高速无刷电机作为旋转体，其主要目的是为了降低噪音及提高LED终端显示器成像的稳定性。
2.2 无线电能传输模块传统的供电方式有电刷和电池等，前者产生的噪音污染让人难以忍受，后者会造成更换电池困难、旋转体笨重和浪费资源的不良影响。
无线电能传输模块完全解决了上述问题，并且和无刷电机完美配合，达到了整体设计“零”噪音的要求。
2.3 霍尔传感器定位模块为了精确控制图像的起始位置及成像的稳定性，本设计采用了霍尔传感器定位模块。
当单排LED转到磁铁正上方时，会出现一个低电平脉冲，单片机接收中断，完成定位。
2.4 蓝牙串口无线控制模块蓝牙串口具有接线简单、使用灵活、编程容易、对外界环境要求低，等优点。
且该无线模块完全能胜任单片机和PC机通信的任务，所以本设计选择程序编写容易，资源占用少的蓝牙串口。
2.5 PC机软件控制模块此模块是由C++编写的串口应用程序，其重要功能是完成文字到点阵的转换、N*16点阵图片的解析及发送点阵数据。
其软件解析文字点阵的功能减少了终端显示器对字库芯片的依赖，节约的开发成本。
2.6 LED终端显示模块3 测试3.1 测试指标1.直接在程序中下载图文点阵数据，测试显示模块对正确性。
电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering电子技术Electronic Technology 基于POV 的LED 旋转显示屏的设计郭星辰（江苏联合职业技术学院南京工程分院 江苏省南京市 211135 ）摘要：本文针对传统平面LED 显示屏的局限性，提出一种基于P0V （视觉暂留）原理的旋转显示屏的设计方法。
设计采用双处理器 方案，一只处理器负责旋转显示屏部分，另一只处理器负责电机驱动以及其他扩展功能。
着重介绍了各模块电路的硬件设计方法以及系统软件设计方法，实现了数字、字母、汉字、图形等信息的显示。
该显示屏具有原理应用巧妙、成本低、显示效果好等特点。
关键词：POV; LED;旋转显示屏随着现代电子技术的飞速发展，LED 显示以其亮度高、体积 小、稳定性好、功耗小、寿命长等特点广泛应用到各个领域。
现在随处可见的大多是平面LED 显示屏，但这种显示有些不足，首先是整屏LED 数量巨大，成本较高，损坏后维修工作量较大；其次， LED 屏为平板，可视角度有限，占地面积大。
本文设计的LED 旋转显示屏是基于POV （persistence ofvision ）原理进行显示，研究发现，当显示的刷新频率大于24f7s,会产生视觉暂留现象，人的肉眼就看不到刷新的动作，而是在上一 帧画面的残留视觉影像还没消失的情况下看到了新一帧的画面，从 而产生了视觉错觉，形成了连续性的画面⑴"本设计通过电机带动单列显示器件旋转，电机与显示部分通过导电滑环连接，采用红外准确定位旋转位置，从而控制LED 灯的亮灭，在适合的旋转速度下，就可以看到显示完整的文字或图形。
1系统的总体设计处理器采用STC12C5A60S2单片机，其特点是体积小，质量轻，便于安装，并且内部资源相对丰富，可以满足设计需求；LED 显示采用16个单色LED 灯，放置在PCB 板一侧；带动LED 屏旋转的是直流电机，并配置合适的电机驱动电路；通过红外传感器来感知图1:系统总体设计框图5：R2 Ik34~\7~~UI崔毛目冷P2-4/AII P0.3 茎疥 <Nddd W.3/AI0P0.2§ SP2.2/A9P0」> SP2.I/A9P0.0 1 P2.0/A8VCC £ - P4O SSM1SO/RXD2CCP (yP4.2 三 二扶 GNDCLKOUT2/ADC(KPI.O 兰 含兰 XTALIArxriTI.I 22S2 匕 Er XTAL2RXD2/EC1 ADC2/PI2 & & 生 o 疙茫 P3.7/RDTXD2/CCP0/匚 g 三 P3.6/WRSS/CCPI/ADC4/PI.4 $2务3芒二仝：g 二STCI2C5A6OS24QFP449卜卜卜同二|•/22~20~PWM17□E15XTALI 14XTAL213+5V rn !________|ITXDI ■LU 1CON4图2： STC12C5A60S2最小系统电路120电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering电子技术Electronic TechnologyC -vc _玉€一-I F L r T一D6否艮1330314304yy二M¥E D 14ED12LEP10L E D "9 o9 /L E D 91030o13 1 F r I— >.83017303M 3 ,」F為：、rE D 5ED2图3： LED 显示电路电机电源接口电机接口图4：电机驱动电路图5：位置传感电路图6:总体程序流程图6M ¥3 6630"\\显示屏运行状态，确定其初始位置：采用串行通信进行数据传输；通信及供电采用电刷方式。
