線陣LED圖文顯示裝置設(shè)計報告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上2012全國電子設(shè)計大賽 線 性 LED圖文顯示裝置（H 題）【高職高專組】摘 要LED旋轉(zhuǎn)顯示器時基于視覺暫留原理，開發(fā)的一種旋轉(zhuǎn)式LED顯示屏。本設(shè)計基于STC12C5A60S2單片機(jī)，通過直流電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)，在具有一定轉(zhuǎn)速地載體上安裝16個LED發(fā)光器件，各LED發(fā)光管等間距排位一條直線，隨著旋轉(zhuǎn)速度的加快，不斷掃描出預(yù)設(shè)的文字，圖案等。使用一個霍爾傳感器作為定位傳感器，當(dāng)旋轉(zhuǎn)一周時，擋光板遮擋光源，光敏三極管的集電極輸出高電平，當(dāng)離開擋光板時，集電極再次輸出低電平，從而給單片機(jī)一個下降沿的跳變型號，產(chǎn)生一個中斷，從而更新顯示。針對傳統(tǒng)LED顯示屏視角單一、體積較

2、大、需要的發(fā)光二極管數(shù)目較多等特點(diǎn)，利用電機(jī)帶動LED顯示陣列高速旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)環(huán)形顯示，達(dá)到360全視角，在相同顯示信息量上降低產(chǎn)品體積，減少對發(fā)光二極管的使用，設(shè)計一個可以經(jīng)常方便變換內(nèi)容、能夠攜帶方便、信息容量大、價格低廉、結(jié)構(gòu)簡單的信息播放系統(tǒng)，即旋轉(zhuǎn)LED顯示屏實(shí)際制作的LED旋轉(zhuǎn)顯示屏技術(shù)參數(shù)的測試結(jié)果，以及實(shí)際的運(yùn)行效果表明，本文設(shè)計和制作的旋轉(zhuǎn)顯示屏符合設(shè)計要求，具有一定的創(chuàng)新性和實(shí)際應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞：STC12C5A60S2單片機(jī)，視覺暫留，直流電機(jī)，旋轉(zhuǎn)，一、 任務(wù)要求1.基本要求（1）制作一個由16只 LED構(gòu)成的線狀點(diǎn)陣及其控制電路，安裝于可旋轉(zhuǎn)的平臺上，在平臺的中心設(shè)置一個

3、按鍵，用于功能的切換，電機(jī)帶動平臺以合適速度旋轉(zhuǎn)。（2）開機(jī)時裝置完成顯示自檢，能對點(diǎn)陣中16只LED逐個點(diǎn)亮，每只LED顯示時間約為1秒，此時平臺不旋轉(zhuǎn)。（3）通過按鍵切換，實(shí)現(xiàn)16個同心圓圖形分別順序（由大到?。┖湍嫘颍ㄓ尚〉酱螅╋@示，每個同心圓圖形顯示時間為0.3秒左右。LED顯示亮度能依據(jù)環(huán)境亮度變化自動調(diào)節(jié)。2.發(fā)揮部分（1）通過按鍵切換，顯示字符“TI杯”，要求字符顯示穩(wěn)定，無明顯漂移。（2）通過按鍵切換，顯示一個指針式秒表，該秒表以標(biāo)志桿為起始標(biāo)志，秒針隨時間動態(tài)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)一周的時長為60±1秒。二、總體方案設(shè)計1系統(tǒng)分析本設(shè)計要求進(jìn)行旋轉(zhuǎn)LED顯示屏的研究和設(shè)計。系統(tǒng)

