1、单片机控制十字旋转LED点阵第一次审阅黄日彪祥解十字LED旋转屏的电路设计摘 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柱式旋转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
2、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；重心调节；引言 随着科学技术的发展， LED显示屏得到广泛的应用，但大部分的显示屏只能在平面显示，不能满足人们的需求，所以LED旋转屏的想法正
3、好能填补这个空缺。LED旋转屏利用人的视觉暂留效应，通过高速旋转的LED灯阵列，形成一个360环形画面，创造立体效果，不管人站在那个角度都能看到显示的内容。该应用实用性好，制作相对简单，而且能节省LED灯的使用，但因该制作要使用无线供电，因此造价相对较高，推广有一定的难度，但现在无线供电的效率越来越高，相信在不久的将来它一定能够得到推广。 本制作以单片机控制LED灯为基础，以无线供电为目的，充分利用新型能量传输方式。无线供电为该制作的亮点。一、应用原理（1）视觉暂留效应人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，视
4、觉的这一现象则被称为“视觉暂留”。（2）无线供电 无线输电技术，就是没有接点供电，利用电磁转换原理，先将电流变成磁场，然后再将磁场变成电流给电路供电。二、电路设计总体方案（1）设计方框图1 电路板的设计2 元件的焊接3调试与分析1 集成电路芯片2 三极管3 电解电容4 瓷介电容5 线圈6 DC马达7 红外接收、发射管8 9 10 设计完成系统的实施元件的选择整体设计方案（2）单片机工作原理（单片机工作原理部分是文字阐述还是电路图阐述） 单片机最小系统由振荡电路组成（因旋转时不需要复位，所以没有复位模块）振荡电路包括11.0592MHZ的晶振和两个20pF的电容组成。 三、元件的选择（1）使用单
5、片机的四组I/O口，分别接一个LED灯，每个LED灯上串联一个限流电阻，这样能保证LED灯上的电流不会过大而缩小它的寿命或者烧坏。（2）单片机控制LED灯使用红外发射，在底座上有一个红外发射管，这个红外发射管不断地向旋转的主电路板发射红外线.（3）旋转的主板上有一个红处接收管采用高灵敏的方型接收管，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。这个接收管的一脚连在单片机的P4.3口上，只要检测这个引脚就能使单片机控制那些灯该亮，那些不该亮。 发射管接收管（4）主控芯片采用STC89C（LE）51，具有功耗低，低电压供电（5V）的特点。（5）元件清单四、其他硬
6、件部分给高速供转动的主板供电有3种方法 （1）用无线输电的方法，无触点，长寿命； （2）用电动机电刷的方法，简单有效；这样寿命很短 很容易磨损电路板 （3）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；作采用简易的无线输电具有无触点寿命长，但是效率要低，成本要高。五、无线供电模块使用非放射性的无线能量传输方式来驱动电器，电磁耦合变压器就是利用这个原理来传递能量。如果把变压器的两个绕组分开，就是某种意义上的无线供电。但是用电磁耦合的方式有很大的缺点，没有高磁导率的磁芯作为介质，磁力线会严重发散到空气中，导致转递效率下降，特别在两个线圈远离的时候，下降的非常厉害。所以不
7、适合大功率，远距离的无线供电。 无线供电模块使用4节5号电池，总电压6v。利用互补正反馈振荡电路将直流电转化成高频交流信号，通过线圈（线圈内有铁氧体磁芯，提高效率），将交流信号输送到旋转的主电路板上，主电路板上利用5.1v的稳压二极管，将接收到的交流信号变成5.1v直流电，通过220uF的电解电容滤波，供给单片机，使单片机能正常工作（互补正反馈由三极管B772 型、9014 NPN型和阻值分别为470 、 470 、62K功率为 1/8W的电阻，还有一只2A681的涤纶电容组成）。六、旋转部分，增加文字叙述，两张图片很单调。七、软件部分（1）程序框图（2）源程序org 00hjmp cfgor
8、g 03hclr 00hreticfg: ;setb ea; setb ex0; setb it0mov dptr,#tabMM00: CLR 00Hmm: mov a,r2movc a,a+dptrcpl acall hbitmov r4,adeC r2mov a,r2movc a,a+dptrdec r2cpl acall hbitjb 01h,gr0mov p1,amov p3,r4jmp gr00gr0:mov p2,amov p0,r4gr00:djnz r6,$djnz r6,$;djnz r6,$cjne r2,#0ffh,mmmmov p0,#0ffhmov p1,#0ffhm
9、ov p2,#0ffhmov p3,#0ffhjb 0e8h.3,$ ;检测是否低电平mmm: jb 0e8h.3,MM00 ;检测是否低电平jb 00h,mmsetb 00hmov r2,#0ffhinc dptrinc dptrinc dptrinc dptrmov a,dphcjne a,#tab2/256,e0dmov dptr,#tabcpl 01he0d: jmp mmhbit: ;这是一个位交换子程序，用来实现字倒着显示或者正着显示，倒着显示时适合电动机在上面挂起来安装的情况。mov c,acc.0mov b.7,cmov c,acc.1mov b.6,cmov c,acc.2m
10、ov b.5,cmov c,acc.3mov b.4,cmov c,acc.4mov b.3,cmov c,acc.5mov b.2,cmov c,acc.6mov b.1,cmov c,acc.7mov b.0,cmov a,bretorg 200hcon:db 4,1000000b,2,108;字的紧密，亮度,转的速度，内容长度;org 300h，下面是显示的数据内容，是用本站软件自动生成的供码，请自行修改，其中的0000000000数据是加进去的空白代码，用来显示开头和结尾的空白;数据内容省略，请用本站的自动数码代码程序自动生成摇摇棒、LED点阵代码生成下载器db 0,0,0,0,0,0
