十字旋转LED.docx
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十字旋转LED.docx
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十字旋转LED
无锡城市职业技术学院
EDA大作业
信息工程学院
课程名称:
十字旋转LED设计
学号:
1205071xx
姓名:
顾xx
班级:
微机121
任课教师:
XXX
无锡城市职业技术学院信息工程学院
2014年6月13日
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360º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
(2)单片机工作原理
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B772PNP型、9014NPN型和阻值分别为470Ω、470Ω、62KΩ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
七、软件部分
(1)程序框图
(2)源程序
org00h
jmpcfg
org03h
clr00h
reti
cfg:
;setbea
;setbex0
;setbit0
movdptr,#tab
MM00:
CLR00H
mm:
mova,r2
movca,@a+dptr
cpla
callhbit
movr4,a
deCr2
mova,r2
movca,@a+dptr
decr2
cpla
callhbit
jb01h,gr0
movp1,a
movp3,r4
jmpgr00
gr0:
movp2,a
movp0,r4
gr00:
djnzr6,$
djnzr6,$
;djnzr6,$
cjner2,#0ffh,mmm
movp0,#0ffh
movp1,#0ffh
movp2,#0ffh
movp3,#0ffh
jb0e8h.3,$;检测是否低电平
mmm:
jb0e8h.3,MM00;检测是否低电平
jb00h,mm
setb00h
movr2,#0ffh
incdptr
incdptr
incdptr
incdptr
mova,dph
cjnea,#tab2/256,e0d
movdptr,#tab
cpl01h
e0d:
jmpmm
hbit:
;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。
movc,acc.0
movb.7,c
movc,acc.1
movb.6,c
movc,acc.2
movb.5,c
movc,acc.3
movb.4,c
movc,acc.4
movb.3,c
movc,acc.5
movb.2,c
movc,acc.6
movb.1,c
movc,acc.7
movb.0,c
mova,b
ret
org200h
con:
db4,1000000b,2,108;字的紧密,亮度,转的速度,内容长度
;org300h,
db00h,04h,40h,04h,41h,04h,41h,04h
db41h,04h,41h,0fch,7fh,04h,41h,04h
db41h,04h,41h,04h,43h,0fch,41h,04h
db40h,04h,00h,0ch,00h,04h,00h,00h
db00h,00h,01h,00h,01h,00h,01h,00h
db01h,00h,01h,00h,01h,00h,01h,00h
db01h,00h,01h,00h,01h,00h,01h,00h
db01h,00h,03h,00h,01h,00h,00h,00h
db00h,00h,00h,00h,1fh,0f0h,12h,20h
db12h,20h,12h,20h,12h,20h,0ffh,0fch
db12h,22h,12h,22h,12h,22h,12h,22h
db1fh,0f2h,00h,02h,00h,0eh,00h,00h
db00h,80h,00h,80h,40h,80h,40h,80h
db40h,80h,40h,82h,40h,81h,47h,0feh
db48h,80h,50h,80h,60h,80h,40h,80h
db00h,80h,01h,80h,00h,80h,00h,00h
db10h,04h,1fh,0fch,00h,84h,01h,00h
db01h,00h,01h,04h,00h,0fch,00h,04h
db00h,00h,01h,00h,01h,00h,07h,0f8h
db01h,04h,01h,04h,00h,00h,00h,00h
db00h,00h,01h,00h,01h,00h,07h,0f8h
db01h,04h,01h,04h,00h,00h,00h,00h
db01h,01h,01h,0ffh,00h,85h,01h,04h
db01h,04h,00h,88h,00h,70h,00h,00h
db00h,00h,00h,00h,00h,00h,03h,0ch
db03h,0ch,00h,00h,00h,00h,00h,00h
db00h,00h,00h,06h,00h,18h,00h,60h
db01h,80h,06h,00h,18h,00h,20h,00h
db00h,00h,00h,06h,00h,18h,00h,60h
db01h,80h,06h,00h,18h,00h,20h,00h
tab1:
db01h,0f0h,01h,0ch,00h,30h,01h,0c0h
db00h,30h,01h,0ch,01h,0f0h,01h,00h
db01h,0f0h,01h,0ch,00h,30h,01h,0c0h
db00h,30h,01h,0ch,01h,0f0h,01h,00h
db01h,0f0h,01h,0ch,00h,30h,01h,0c0h
db00h,30h,01h,0ch,01h,0f0h,01h,00h
db00h,00h,00h,0ch,00h,0ch,00h,00h
db00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h
db00h,00h,1fh,98h,10h,84h,11h,04h
db11h,04h,10h,88h,10h,70h,00h,00h
(3)成品实物、效果图
八、结论
通过几天的努力,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,这些都有待改进。
总之,通过这次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。
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
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