4、以STC12C5A60S2系列單片機(jī)作為核心控制器件，通過控制電機(jī)保持一定的速度穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，帶動單排LED旋轉(zhuǎn)，形成掃描顯示屏；單片機(jī)根據(jù)LED旋轉(zhuǎn)的速度，控制LED發(fā)光或熄滅，在視覺上形成平面圖形點(diǎn)陣的顯示效果。2方案論證系統(tǒng)供電方案選擇方案一： 采用電刷供電。即在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，手工增加一個電刷，通過電刷為系統(tǒng)供電。此方法能夠讓系統(tǒng)長期供電，但是由于增加了電刷，電機(jī)的摩擦增大，勢必會使系統(tǒng)的功耗增加。故不采用此方法。方案二：采用固定電池供電。即在電路板是直接附帶一個干電池，為系統(tǒng)供電。采用電池供電，使用時，將電池固定在軸心，既解決旋轉(zhuǎn)時因重力引起的重心不穩(wěn)，同時也省去制作的時間。綜合系統(tǒng)以及相

5、關(guān)的要求我們選擇方案二。驅(qū)動電機(jī)模塊方案一：采用步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)能夠準(zhǔn)確的定向，但是圖像或者文字的分辨率受到步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角度的限制。并且步進(jìn)電機(jī)以及控制電路成本較高，并且需要單片機(jī)控制，占用CPU的資源。方案二：采用普通的直流電機(jī)。此方案，使用方便，成本較低，通過簡單的改裝，可以給系統(tǒng)供電。綜合各方面考慮，為了節(jié)省成本，簡單系統(tǒng)電路，以及更方便的為系統(tǒng)供電，使系統(tǒng)能夠長期工作，故采用方案二。3.方案設(shè)計本文的設(shè)計是以STC12C5A60S2為核心，利用霍爾傳感器以及LED顯示陣列搭建的點(diǎn)陣式旋轉(zhuǎn)LED屏系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由電機(jī)，控制電路，LED顯示陣列三部分組成。電機(jī)的作用就是帶動電路部分進(jìn)

6、行旋轉(zhuǎn)，這個部分的關(guān)鍵就在于電機(jī)的轉(zhuǎn)速要均勻，這樣才能保證圖像在水平方向不會被局部伸展或者壓縮。為了使LED轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定，我們采用使用勻速的直流電機(jī)。LED整列是旋轉(zhuǎn)屏的顯示主體，為LED顯示控制電路的作用是將存儲在芯片內(nèi)圖像或符號，在旋轉(zhuǎn)位置感應(yīng)信號的同步下，根據(jù)旋轉(zhuǎn)的位置按列掃描顯示在LED陣列上。這部分是整個系統(tǒng)的核心。4系統(tǒng)總體方框圖5V電源9V電源直流電機(jī)單片機(jī)STC12C5A60S2LED顯示開關(guān)霍爾傳感器 系統(tǒng)框圖三、理論分析與計算1線狀點(diǎn)陣LED驅(qū)動參數(shù)分析與計算通常LED正向?qū)ǖ碾妷簽?V左右。故其I=(VCC-2)/R20根據(jù)LED的驅(qū)動電流，通常為2mA30mA。選取高

7、亮LED，取其電流為3mA，故取其限流電阻R20=1k。2線陣LED運(yùn)動參數(shù)分析與計算一直板子的長度，從而知道圓弧的寬度?？筛鶕?jù)周期，以及霍爾傳感器得到的信息，就可計算出LED運(yùn)動的參數(shù)。3顯示亮度自動調(diào)節(jié)分析與計算采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電源類似的電路，1N4148的正向電壓作為基準(zhǔn)電源。VOUT=1.4×（R1+RG）/RG，當(dāng)光敏電阻RG的阻值從0.5k22k變化時，R1取10K，則VOUT從2.1V到近似VCC變化。四、電路與程序設(shè)計1系統(tǒng)硬件設(shè)計1.1 重心調(diào)節(jié)重心調(diào)節(jié)是最困難的一個技術(shù)環(huán)節(jié)。旋轉(zhuǎn)的重心直接關(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定的運(yùn)行，以及安全性問題。旋轉(zhuǎn)的重心如果不在轉(zhuǎn)軸上的話，在高速的

