线阵LED图文显示装置设计报告.doc

1、线阵LED图文显示装置报告电子设计竞赛南京信息工程大学电子设计大赛作品论文11通信1班王增瑞，尹杰，肖彬2013/4/6线阵LED图文显示装置报告摘 要LED旋转显示器时基于视觉暂留原理，开发的一种旋转式LED显示屏。本设计基于STC89C52RC单片机，通过直流电机带动旋转,在具有一定转速地载体上安装16个LED发光器件，各LED发光管等间距排位一条直线，随着旋转速度的加快，不断扫描出预设的文字，图案等。针对传统LED显示屏视角单一、体积较大、需要的发光二极管数目较多等特点，利用电机带动LED显示阵列高速旋转实现环形显示，达到360全视角，在相同显示信息量上降低产品体积，减少对发光二极管的使

2、用,设计一个可以经常方便变换内容、能够携带方便、信息容量大、价格低廉、结构简单的信息播放系统，即旋转LED显示屏。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基本符合设计的基本要求，具有一定的创新性与实际应用价值。设计关键词：STC89C52RC单片机，视觉暂留，直流电机，旋转。一、 任务要求1.基本要求（1） 制作一个由16只 LED构成的线状点阵及其控制电路，安装于可旋转的平台上，在平台的中心设置一个按键，用于功能的切换，电机带动平台以合适速度旋转。（2） 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

3、，此时平台不旋转。（3） 以离按键最远的一个LED编号为16,离按键最近的一个LED编号为1，能通过按键切换，实现16个同心圆图形中的偶数序号同心圆顺序显示（由大到小）和奇数序号同心圆逆序(由小到大）显示.每个同心圆图形均显示时间为0。5秒左右。2. 发挥部分（1） 通过按键切换，显示一个指针式秒表,该秒表以标志杆为起始标志，秒针随时间动态旋转,旋转一周的时长为60±1秒。（2） 其它。二、总体方案设计1系统分析本设计要求进行旋转LED显示屏的研究和设计。系统以STC89C52RC系列单片机作为核心控制器件，通过控制电机保持一定的速度稳定旋转，带动单排LED旋转，形成扫描显示屏；单片

4、机根据LED旋转的速度,控制LED发光或熄灭,在视觉上形成平面图形点阵的显示效果。2方案论证系统供电方案选择我们采用固定电池供电.即在电路板是直接附带一组干电池，为系统供电。采用电池供电，使用时，将电池固定在电路板上适当的位置,既解决旋转时因重力引起的重心不稳，同时也省去制作的时间。驱动电机模块方案一：采用步进电机。步进电机能够准确的定向，但是图像或者文字的分辨率受到步进电机的步进角度的限制.并且步进电机以及控制电路成本较高，并且需要单片机控制，占用CPU的资源。方案二：采用普通的直流电机.此方案，使用方便，成本较低,通过简单的改装，可以给系统供电。综合各方面考虑，为了节省成本,简单系统电路，

5、以及更方便的为系统供电,使系统能够长期工作，我们采用了直流电机.3.方案设计本文的设计是以STC89C52RC为核心，利用LED显示阵列搭建的点阵式旋转LED屏系统.该系统主要由电机，控制电路，LED显示阵列三部分组成。电机的作用就是带动电路部分进行旋转，这个部分的关键就在于电机的转速要均匀，这样才能保证图像在水平方向不会被局部伸展或者压缩。为了使LED转速保持稳定,我们采用使用匀速的直流电机。LED整列是旋转屏的显示主体，为LED显示控制电路的作用是将存储在芯片内图像或符号，在旋转位置感应信号的同步下，根据旋转的位置按列扫描显示在LED阵列上.这部分是整个系统的核心。4系统总体方框图5/6V

6、电源5V电源 单片机STC89C52R直流电机LED显示系统框图三、电路与程序设计1系统硬件设计1。1 重心调节重心调节是最困难的一个技术环节。旋转的重心直接关系到系统的稳定的运行，以及安全性问题。旋转的重心如果不在转轴上的话，在高速的旋转中，会产生剧烈的抖动，在巨大的离心力下，会使整个系统分解，产生安全隐患。所以，重心调节是必须解决的问题。下面介绍重心调节的方法。首先是电路板的外观设置。根据物理质心计算方法，可知道,均匀的圆盘的重心就在圆盘的中心。但是，由于电子器件的封装，重量都是不同的，圆盘电路板的重心是不均匀分布的，比较难调节，故不采用这种方法。根据杠杆原理，当支点两端的物体的质量与力距

7、乘积相等时，杠杆就处于平衡。因此我采用了长条方型的电路板结构。2.1硬件设计总设计原理图 2软件设计系统用C语言编程，程序主要由下列几部分组成 主程序：void main（) LEDwater(); while(1） uchar System_Mode； if（key1=0) System_Mode=1； if（key2=0） System_Mode=2； switch(System_Mode） case 1:flash(）;break； case 2： default：break; 流水灯:LEDwater（) /流水灯 uint i,j； P1=0xff； P3=0xff； while(1

8、） for(i=0；i8;i+) P1=table1i； delay_50ms(20)； P1=0xff; for（j=0;j<8;j+） P3=table1j； delay_50ms（20); P3=0xff; P1=0x00； P3=0x00； delay_50ms（20); P1=0xff; P3=0xff; break； 同心圆：flash() /功能1：奇数偶数闪烁 uchar i，j; while（1） for(i=0；i8；i+) /偶数闪 P1=table1i; delay_50ms(10); i+；if(key1=0）LEDwater（）； P1=0xff; for(j

