线阵LED图文显示

1、电子系统设计信科院线阵LED图文显示电子系统设计线阵LED图文显示线阵LED图文显示摘要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STC89C52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。使用一个霍尔传感器作为定位传感器，当旋转一周时，霍尔传感器与电磁铁相遇，霍尔传感器输出低电平，当离开时，输出端再次输出高电平，从而给单片机一个下降沿的跳变型号，产生一个中断，从而更新显示。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

2、，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符合设计要求，具有一定的创新性和实际应用价值。关键字：STC89C52 视觉暂留 旋转 霍尔传感器 直流电机Linear array LED graphic displayAbstract : LED rotating display is based on the pr

3、inciple of persistence of vision, the development of a rotating LED display. The design is based STC89C52 microcontroller, through DC motor driven rotating at a certain speed to the carrier installed 16 LED devices, LED light tube spacing each qualifying a straight line, with the rotation speed incr

4、eases continuously scan the preset text, graphics and so on. Using a Hall sensor as a positioning sensor, when the revolution, the Hall sensor and solenoid encounter, Hall sensor output low, while leaving the output terminal output high again, giving the microcontroller a falling jump change models,

5、 an interrupt is generated, thereby updating the display. Perspective of traditional LED display single, larger, and we need a larger number of light-emitting diodes and other characteristics, the use of motor driven LED display array to achieve high-speed rotating ring display, wide viewing angle o

6、f 360, the same amount of information displayed on the lower product volume and reduce the use of light-emitting diodes, to design a convenient conversion can often content to portable, information capacity, low cost, simple structure of the information broadcast system, namely the actual production

7、 of rotating LED display LED rotating display technology parameters of the test results, as well as actual operating results show that the proposed design and production of rotary screen with the design requirements, with a certain degree of innovation and practical value.Keywords: STC89C52 Persiste

8、nce of vision Rotate Hall sensor DC motor rotation7目录前言：1一、任务要求1二、系统方案论证与比较11.系统供电选择12.电机选择13.控制核心选择14.LED选择35.定位元件旋转3三、系统总体设计31.系统总体硬件框图32.程序设计框图3四、系统整体测试、分析与计算41.线状点阵LED驱动参数分析与计算42.线阵LED运动参数分析与计算43.指针式秒表分析与计算5五、核心程序设计51.定时器秒定时设计52.时、分、秒针显示程序53.汉字显示程序6六、结论与系统设计感想7七、附录7八、参考文献7前言：本系统是利用人眼视觉暂留效应的线阵 LE

9、D 图文显示系统. 该系统由电机带动一列16个 LED 高速旋转, 以STC公司的MCU stc89c52处理器为核心，精确控制 LED 的亮灭时间, 从而实现字符及简单动态画面的显示.。采用通用LED取模软件, 将要显示的内容取模转换为数字信号, 并将该信号传输给线阵LED。系统由STC89C52控制电路、线阵LED、标志杆等部分组成, 能够开机自动检测，通过按键切换来控制显示不同的内容。实验表明该系统基本达到了设计的各项要求。一、 任务要求1. 在本系统自检阶段实现流水灯式的显示。2. 在第二个测试阶段，是显示16个同心圆。3. 显示图形“成都理工大学”并且要求显示不抖动、无漂移。4. 初

10、步定为显示数字时钟，拓展显示指针型时钟。并要求显示稳定。 二、 系统方案论证与比较1. 系统供电选择方案一：本系统电机使用电源供电，旋转部分使用无线供电。电机由于功率较大所以使用电源供电，旋转部分无线供电模块以减少旋转部分的重量，但是此方案中无线供电时难点，在这次小的课程设计中遂未使用此方案。方案二：电机使用电源供电，旋转部分使用电池供电。此方案设计简单，操作容易，但是缺点就是电池电量小使用时间短，所以得不断的更换电池以保证正常使用，到那时综合考虑使用此方案给予供电。2. 电机选择方案一：使用舵机，舵机是使用PWM波来控制它的转速，也可以精确的控制它的旋转角度，但是价格昂贵功率较小，故不选用。

11、方案二：使用普通直流电机，普通直流电机的缺点事转速可能不稳定，而且受到电压的控制，不能控制旋转角度，但是我们本系统中使用了定位元件可以不考虑转速，只需要达到一定的速度就可以了，故选用此方案。3. 控制核心选择方案一：使用TI公司搭载超低功耗单片机MSP430G2553（图a）的Lunch_Pad系统板做为主控制器。其低电压工作范围：1.8V至3.6V、超低功耗运行模式下仅230uA电流，具有通用串行通信接口（USCI）,但是由于MSP430G2553的I/O口很少，不能满足本体控制需求。故未选择此方案。方案二：使用TI公司低功耗单片机MSP430F149（图b）做为主控制器。本题目是属于数据分