摘要旋转LED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。
主控芯片为AT89S52，以及电机模块，时间模块，温度模块，显示模块，速度模块等辅助组件而成。
本次“旋转LED显示屏”的制作用于我的毕业论文，它提高我的实践能力和专研能力，激发我对学习兴趣，引导自主学习及培养创新能力、协作精神、工程实践素质。
这次的设计利用高速旋转中控制LED的亮灭，进行字符的显示，温度的监控（主控DS18B20），简单图形的显示，速度控制（主控霍尔3144），以及控制器采用单片机，完成显示容的传输、字库的转换、显示等功能。
关键词 AT89S52 霍尔3144 DS18B20AbstractRotating LED display is the use of dynamic scanning to replace the traditional mechanical rotating progressive scanning, is a new display, low cost, the characteristics of visual range, LED display is a new development direction. Its essence is to match up with the mechanical rotation of dynamic scanning display technology. Master chip AT89S52, and motor modules, the time module, the temperature module, display module, the speed module and otherauxiliary components together. The "rotating LED display"production for my thesis, which improved my ability to practice research skills and expertise to stimulate my interest in learning, guided self-learning and foster innovation, team spirit, quality of engineering practice. The design of the control high-speed rotating bright LED off, the characters display, temperature control (master DS18B20), a simple graphical display, speed control (Master Hall 3144), and the controller uses single chip, complete The transmission display, font conversion, display.Keywords AT89S52 Hall 3144 DS18B20目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 旋转时钟的发展背景 (1)1.2 旋转时钟的特点 (1)1.3 旋转时钟的发展趋势 (1)1.4 新旧led社会调研 (2)第2章系统的总体设计 (2)2.1 方案可行性论证 (2)2.1.1 需求分析 (2)2.1.2 方案论证 (2)2.2 关键技术与解决方案 (5)2.3 系统总体方案 (6)2.3.1 系统硬件构成 (7)2.3.2 系统软件构成 (7)2.4 本章小结 (8)第3章系统的硬件 (9)3.1单系统的主控单元构成 (6)3.1.1 单片机AT89S52简介 (10)3.1.2 主要功能及特点 (10)3.1.3 管脚图管脚说明 (8)3.1.4 复位电路 (10)3.1.5 震荡电路 (11)3.1.6 芯片擦除 (11)3.2 显示单元部分 (12)3.2.1 LED特性 (12)3.2.2 9013三极管的特性及相关参数 (12)3.3 测温部分 (13)3.3.1 测温模块 (13)3.3.2 DS18B20的主要特征有以下几点 (13)3.3.3 DS18B20的工作原理 (14)3.3.4 温度采集 (14)3.4 单测速定位部分 (20)3.5 电机的搭建和供电的设计 (22)3.5.1 电机的配置 (22)3.5.2 电刷的供电设计 (24)3.6 本章小结 (25)第4 章系统的软件部分 (21)4.1 模拟表盘部分 (22)4.2 模糊控制部分 (23)4.3 本章小结 (24)第5章取模工具介绍 (24)第6章最后成果 (25)第7章总结与展望 (25)结束语 (30)致 (31)参考文献 (32)附录Ⅰ (33)附录Ⅱ (42)附录III (43)第1章绪论1.1 旋转时钟的发展背景现在可以说单片机是百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供广阔的天地。
