旋转LED设计报告

旋转LED设计报告

一旋转LED旋转成像原理以及总体框架图

二制作

(a) 特别说明

1 关于电机

2 关于晶振

3 关于单片机

(b) 硬件篇

电路图解读

1关于方案的选择

2底座

3光藕传感器

4主板电路

5显示屏部分

(c) 软件部分

1 程序概括

2 思路

三工具

四扩展

五附录

附录1 参考资料

第一：旋转LED 旋转成像原理

视觉暂留现象

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”。

是光对视网膜所产生的视觉在光停止作用后，仍保留一段时间的现象，

其具体应用是电影的拍摄和放映。原因是由视神经的反应速度造成的。

其时值是24分之1秒。是动画，电视等视觉媒体形成和传播的根据。

视觉实际上是靠眼睛的晶状体成像，感光细胞感光，并且将光信号转

换为神经电流，传回大脑引起人体感觉。感光细胞的感光是靠一些

感光色素，感光色素的形成需要一定的时间的，这就形成了视觉暂停

的机理。

此次试验中，物体在做快速运动中，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。是人眼观看物体时，成像于视网膜上，并由视神经输入电

脑，感觉到物体的像。但当物体移去，视神经对物体的映像不会立即

消失，而继续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”。

总体框架图

第二：制作

(a)特别说明

1关于电机

电机的转速受双重限制，不可太低亦不可太高。太低了，单位时间内

图像刷新次数过低，导致图像闪烁。如果太高，单片机个运行速度跟

不上，显示的图像过大，不细腻。我们的实验结果是，大概2000转每

分钟就能满足要求。

如果电源电压的变化比较大，就需要通过自适应的方法来调整显示图

象刷新的频率。也就是说要依靠测得的虚拟转速（间接或直接反应转

速的量）来控制显示的刷新速度。

如果刷新速度一次时间为1/24S，那么T=0.4167S，也就是说1S内24

圈，1分钟旋转1444转。转速达到1400r/min时人眼就应该不会感到

太强的抖动。当然，不能单看额定转速，因为它带动的负载（主板）

的影响较难估算。

2关于晶振

如果要想显示的效果可控性较好，11.0592M的晶振是够用的。用C编

程时发现，如果程序的结构化程度较高，函数的调用频繁，则导致执

行速度下降，使得显示图像较大。我们选用的是11.0592M的晶振，一

般制作11.0529M足够了。

3关于单片机

STC89C51RC内只有4K flash,4K EFPROM,显示内容有限，不便于片

内见字库。但是STC的单片机端口兼容性良好，使用平凡。便于书写

C语言。

B 硬件部分

电路图解

1 关于供给电压的选择

最常用的高速转动的主板供给电压的3种方法

a. 用无线输电方法，无触点，长寿命，成本高

b．用电动机电刷方法，简单有效；这样寿命短，很容易磨损电路板c．直接用电池供给主板，电池装在主板转动，成本高，寿命短，影响转速。

我们在制作的过程中做了两种供电的接口：

直接用电池供给主板，电池装在主板上转动，简单易实现

直接用6V直流电源给发动机供电

底座部分

3光藕传感器：

当上电后，主板高速旋转，光敏三极管的发射管发出红外光，经过标杆反光，红外接收管收集，此时集电极输出低电平。当发射管旋转过标杆时，红外接收光敏三极管感应不到的红外线，光明三极管的集电极和发射极处于高阻态，所以集电极输出高电平，当光敏三极管再次感应到红外光源的时候，集电极再次输出低电平，从而

给单片机一个中断信号。实现电机旋转速度与单片机控制速度保持一致。

4 主板电路

5 显示屏部分

光敏二极管工作原理:

光敏二极管(曾称为光电二极管)是利用光电效应

原理将光信号转变成电信号的器件，它由一个PN 解构成，工作时加反向电压，在光照设下产生光电流，光电流强度的增加而上升，如果制成大面积的光敏二极管时，可当做一种能源，称为光电池。

该电路工作原理：

通过光敏二极管对光的敏感，产生光敏电流，经过功率管，将电流放大，驱动16只二极管。

计算：

电源电压5V，

测试光电流2mA,

三极管放大倍数为128

发光二极管导通电压1.8V，通电流16mA

发光二极管限流电阻：

（5-1.8）V/16mA=200欧

实际取值为220欧

光敏二极管限流电阻：

5V/ （16*20/128）mA=2.5K

实际取值2..7K

`

C 软件部分

a 程序概括

1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。

2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。

b 思路

稳定后每旋转一圈所用的时间是相对固定。

一个旋转周期内，时钟中断发生的次数是可变的。

如果将周期定位一个旋转周期，那么图像的间断问题可能比较严重；

如果将周期定位数组的长度（非时间量，只与次数有关），那么图像的移动较为连续，但是函数不利于模块化程序显得长交织结构模糊。