9、=0;j<8;j+) P3=table1j; delay_50ms（10）; j+；if(key1=0）LEDwater（)； P3=0xff； for（i=0；i<8;i+) /奇数闪 P3=table2i; delay_50ms（10）; i+；if(key1=0） LEDwater（); P3=0xff; for(j=0;j8；j+） P1=table2j; delay_50ms（10); j+; if(key1=0)LEDwater（）; P1=0xff; for（i=0；i<8;i+) /奇数偶数一起闪 P1=table1i;P3=table2i; delay_50

10、ms(10）; i+; if(key1=0） LEDwater(）； P1=0xff; P3=0xff; for（j=0;j8;j+） P3=table1j;P1=table2j； delay_50ms（10）； j+; if（key1=0) LEDwater(）； P3=0xff；P1=0xff; break； 五、系统测试1测试方案分别对硬件，软件以及整个系统进行测试。硬件以对元件焊接测试， 整板测试，上电功能测试为主；软件主要对写好的程序进行仿真运行；做好软硬件的测试后，整机调试时非常重要的，要进行不断的调试,让软件和硬件完美的结合，这样才能达到预期的效果.2调试环境硬件：（万用表、pc

11、 机、直流电源)软件：(protues/keil/stc_isp）3测试结果设计显示出了预想的结果,基本达到了要求。4测试结果分析从测试数据分析可知，系统电路设计基本满足功能要求,能顺利实现基础部分的要求。由于电机驱动的结构设计还不是很理想，所以运行时,会导致成品的晃动，但还是完成了预期的效果。六、总结与展望本论文以单排LED显示字幕、图案为研究对象,通过对单片机,16个单排LED灯，电机的结合运用,在此基础上提出了硬件和软件设计方案，总结前面几章的论述,本文得出部分硬件、软件理论原理和具体的控制方案，具体结论如下：1、通过利用高速旋转电机带动一排LED灯旋转，通过单片机控制LED灯的闪烁时间

12、和频率以呈现一幅完整的画面，如显示同心圆;2、单片机从价格、处理速度,选择STC89C52单片机既可以保证控制精度，又能使设计大大简化；3、考虑到价格和电源方面的因素，此设计运用了以直流电机来带动LED旋转，并能获得较佳的效果；4、考虑到美观和阻力因素，此设计运用LED，用干电池为LED供电，从中降低了硬件设计难度,且成本也不高。5、旋转LED动态显示屏已制作完成，在实际运行中可能还会出现许多未曾考虑到的问题，有待于进一步的完善具体来说进一步的工作主要有：优化软件流程，加快执行速度；增加对多屏的控制；优化硬件结构，最大限度降低制作成本和运行阻力。附言：在这次电子设计大赛的过程中，我们团结协作,

13、受益匪浅。在这个过程中，我们组也历尽坎坷。最初，我们在软件仿真中很快就把其基本功能实现了，基本功能的程序也已编好。然后，就到买器材的时间了，由于是第一次参加电子设计大赛，所以对这一切都不熟，在距离上交作品还有一周时我们组去买器材，那是周日，我们早上很早就去电子市场买器材（由于当时有等级考试及其他许多事，所以才等到周日），结果人家周日休息，我们白跑一趟。大家忍着无奈,疲惫的返回学校继续完善设计.第二天，周一，我们抽下午没课的空再次赶到电子市场，终于买到了器材。为了容易开到发票,所以全部器材都在一家买的，导致最后我们发现自己的电机比别人小很多，我们担心它最终会转不起来。但时间已经很紧了，而且我们也

14、没时间再去买器材了，所以就用了那个小的。作品6号要交,我们的电路终于在4号晚上焊的差不多了。5号我们测试，发现LED灯一个都不亮，我们都很紧张，也很不解。紧张是因为作品马上就要上交了,而不解是因为我们在电路的焊接过程中一直很小心，电路应该没问题。就这样，我们一直在找原因。转眼间就到6号中午了，我们还没找到问题出在哪，晚上就要交了，我们还没有头绪，大家都很失落。到了这个时候，我们就先去图书馆把这些天借的书还了,顺便活动一下思路，放松一下心情。从图书馆出来,说实话，我们都有些灰心了,但是我们不甘心，我们不想这么多天的辛苦和努力白费，于是我们又返回实验室重新焊电路，把器件从原来的电路板上熔下来，再焊

15、到新的板子上。从14：30开始我们开始赶制。功夫不负有心人,终于把控制电路焊好了，我们看到了希望。LED灯一开始有几个不亮，经检查,有三个是由于焊接处接触不良造成的，有一个是因为灯是坏的。我们马上换灯补焊,16个LED灯终于可以全部亮起来了。我们激动，因为灯亮了就有希望了.接下来，我们把其他部件一一加了上去，由于时间不够了，复位电路我们就没有再焊上去。在这个过程中，每加一个部件灯的闪烁就会出现异常，我们很不安，生怕完成不了。但最终，问题一一被解决。其中,晶振电路有点接触不良，所以LED灯闪烁不稳定，这个毛病最终被我们找到了.最后我们把那个很小的电机粘了上去,发现电路可以旋转,基础部分总算是完成了。我们还想调试时钟电路，但发现已经20：30了,来不及了，于是我们把电路的接线处处理了一下，然后我们又赶回宿舍拿发票及封装盒。虽然累得喘不过气，但我们最终在截止时间前上交了我们的作品