LED的应用探究【摘要】节能环保是当今社会发展的热点，各种节能措施和技术不断涌出。
本文详细介绍了LED技术的发光和节能基本原理，并阐述其在日常生产生活中的实际应用，展望了未来LED的发展。
【关键词】LED；节能；调光技术；散热；应用引言节能、环保、减排是当今社会发展的热点问题。
这里所要讲述的是节能领域中一种新的产品发光二极管（LightEmitting Diode，简称写为LEDn）。
与普通的白炽灯、日光灯相比，要达到相同的照明效果或亮度，其能耗只有后者的1/10，而寿命确能达到后者的10倍。
在能源供应日趋紧张的今天具有十分重要的意义。
我国目前照明消耗的电能约占电力总消耗量的1/6，若是其中之1/3的白炽灯被LED代替，则每年可节约用电1110度，这相当于三峡电站一年的发电量[1]。
而在美国若其白炽灯中的50%用LED代替，则每年可以节约350亿美元，减少7.5亿吨二氧化碳的排放。
因此LED被誉为21世纪最具竞争力的固体光源。
1.LED简介LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。
LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。
半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。
但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。
当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。
而光的波长决定光的颜色，是由形成P-N结材料决定的。
1.1LED 的工作原理简单地说在一块本征半导体的两边通过不同的掺杂分别做成P 型和N 型半导体。
P 型半导体中空穴为多数载流子，N 型半导体中电子为多数载流子。
由于浓度差，这两种载流子会自发向对方区域扩散。
关于LED的论文（五篇范文）第一篇：关于LED的论文如今，照明产业正随着LED的亮相以及全面普及而发生激烈变化。
LED照明在日本的存在感日益增强，韩国也不例外。
韩国提出了20xx 年“成为世界前三名的LED产业强国”的目标，政府和企业等大力推进LED。
在韩国国内，LED照明的使用大幅增加。
普通消费者青睐的照明品牌在日本大多为松下、东芝、日立以及NEC等大企业的产品。
而在韩国，在保护中小企业的法律之下，照明产业主要由中小企业构成。
代表性企业有锦湖电机（KumhoElectric）以及南宋灯泡（Namyung Lighting）等。
此外还包括德国欧司朗光电半导体（OSRAMGmbH）、荷兰皇家飞利浦电子（Royal Philips Electronics N.V.）以及美国通用电气（GeneralElectric）等外资企业。
韩国照明产业的构造随着LED照明、即半导体照明的亮相而发生了巨大的变化。
大企业相继进入中小企业的世界韩国的照明产业长期以来一直保护中小企业。
但是，随着LED半导体成为关键元件，三星集团和LG集团等大企业相继涉足照明市场。
另外，进入2010年后，以大型制铁厂商为首的浦项制铁（Posco）集团、在石油提炼和通信方面拥有优势的SK集团等也表示要涉足该市场。
除了这些大型企业之外，风险公司也相继成立，从事LED照明业务的企业在韩国已经超过了400家。
很多观点认为，今后2～3年内，LED企业之间将不可避免地出现激烈的合并淘汰。
政府大力主导韩国政府对“绿色能源产业”寄予了厚望。
在2008年8月15日举行的韩国60周年国庆庆典上，韩国政府提出将“低碳绿色成长”作为未来的国家战略。
其内容包括：①通过扩大新成长领域来发展国家；②提高国民生活质量、改善环境；③为应对气候变动对国际社会做贡献，等等，明确了政府为低碳绿色成长采取的举措。
其中的重点领域包括LED产业。
在这种战略下，韩国政府计划积极支援利用LED的新一代照明。
POV旋转LED显示器的设计1. 简介持续演进的技术使得人们对于可视化媒体的需求不断增加。