12、析以及控制类，所以所需I/O口较多，而MSP430F149满足此需求，并且操作简单，性价比和集成度较高。MSP430系列单片机能在8MHz晶体的驱动下，实现125ns的指令周期。16位数据宽度、125ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能实现乘加）相配合，能实现数字信号处理的一些算法（如FFT等）。MSP430具有非常高的集成度，单片集成了多通道12bit的A/D转换、片内精密比较器、多个具有PWM功能的定时器、斜边A/D转换、片内USART、看门狗定时器、片内数控振荡器（DCO）、大量的I/O端口以及大容量的片内存储器，单片可以满足绝大多数的应用需要。但是本系统部需要那么多的资源故造成了资

13、源的浪费，故不使用此方案。方案三：使用STC公司生产的单片机STC89C52，此单片机是8为的单片机，STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，

14、3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选含有三组I/O端口，能符合本系统的需求，而且操作简单，故本系统使用此方案。4. LED选择方案一：使用普通直插式红色LED，使用此类LED的好处在于使用方便构建电路简单，在万用板上容易操作

15、，但是由于LED较多在焊接过程中回出现很多不易实现的因素，故不选用。方案二：使用贴片式红色LED，使用此类LED的好处在于可以很紧凑的排列，但是由于是在万用板上操作，所以在焊机上面会出现很多不易实现的地方，但是综合考虑使用贴片式LED。5. 定位元件旋转方案一：使用红外对管，红外对管在使用方面很简单，价格也很便宜，也是数字式的只输出高低电平，使用简单操作简单，但是灵敏度不是很高，很能在检测时检测到两次或者两圈才检测到一次，故不选用。方案二：采用霍尔传感器，霍尔传感器和红外对干一样也是数字式的，使用方便，容易编程，但是最主要的是霍尔传感器灵敏度很高，很适合用于在电机高速旋转时检测转速，故选用此方

16、案。三、 系统总体设计1. 系统总体硬件框图一排LED在旋转过成长通过其中的亮灭来实现显示平面图形，DS1302来进行时间校准，红外是用于遥控可旋转时的对正功能,按键是用于切换功能，最终实现这样一个系统。本设计基于STC89C52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。使用一个霍尔传感器作为定位传感器，当旋转一周时，接收到红外信号，输出高电平，当离开时输出低电平，从而给单片机一个下降沿的跳变信号，产生一个中断，从而更新显示。2. 程序设计框图当系统上电后单片机初始化后，先进

17、行LED检测，按键触发计数选择显示不同的图文，程序则按照相应部分的程序算法执行，主程序流程图如图四、 系统整体测试、分析与计算1. 线状点阵LED驱动参数分析与计算该线状点阵中LED驱动方法为普通的LED与电阻串联的方式来驱动点亮LED，该限流电阻计算公式如下：根据设计要求，可求得限流电阻：经计算采用电阻与LED串联即可。2. 线阵LED运动参数分析与计算在电机的带动下，线阵LED依靠旋转平台进行旋转，设电机周期为，LED完成需要时间为，软件延时为，它们之间存在下列关系：只要保证，经计算由，得，线阵LED就能很好的地显示图文。3. 指针式秒表分析与计算指针秒表完全通过软件来控制显示，设电机周期

18、为，LED完成需要时间为，软件延时为、，存在下列关系：保证成立，确定LED完成需要时间为，线阵LED就能很好的地显示秒表计时。五、 核心程序设计1. 定时器秒定时设计void timer0() interrupt 1/TMOD=0x00;TH0=(8192-4607)/32;TL0=(8192-4607)%32;num+;if(num=200)sec+;num=0;if(sec=60)sec=0;min+;if(min=60)min=0;hour+;if(hour=13)hour=0;2. 时、分、秒针显示程序/显示时钟（时，分，秒针）void second()uchar i;while(1)if(HE=0) /标志位，从这个位置开始显示一个秒针for(i=0;i<60;i+) if(i=hour*5)P2=0X00;delay1(8);if(i=min)P2=0X00;P0=0X0F;delay1(8);if(i=sec) /如果位置是这个要点亮的刻度P0=P2=0x00;/点亮 else P0=P2=0xFF; delay1(5); /点亮时间P0=P2=0xFF;delay1(20); /熄灭时间 P0=P2=0xFF;if(key=0)return; /如果有按键立即退出if(HE=0) &a