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13、,0db 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0db 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0db 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0db 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0db 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0db 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0db 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0db 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0db 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
14、,0,0,0,0db 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0db 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0db 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0db 00h,04h,40h,04h,41h,04h,41h,04hdb 41h,04h,41h,0fch,7fh,04h,41h,04hdb 41h,04h,41h,04h,43h,0fch,41h,04hdb 40h,04h,00h,0ch,00h,04h,00h,00hdb 00h,00h,01h,00h,01h,00h,01h,00hdb 01h,00h,01h,00h
15、,01h,00h,01h,00hdb 01h,00h,01h,00h,01h,00h,01h,00hdb 01h,00h,03h,00h,01h,00h,00h,00hdb 00h,00h,00h,00h,1fh,0f0h,12h,20hdb 12h,20h,12h,20h,12h,20h,0ffh,0fchdb 12h,22h,12h,22h,12h,22h,12h,22hdb 1fh,0f2h,00h,02h,00h,0eh,00h,00hdb 00h,80h,00h,80h,40h,80h,40h,80hdb 40h,80h,40h,82h,40h,81h,47h,0fehdb 48h,
16、80h,50h,80h,60h,80h,40h,80hdb 00h,80h,01h,80h,00h,80h,00h,00hdb 10h,04h,1fh,0fch,00h,84h,01h,00hdb 01h,00h,01h,04h,00h,0fch,00h,04hdb 00h,00h,01h,00h,01h,00h,07h,0f8hdb 01h,04h,01h,04h,00h,00h,00h,00hdb 00h,00h,01h,00h,01h,00h,07h,0f8hdb 01h,04h,01h,04h,00h,00h,00h,00hdb 01h,01h,01h,0ffh,00h,85h,01h
17、,04hdb 01h,04h,00h,88h,00h,70h,00h,00hdb 00h,00h,00h,00h,00h,00h,03h,0chdb 03h,0ch,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb 00h,00h,00h,06h,00h,18h,00h,60hdb 01h,80h,06h,00h,18h,00h,20h,00hdb 00h,00h,00h,06h,00h,18h,00h,60hdb 01h,80h,06h,00h,18h,00h,20h,00htab1:db 01h,0f0h,01h,0ch,00h,30h,01h,0c0hdb 00h,30h,01h,0c
18、h,01h,0f0h,01h,00hdb 01h,0f0h,01h,0ch,00h,30h,01h,0c0hdb 00h,30h,01h,0ch,01h,0f0h,01h,00hdb 01h,0f0h,01h,0ch,00h,30h,01h,0c0hdb 00h,30h,01h,0ch,01h,0f0h,01h,00hdb 00h,00h,00h,0ch,00h,0ch,00h,00hdb 00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00hdb 00h,00h,1fh,98h,10h,84h,11h,04hdb 11h,04h,10h,88h,10h,70h,00h,00h（3）成
19、品实物、效果图八、 结论通过几个月的努力，掌握了旋转LED显示屏的工作原理，并且成功的实现了设计的基本要求。同时也提高了利用高级语言编写单片机程序的能力，以及查阅资料和解决问题的能力。系统主要实现的功能有：(1)通过单片机控制LED扫描显示的时间，能够稳定的显示数字或文字，轴向分辨率为16位。(2)能够通过无线供电显示数字或文字。(3)通过对电机的改造，解决了系统供电问题，使系统能够长期工作。不过这次毕业设计仍然存在不足的地方。比如重心偏移，电机旋转时产生抖动，应该在设计时对PCB布局进行科学的分析，调整重心；LED显示屏只能显示简单的文字，最好能做成三维立体的彩色屏；不能对它进行无线操控，这
20、些都有待改进。总之，通过这次毕业设计巩固了以前所学的知识，很大程度上提高了分析问题和解决问题的能力。致谢:非常珍惜三年来在深圳深圳职业技术学院的学习，感谢授课老师们四年来精心讲解，深圳职业技术学院认真负责的教学，齐全的实验设备，使我在电子技术方面有了很大的进步。在老师的指教下将所学的知识应用于实际工作中，解决了很多难题。同时感谢各位老师专家对本文的批评指正。在撰写本文的过程中，得到深圳职业技术学院易小波老师的指教，并对本文的修改提出了宝贵的意见，谨此表示衷心感谢。参考文献：1.杨振江、雷光纯编著 新颖实用电子设计与制作 西安电子科技大学出版社2.刘守义、张永枫主编应用电路分析 西安电子科技大学出版社3.姚福安著电了线路设计与实践山东科学技术出版社2001年10月印刷4.汤勇著电子电工基本技能训练高等教育出版社2000年7月印刷5.刘守义、钟苏主编数字电子技术 西安电子科技大学出版社2001年2月出版