在这个数字时代，人们对于高质量的视觉体验有了更高的期望，因此智能设备在逐渐迭代中也在朝着更好的显示效果发展。
POV（Persistence of Vision）旋转LED显示器就是其中的一种创新应用。
本文将介绍POV 旋转LED显示器的设计原理、实现方法以及应用场景。
2. 设计原理POV旋转LED显示器的设计原理基于人眼视觉暂留效应。
当人眼接收到快速切换的图像序列时，会产生心理暂留的效应，误以为这一系列图像是连续的。
POV旋转LED显示器利用LED点阵快速闪烁，通过旋转的方式来形成连续的图像效果。
3.1 电机控制POV旋转LED显示器需要一个电机来实现旋转的效果。
选择合适的电机需要考虑到旋转速度、动力和重量等因素。
通常，步进电机是一种比较常用的选择，由于其精确度高、控制简单等优点。
3.2 LED点阵LED点阵是POV旋转LED显示器的核心组件，用于形成图像。
选择合适的LED点阵需要考虑到分辨率、亮度和色彩等因素。
常见的LED点阵有单色、双色和全彩三种类型。
根据应用场景的需求选择适合的LED点阵。
3.3 控制电路控制电路主要包括微控制器和电源部分。
微控制器用于控制LED点阵的亮灭和切换，电源提供电能给整个POV旋转LED显示器系统。
4.1 图像处理图像处理是POV旋转LED显示器实现的关键步骤。
首先，需要将目标图像分割成合适大小的图像帧，并将其转换成对应的LED点阵矩阵。
然后，通过控制电路将LED点阵矩阵按照旋转速度控制进行快速切换，并实现连续的图像效果。
4.2 控制算法控制算法主要负责控制旋转的速度和方向，以及LED点阵的亮灭和切换频率。
根据不同的图像和效果需求，可以使用不同的控制算法，如PID控制、模糊控制等。
4.3 用户界面用户界面是POV旋转LED显示器的交互部分，通常通过按钮或者手机APP来实现与用户的交互。
LED背光的论文参考[合集五篇]第一篇：LED背光的论文参考手机背光是当今led最大的应用市场之一，由于市场已处于饱和状态，价格下滑明显，虽然销售量持续增加，但销售金额并没有明显的成长。
尽管如此，5到10吋手机装置的背光应用仍将是市场成长新动力。
以下由零组件杂志独家专访AnalogicTech应用工程主任David Brown，探讨LED背光之电源管理设计需求。
大小为 5至10英吋的TFT LCD荧幕，有哪些应用方式？ David Brown：TFT LCD 荧幕有多种应用方式，包括高阶智能型手机、小型便携式多媒体播放器（PMP，例如通常为5至9吋的小型DVD播放器）、手持便携式导航装置（PND）、笔记型计算机、小笔电、平板计算机、手持电玩显示器及电子书阅读器等。
这些应用的电源管理需求有何不同？David Brown：上述各种应用的电源管理需求都大不相同，且每种特定的装置设计结构皆有其独特的需求。
对于每一种装置，设计人员都必须考量电池种类、荧幕大小和背光LED使用数量。
了解系统需求后，还必须权衡LED驱动电路的结构，以及成本与装置的复杂程度，从中取得平衡。
所有上述因素都足以决定驱动便携式装置上背光LED之最佳方法。
LED背光结构主要分为两种，单组串联式电源或多组串联式/并联式电源。
单组串联式电源虽然使用较低恒流，但必须将输入电源提升至符合串联式电源的总顺向电压水平，才可以驱动LED。
相反的，多组串联式/并联式LED电源虽然需要更高的恒流来驱动，却降低了高电压的需求。
升压转换器需求的差异取决于成本、复杂程度及能量转换效率（对于使用者而言，相当于充电循环之间的电池寿命）。
最终也会依据装置本身的产品特性、大小和效能需求来决定最佳解决方案。
小尺寸背光荧幕的电源管理存在哪些技术挑战？David Brown：确实存在不少挑战。
第一个挑战与第一部份所提到的讨论相关，设计人员必须在系统需求、电力来源和电路架构之间取得平衡，方可选择适当的LED驱动电路结构。
LED照明节能技术研究论文（五篇模版）第一篇：LED照明节能技术研究论文1、LED的基本概念（1）节能。
LED是直接由电能转换成光能的，中间没有加热的过程，因而光电转换效率较其他光源高。
在同样亮度下，LED的耗电量是白炽灯的10%。
如果采用LED作为照明光源，每年节省的电量极大，节能效果十分可观。
（2）环保。
不含铅、汞等污染元素，而且LED光谱中不含紫外线和红外线，对人体无任何伤害，对环境无污染。
（3）寿命长。
LED的寿命高达十万小时，是白炽灯的100倍，从使用的时间考虑，选用LED可以节省维修和更换成本。
（4）无频闪。
LED采用直流驱动，消除了由于频闪对人眼造成的视觉疲劳，普通白炽灯都是采用的交流供电，因而会产生频闪。
2、LED照明节能技术分析目前照明领域中最常见的光源主要是LED、荧光灯、白炽灯、高压钠灯、低压钠灯。
