旋转led显示屏

陕西国防工业职业技术学院毕业设计论文

题目旋转LED显示屏

专业电气自动化

班级自控3122

姓名帅基诚

学号 ********

指导教师韩硕

二○一四年

题目:旋转LED显示屏

专业:电气自动化

班级:自控3122

作者: 帅基诚

指导教师:韩硕

旋转LED显示屏的设计

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。

本文给出了一种基于单片机控制的新型的十字旋转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。

关键字：单片机、LED, 视觉暂留，直流电机，桥式整流,旋转。

目

第一章旋转LED显示屏的课题背景LED的特点非常明显，寿命长、光效高、无辐射与低功耗。LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可达80～90%。将LED与普通白炽灯、螺旋节能灯及T5三基色荧光灯进行对比，结果显示：普通白炽灯的光效为12lm／W，寿命小于2000小时，螺旋节能灯的光效为60lm／W，寿命小于8000小时，T5荧光灯则为96lm／W，寿命大约为10000小时，而直径为5毫米的白光LED为20～28lm／W，寿命可大于100000小时。有人还预测，未来的LED寿命上限将无穷大。

由于LED的种种优势，使得其在现在的各个领域里运用越来越广泛，我们设计的旋转LED显示屏幕，具有结构新颖，节约材料的特点，一列16个LED灯旋转显示之后，可以代替显示近似于16x180像素的显示宽度和内容，我想以后不断完善和改进之后应该可以在灯箱广告和儿童玩具方面有一定的发展空间。

第二章旋转LED显示屏显示原理

LED显示器具有功耗低，接口控制方便等优点，而且模块的接口信号和操作指令具有广泛的兼容性，并能直接与单片机接口，可方便地实现各种不同的操作，在各类测量及控制仪表中被广泛的应用。当在LED上显示汉字时，应先取得汉字的点阵构成数据，然后将其写入显示存储器中进行显示。

物体在快速运动时, 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。是人眼具有的一种性质。人眼观看物体时，成像于视网膜上，并由视神经输入人脑，感觉到物体的像。但当物体移去时，视神经对物体的印象不会立即消失，而要延续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”。假设我们设定我们的眼睛的暂留时间是0.4秒，如果我们的16个LED旋转一周的时间快过0.4秒，那么我们看到的图像就是这一列LED在各个位置显示的图像的叠加，如右图，如果我们用定时器把LED旋转一周的各个位置分割出180分，让它在相应的位置显示相应的图像，那么我们就可以得到一个累加的图像效果了。

图2-1图列分析

第三章 旋转LED 显示屏系统硬件简介

3.1系统硬件框图

系统各部分和各环节之间关系的图示如下：

图3-1 系统硬件框图

单片机STC12C5A 60S2 直流电机 5V 电源 12V 电源

LED 显示

3.2 旋转LED显示屏主机系统

3.2.1 主机系统连接如图所示

图3-2主控机管脚图

本次设计主机系统分为单片机、LED灯、电磁耦合供电电路，都焊接在主控板上，其次是在底座上的电动机，和电磁初级线圈。

3.2.2旋转LED显示屏主机芯片简介

本次毕业设计采用的STC12C5A60S2单片机，以下是对其的介绍：

STC12C5A60S2简介：

STC12C5A60S2是STC生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换，针对电机控制，强干扰场合。

1、增强型8051CPU，1T（1024G），单时钟/机器周期

2、工作电压 5.5-3.5V

3、1280字节RAM

4、通用I/O口，复位后为：准双向口/弱上拉

可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，强推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏每个I/O 口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过120mA

5、有EEPROM功能

6、看门狗

7、内部集成MAX810专用复位电路

8、外部掉电检测电路

9、时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器

常温下内部R/C振荡器频率为：5.0V单片机为：11~17MHz 3.3V

单片机为：8~12MHz

10、4个16位定时器

两个与传统8051兼容的定时器/计数器，16位定时器T0和T1

11、3个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟，独立波特率发生器可以在P1.0口输出时钟

12、外部中断I/O口7路，传统的下降沿中断或电平触发中断，并新增支持上升沿中断的PCA模块，Power Down模式可由外部中断唤醒，INT0/P3.2，INT1/P3.3，T0/P3.4，T1/P3.5，RxD/P3.0，CCP0/P1.3，CCP0/P1.3

13、PWM2路

14、A/D转换，10位精度ADC，共8路，转换速度可达250K/S 15、通用全双工异步串行口（UART）16、双串口，RxD2/P1.2，TxD2/P1.3 17、工作范围：-40~85

18、封装：LQFP-48，LQFP-44，PDIP-40，PLCC

管脚说明

P0.0~P0.7 P0：P0口既可以作为输入/输出口，也可以作为地址/数据复用总线使用。当P0口作为输入/输出口时，P0是一个8位准双向口，内部有弱上拉电阻，无需外接上拉电阻。当P0作为地址/数据复用总线使用时，是低8位地址线A0~A7，数据线

D0~D7

P1.0/ADC0/CLKOUT2

标准IO口、ADC输入通道0、独立波特率发生器的时钟输出

P1.1/ADC1

P1.2/ADC2/ECI/RxD2