旋转时钟广告屏课程设计

旋转时钟广告屏

摘要

旋转LED显示是利用机械转动动态扫描代替传统逐行扫描方式，显示屏其实质就是与机械转动配合起来的动态扫描显示技术。本设计利用高速旋转中控制LED灯的亮灭，进行文字和时间的显示，控制器采用STC89C52单片机，借助人的视觉暂留效果，通过led灯的机械扫描方式来显示字符和时间。单片机控制各个led灯在旋转平面上相应的位置上点亮，但由于人的视觉暂留，会误认为每个点都是同时点亮的。LED旋转时钟广告屏正主要包括单片机STC89C52 、直流电机、LED灯、光电耦合器件等。旋转时钟的主要特点就是结构新颖，效果奇特，加入了现代科技的元素，利用人眼的视觉暂留特性，用单片机作为主控芯片，采用电机带动发光二极管高速旋转，光电耦合器进行定位，显示效果个性、新颖，并且节省空间和材料。

关键词：旋转时钟广告屏，视觉暂留，光电耦合器定位，动态扫描显示

目录

前言 (1)

第1章LED旋转钟原理 (2)

1.1 视觉暂留原理 (2)

1.2 显示原理 (2)

第2章系统硬件电路设计 (3)

2.1 硬件选型 (3)

2.2 系统硬件电路设计 (4)

2.2.1 系统硬件框图 (4)

2.2.2 系统硬件电路原理图 (4)

2.2.3 主控单元模块 (5)

2.2.4 电机模块 (8)

2.2.5 光电耦合模块 (9)

2.2.6 电源模块 (10)

第3章系统程序的设计 (11)

3.1 系统程序流程图 (11)

3.2 C语言介绍 (12)

第4章硬件的焊接与检查 (14)

4.1 晶振短路 (14)

4.2 导线断路 (14)

4.3 漆包线短路 (14)

结论 (15)

谢辞 (16)

参考文献 (17)

前言

当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未有的速度被单片机智能控制系统所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。

单片机技术如火如荼，蓬勃发展，其电子产品如雨后春笋地出现，正潮水般的涌入各个领域。其电子产品以灵敏、结构简单易制、成本低、可靠性强等优点迅速占领电子市场，给人们生活带来了极大的方便，深受人们的青睐。

在现在诸多的娱乐场所，都可以看到各式各样的广告流水灯。其实就是将一系列的有颜色的发光二极管连在一起，然后令这些灯按一定的次序逐个或者几个的依次点亮或熄灭。现在的LED显示屏的发光器件主要采用LED平板模块，器件数量多，成本高，而本文给出了一种新型的旋转LED显示，以旋转显示代替逐行扫描，大大降低了成本，而且形式新颖。

在学习了《单片机原理》与《计算机控制与应用》后，我开始将理论学习与实践相结合，逐步完成了一些系统的设计与制作。为了实现用单片机对旋转时钟广告屏进行控制，我先画出流程图、接线图，然后着手进行编程，最后做出实物进行调试与完善。

随着单片机技术、高亮发光二极管制造技术和高速稳定电机制造技术的发展，这种千奇百怪、创意无限的电子旋转时钟广告屏必将走进人们的日常生活中。

第1章LED旋转钟原理

1.1 视觉暂留原理

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.其时值是二十四分之一秒。是动画、电影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，传回大脑引起人体视觉。感光细胞的感光是靠一些感光色素，感光色素的形成是需要一定时间的，这就形成了视觉暂停的机理。

视觉暂留现象首先被中国人发现，走马灯便是据历史记载中最早的视觉暂留运用。宋时已有走马灯，当时称“马骑灯”。随后法国人保罗·罗盖在1828年发明了留影盘，它是一个被绳子在两面穿过的圆盘。盘的一个面画了一只鸟，另一面画了一个空笼子。当圆盘旋转时，鸟在笼子里出现了。这证明了当眼睛看到一系列图像时，它一次保留一个图像。

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秒秒的时间，人眼的这种性质被称为“眼睛的视觉暂留”。

1.2 显示原理

旋转时钟是利用视觉暂留效应设计出来的，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。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那么我们就可以得到一个累加的图像效果了。

第2章系统硬件电路设计

2.1 硬件选型

系统的硬件部分主要有单片机STC89C52及最小系统，电机光电耦合器测速定位系统及LED显示部分组成。

控制系统的设定、测速定位系统各项数据的采集以及根据采集到得数据来调节系统的功能由单片机完成。STC89C52RC/RD+系列单片机是STC mirco推出的新一代超强抗干扰/高速/低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统8051 单片机，12 时钟/机器周期和6时钟/机器周期可任意选择，最新的D版本内部集成MAX810专用复位电路。所以，本设计采用STC89C52芯片作为系统的主控单元。

光电耦合器是用来测定电机转速，根据转速来定扫描时间。对射式U型槽光耦管具有响应块，驱动简单，容易安装，易于与单片机通信等特点，所以，本设计采用ITR8105槽型光电传感器。

电机用来带动旋转板以一定的速度旋转，本设计中电机不需要很高的速度和精度，所以选用直流无刷电机EC1230-0625，简单方便。

LED显示部分是通过电机带动高速旋转利用人眼的视觉暂留特性来呈现文字的。由于LED灯和其他部件都集中焊接在旋转板上，为减少板子重量并节约板子空间，LED灯和电阻都选择贴片式的，电阻阻值为1K。