从上表的数据可以看出，LED灯的寿命最长，高达100000小时。
LED灯的使用寿命是荧光灯的10-20倍，是白炽灯的100倍，是高压钠灯的4-8倍，是低压钠灯的33-50倍。
按照每天10小时照明计算，采用白光LED可照明10000天，大概27年。
采用荧光灯可照明1000天，大概2.7年。
采用白炽灯照明时间约1年。
采用高压钠灯可照明2400天，大概6.5年。
采用低压钠灯可照明300天，大约1年。
以上几种光源中，LED的寿命最长，所以采用LED光源作为照明灯具，可以节省维修费和相关的更换费用。
3、LED前景展望随着相关政策的鼓励和扶持，LED的使用将会越来越普遍，有专家估计，LED在2025年将会替代25%-35%的传统光源。
LED因其寿命长、节能、环保、易控制等优点被广泛的应用于显示屏、被光源、信号灯等领域，目前正逐步取代传统光源。
随着器件结构的改进，并且已经开始在一些领域取代白炽灯，最终LED将成为21世纪的照明光源。
目前由于LED的相关技术处在改进之中，因而LED售价比其他光源高。
基于单片机的POV旋转LED显示屏设计张晓玲;郭颖;刘浩文【摘要】In modern society, the common LED display is mostly used in fixed array, which can only be used for plane display. The traditional screen displays monotonously , which make visual organs tired. So LED''s rotating display that use the persistence of vision of the human eye came into being. The design of a new column type of rotating LED display is proposed and it forms into a cylindrical surface by making a row of LED into rotation, thus it can display the text or a picture. This display based on SCM, using a series of LED lamps to rotate quickly, can show different words and pictures, and we must light different LED light in a specific location at every moment. The way it shows a picture or the text is unique and the image that it displays is bright and colorful.%现代社会中,常见的LED 显示屏大多都是采用固定的点阵排列,只能用于平面展示,易形成视觉疲劳.所以基于人眼的视觉停留(Persistence Of Vision)效应设计的旋转LED显示屏应运而生.本文设计一种新型的柱式旋转LED显示屏,使一排LED灯旋转起来变成一个圆柱面,来显示文字或者图案.本设计采用单片机,使一列LED灯快速旋转,在特定的位置上发光.这种显示方式新颖,画面绚丽多彩.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2017(025)013【总页数】4页(P139-142)【关键词】视觉暂留;旋转LED;柱式;单片机【作者】张晓玲;郭颖;刘浩文【作者单位】辽宁石油化工大学信息与控制工程学院,辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学信息与控制工程学院,辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学信息与控制工程学院,辽宁抚顺 113001【正文语种】中文【中图分类】TN302现代社会中，当下大家常见的LED显示大多都是固定的点阵排列。
LED照明热设计毕业论文前言自从爱迪生发明了灯泡之后，人类就进入了用电进行照明的时代。
而在白炽灯发明近100年后，人类又迎来了照明史上的又一次革命，而引领这次革命的正是LED的发明。
LED具有高效低耗、绿色环保、响应快、寿命长等优点，其对照明产业带来的冲击胜过当年白炽灯的发明。
LED被称作“第四代光源”。
“第一代光源”是篝火，不仅用于照明，还可以用于做饭、制作陶瓷、杀菌、科学分析等方面；同样“第二代光源”的白炽灯，以及“第三代光源”的荧光灯等光源的许多功能与用途也早已被充分利用。
