单片机控制十字旋转LED点阵第一次审阅黄日彪祥解.docx

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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

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，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

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tab1:

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（3）成品实物、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

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