因此，作为“第四代光源”之一的LED，其用途可以说是无限的。
LED照明技术的发展引起了国内外光源界的普遍关注，现已成为具有较大发展前景和影响力的一项高新技术产品。
近年来随着城市建设和电子信息产业的高速发展，人们对光源的需求与日俱增，LED产品的开发研制生产已成为发展前景十分诱人的朝阳产业。
目前，随着我国绿色照明工程的组织实施，促进了LED照明技术的创新和发展，使得LED在照明领域得以广泛应用，LED潜在的市场使其显示出了强大的发展潜力。
本文通过对LED结构、发光原理及特性、热设计的基础理论、热学指标、散热方式、封装等一系列的方面进行分析，以便读者能更深入的了解半导体LED 在应用和设计中的一些知识。
由于时间仓促及笔者水平有限，文中存在漏洞与不妥之处在所难免，敬请读者提出批评和指正。
目录前言 (I)第一章概述 (1)1.1 LED的发展史 (1)1.2 LED国内技术进展和市场前景分析 (1)第二章LED的基础知识 (3)2.1 LED的结构 (3)2.2 LED的光源基本特征 (3)2.2.1 发光效率高 (3)2.2.2 耗电量少 (4)2.2.3 使用寿命长 (4)2.2.4 安全与环保 (4)2.3 LED光源的特点 (4)2.4 常见LED的分类 (5)2.4.1 按发光管发光颜色分类 (5)2.4.2 按发光管出光面特征分类 (5)2.4.3 按发光二极管的结构分类 (5)2.4.4按发光强度和工作电流分类 (5)2.4.5按功率分类 (6)2.4.5按封装形式分类 (6)2.5 大功率LED封装结构 (6)2.6 常见照明灯具与LED的各性能对比 (6)第三章热设计的理论基础 (9)3.1 LED照明热的产生 (9)3.2 散热的基础理论 (9)3.2.1 热传导 (9)3.2.2 热对流 (10)3.2.3 热辐射 (11)第四章LED的指标 (12)4.1 LED的主要性能指标 (12)4.1.1 LED的颜色 (12)4.1.2 LED的电流 (12)4.1.3 LED的电压 (12)4.1.4 LED的反向电压VRm (12)4.1.5 LED的色温 (12)4.1.6 LED发光强度 (12)4.1.7 LED光通量 (13)4.1.8 LED的使用寿命 (13)4.2 LED的热学指标 (13)4.2.1 热阻Rth (13)4.2.2 LED的结温 (14)4.3 LED正常工作条件或状态 (15)第五章大功率LED散热分析 (16)5.1 大功率LED照明热设计流程 (16)5.2 大功率LED照明热设计方案 (16)5.2.1 结温的评估 (17)5.2.2 热阻的评估计算 (17)5.2.3 LED灯具对流热传递计算 (17)5.2.4 LED灯具导热传递计算 (17)5.2.5LED灯具辐射热传递计算 (18)5.3 计算分析LED实验并得出结论 (18)第六章LED照明灯具的应用及对未来的展望 (19)6.1 道路交通领域 (19)6.2 交通工具领域 (19)6.3显示屏 (19)6.4 农业 (19)6.5 渔业 (19)6.6 医疗 (20)6.7 通信 (20)结束语 (21)致谢......................................................................................... 错误！未定义书签。
2015年吉林建筑大学电子设计竞赛线阵LED图文显示装置（E）【本科组】2015年5月27日摘要随着社会的发展，能源短缺紧张问题日益严重，电热水器、饮水机、电饭煲之类的家用电器在保温时，由于简单的温度控制系统，因而都会造成很大的能源浪费。
因此，能源问题也成为最热门的话题，也是我们急需解决的。
那我们从节省能源，保护环境出发，设计出本水温加热控制系统。
为了完成对水温控制系统的设计，本文介绍了基于STC89C52的自动水温控制系统的设计及实现过程。
该系统利用STC89C52组成最小系统，利用DS18B20组成实时测温系统，用固态继电器控制加热系统，且通过自制水位器精确的测出水位。
该系统具有实时显示温度和水位、温度测量准确、温度设定灵活并能根据设定值对水的温度进行调节和控温的目的以及达到上限水位的报警功能。
水温实时控制由继电器电热棒进行升温。
显示部分由“人机交互界面”的12864液晶显示，增加可读性。
该系统具备较高的测量精度，能较好的完成设计要求。
关键字：STC89C52固态继电器 DS18B20 自制水位器液晶显示目录一、作品说明 (2)二、系统总体设计 (4)三、硬件设计 (6)四、软件设计 (7)五、系统调试与分析 (8)六、课程作品制作体会 (11)线阵LED图文显示装置（E）【本科组】一、系统设计方案1.1、总体方案比较与论证线阵LED，其实就是一个循环的LED显示，利用人的视觉滞留产生静态显示的现象。
要实现这个目标，就要求延时部分做的比较小，所以采用石英晶体振荡器。
而目前能够实现这种功能的器件有很多种，不同的类型的器件也能够很好的完成。
本作品本着方便、价格低廉的原则，采用单片机控制，由独立按键开关的闭合对单片机产生外部中断，从而对中断进行采集。
到达一定数量便进行图象的转换。
整个系统由单片机控制模块，开关及电源模块和输出显示模块三个部分构成。
系统框图如下：1.2、主要部件原理（1）单片机控制模块用单片机想要控制LED显示只需要定时输出就可以，但每个人摇动的速度不一样，如何准确的并稳定的变换图案呢？这就需要用到外部中断。
将开关的两个引脚一端接VCC，一端接GND，这样的话，当线阵LED运动时LED按照程序编辑好的规律显示，而向另一边运动时LED全灭，此时一个周期就会产生一个下跳沿的信号，信号传递给单片机的nINT0产生中断，对中断的数量计数，当计到10时便转换显示的图案，当依次显示完后便回到初始状态进行循环。
由于人的视觉滞留时间长达0.1s，所以在每显示完一列LED后加入一段合适的延时，如5ms，每个字之间加入延时如15ms，这样，我们就能看到静态的稳定的字，并且每个字之间是有空隙的。
为了让字能够在空间的中部显示，在启动中断显示后延时一段合适的时间，使棒在半圆轨迹的大约1/4处开始显示，这样看到的字方向上才比较正。
（2）亮度自动调节电路设计通过采用TI公司的芯片TLC555与光敏电阻搭建电路。
用TLC555、电容、电位器组成振荡电路产生稳定的PWM波输出。
而光敏电阻的变化引起输出PWM 波占空比的变化，从而改变显示亮度，实现亮度随外界环境变化而自动调节，亮度自动调节电路图见附图三。
（3）起始标志杆检测电路设计本电路采用霍尔传感器采集数据并检测标志杆，把霍尔传感器固定到旋转平台，一块小磁铁固定到标志杆上，并与霍尔传感器水平一条线放置。
当旋转平台边缘上网霍尔传感器经过标志位的小磁铁时，传感器感应到磁场发生变化，同时产生输出电压脉冲，并将此脉冲送入单片机。
起始标志杆检测电路图见附图四。
二、系统设计2.1.1系统理论分析主控芯片的理论分析经过对此系统的设计，我们重点分析了俩种控制芯片：方案一：采用凌阳公司的16位单片机。
它是16位控制器，具有体积小、驱动能力强、可靠性高、功耗低、结构简单具有语音处理、运算速度快等优点，但考虑到我们小组对这个方案采用的微处理器并不熟悉，使用起来并不是很方便，这对于硬件电路的设计和软件编程增加了难度。
方案二：采用STC89C52单片机作为主控芯片。
STC89C52是一个超低功耗，高性能的51内核的CMOS 8位单片机，片内含8kB空间的可反复擦写1000次的Flash只读存储器，具有512bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个IO 口，两个16位可编程定时计数器。
且该系列的51单片机支持串口下载和串口调试。
综合考虑我们选择了方案二。
本系统包括单片机控制模块，开关及电源模块和输出显示模块三个部分。
单片机控制模块由Keil C进行编写，实现起来简单，主要有三部分，主程序、中断服务部分还有字符点阵。
开关及电源模块采用5V 变压器并配合无线开关使用。
输出显示模块采用16个LED 灯，在版上一字排开。
2.1.2 电机的比较与选择方案一：采用步进电机来带动旋转平台，步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的控制元件，使得在速度、位置等控制领域用步进电机变的非常简单。
故不选择。
方案二：运用直流电机带动旋转平台，直流动机具有调速性能好、起动容易、能够载重起动等优点，所以目前直流电动机的应用仍然很广泛。
由于步进电机转速不易调整，而直流电机机械特性和调节特性的线性度好，调速范围广、维护方便，满足题目要求，所以我们选择直流电机带动旋转平台。
2.1.3 电机驱动电路比较与选择方案一：中功率三级管直接搭建。
在电机驱动要求不高的地方可以由三极管直接搭建一个驱动电路，使用三级关搭建的电机驱动电路电路简单，但功率和性能一般。
对输入信号要求较高，输出性能只能满足一般要求。
方案二：使用单片机MSP430G2553 控制电机驱动芯片L298N 。
L298N 的驱动能力强，输入电压可变化范围大，是一块专用直流电机驱动芯片。
其各项性能都较好，但价格较高，在电机要求驱动器较高的地方使用较佳。
在该系统中，带动旋转平台的直流电机使用L298N 驱动模块，很容易实现对电机较稳的控制，故采用方案二。
2.1.4 亮度自动调节电路比较与选择方案一：采用线性较好的光敏电阻，将光敏电阻串入控制电路的输出端再接入线阵LED 灯，当光亮度变化时即可改变电流大小，从而达到亮暗调节。
但是电路不稳定，故不采取此方案。
方案二:采用光敏电阻与TLC555搭建电路。
用TLC555、电容、电位器组成振荡电路产生稳定的PWM 波输出。
而光敏电阻的变化引起输出PWM 波占空比的变化，从而改变显示亮度。
电路简单，且易于控制，因此选定此方案作为环境亮度变化调节电路。
2.2 理论分析与参数计算2.2.1 线状点阵LED 驱动参数分析与计算该线状点阵中LED 驱动方法为普通的LED 与电阻串联的方式来驱动点亮LED ，该限流电阻计算公式如下：IFVF Vcc LED LED -=-=工作电流正向稳定电压电源电压限流电阻 根据设计要求，V Vcc 3.3=，V VF 2.1=，mA IF 20=可求得限流电阻：Ω=-=105202.13.3mAV V R经计算采用Ω100电阻与LED 串联即可。
2·2.2 线阵LED 运动参数分析与计算在电机的带动下，线阵LED 依靠旋转平台进行旋转，设电机周期为t ，LED 完成需要时间为1t ，软件延时为2t ，它们之间存在下列关系：21t t t +=只要保证21t t t +=，经计算由ms t 40=，ms t 352=得ms t 51=，线阵LED 就能很好的地显示图文。
2·2.3 指针式秒表分析与计算指针秒表完全通过软件来控制显示，设电机周期为t ，LED 完成需要时间为1t ，软件延时为3t 、4t ，存在下列关系：431t t t t ++=保证431t t t t ++=成立，确定LED 完成需要时间为ms t 51=，线阵LED 就能很好的地显示秒表计时。
2·2.4 显示亮度自动调节分析与计算采用TI 的TLC555、电容1C ，2C 、电阻1R ,2R 和光敏电阻3R 等组成振荡电路产生稳定的PWM 波输出。
则产生PWM 波的周期、高电平及其占空比的计算公式如下：232321)2(7.0C R R R R R T •+•+•=周期： 2)(2323211Ln C R R R R R T ••++=高电平时间： 21:T T q =占空比 光敏电阻的变化引起输出PWM 波占空比的变化，从而改变显示亮度,即电流控制。
控制电流大小计算如下：mA V V V R U U Vcc I LED 151003.0*22.13.3*28050=Ω--=--= 三、硬件设计硬件连接上用无线开关产生的电平转换引发中断，传递给单片机，再由单片机调用点阵文件输出到LED 上。
摇摇棒设计电路图AT89S52单片机作为控制器，在它的P0、P2口接有16只以共阳的方式连接的高亮度LED，由单片机输出低电平点亮。
P0口处接上拉电阻RA1。
串在LED公共端的二极管D1会产生一定的压降，用来保护LED。
K1是画面切换开关，用于切换显示不同内容。
系统电源VCC为5V，实际使用时用3节干电池串联4.5V即可。
16只LED发光管作为画面每一列的显示，左右摇晃起到了扫描的作用，人眼的视觉暂留现象使得看到的是一幅完整的画面。
四、软件设计4.1软件设计软件部分包括主函数程序、中断服务程序、延时子程序以及四个显示子程序。
软件设计流程如下：4.2主程序设计当系统上电后单片机初始化后，先进行LED检测，按键触发计数选择显示不同的图文，程序则按照相应部分的程序算法执行，主程序流程图如图2。
当系统上电后单片机初始化后，先进行LED检测，按键触发计数选择显示不同的图文，程序则按照相应部分的程序算法执行，主程序流程图如图2。
五、系统调试与分析测试结果5.1 测试仪器示波器DS1302CA、万用表DT-92055.2测试结果完整性1.完成制作一个由16只 LED构成的线状点阵及其控制电路，安装于可旋转的平台上，在平台的中心设置一个按键，用于功能的切换，电机带动平台以合适速度旋转。
2.开机时装置完成显示自检，能对点阵中16只LED逐个点亮，每只LED 显示时间约为1秒，此时平台不旋转。
3.通过按键切换，实现16个同心圆图形分别顺序（由大到小）和逆序（由小到大）显示，每个同心圆图形显示时间为0.3秒左右。
4.LED显示亮度能依据环境亮度变化自动调节。
5.通过按键切换，显示字符“TI杯”，要求字符显示较稳定，无明显漂移。
6.通过按键切换，显示一个指针式秒表，该秒表以标志杆为起始标志，秒针随时间动态旋转，旋转一周的时长为60±1秒。
5.3测试结果分析经过测试，可以确定系统构架设计比较合理，可以很好确定旋转平台的中心，电路功能实现基本符合设计要求。
主要测试单片机的工作情况，能否正常用LED显示出各图案，并且记录各图案持续的时间和稳定显示度以及一个循环周期所用的时间。