8、旋轉(zhuǎn)中，會產(chǎn)生劇烈的抖動，在巨大的離心力下，會使整個系統(tǒng)分解，產(chǎn)生安全隱患。所以，重心調(diào)節(jié)是必須解決的問題。下面介紹重心調(diào)節(jié)的方法。首先是電路板的外觀設(shè)置。根據(jù)物理質(zhì)心計算方法，可知道，均勻的圓盤的重心就在圓盤的中心。但是，由于電子器件的封裝，重量都是不同的，圓盤電路板的重心是不均勻分布的，比較難調(diào)節(jié)，故不采用這種方法。根據(jù)杠桿原理，當(dāng)支點(diǎn)兩端的物體的質(zhì)量與力距乘積相等時，杠桿就處于平衡。因此我采用了長條方型的電路板結(jié)構(gòu)。2.1硬件設(shè)計2.1.1 總設(shè)計原理圖，PCB，見附錄圖2.1, 圖2.2 2.1.2 各模塊原理圖，見附錄圖2.3 2.4 2.52軟件設(shè)計系統(tǒng)用C語言編程，程序主要由下列

9、幾部分組成 主程序框圖 見附錄圖II 同心圓子程序 見附錄圖II“TI杯”顯示控制程序 見附錄圖II五、系統(tǒng)測試1測試方案分別對硬件，軟件以及整個系統(tǒng)進(jìn)行測試。硬件以對元件焊接測試， 整板測試，上電功能測試為主；軟件主要對寫好的程序進(jìn)行仿真運(yùn)行；做好軟硬件的測試后，整機(jī)調(diào)試時非常重要的，要進(jìn)行不斷的調(diào)試，讓軟件和硬件完美的結(jié)合，這樣才能達(dá)到預(yù)期的效果。2調(diào)試環(huán)境硬件：(MSP430 仿真器、萬用表、pc 機(jī)、12V/1.6A 穩(wěn)壓電源、溫度計、示波器)軟件：(IAR SystemsEmbedded Workbench Evaluation 5.0)3測試結(jié)果設(shè)計顯示出了預(yù)想的結(jié)果，基本達(dá)到了要

10、求。4測試結(jié)果分析從測試數(shù)據(jù)分析可知，系統(tǒng)電路設(shè)計基本滿足功能要求，能順利實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)部分的要求，并完成了發(fā)揮部分的功能。由于電機(jī)驅(qū)動的結(jié)構(gòu)設(shè)計還不是很理想，所以運(yùn)行時，會導(dǎo)致成品的晃動，但還是完成了預(yù)期的效果。六、總結(jié)與展望本論文以單排LED顯示字幕、圖案為研究對象，通過對單片機(jī)，16*16點(diǎn)陣字模，電機(jī)的結(jié)合運(yùn)用，在此基礎(chǔ)上提出了硬件和軟件設(shè)計方案，總結(jié)前面幾章的論述，本文得出部分硬件、軟件理論原理和具體的控制方案，具體結(jié)論如下：1、通過利用高速旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動一排LED燈旋轉(zhuǎn)，通過單片機(jī)控制LED燈的閃爍時間和頻率以呈現(xiàn)一幅完整的畫面，如顯示字符、圖片；2、單片機(jī)從價格、處理速度，選擇STC89

11、C52單片機(jī)既可以保證控制精度，又能使設(shè)計大大簡化；3、考慮到價格和電源方面的因素，此設(shè)計運(yùn)用了以直流電機(jī)來帶動LED旋轉(zhuǎn)，并能獲得較佳的效果；4、考慮到美觀和阻力因素，此設(shè)計運(yùn)用直徑為貼片LED，用干電池為LED供電，從中降低了硬件設(shè)計難度，且成本也不高。5、旋轉(zhuǎn)LED動態(tài)顯示屏已制作完成，在實(shí)際運(yùn)行中可能還會出現(xiàn)許多未曾考慮到的問題，有待于進(jìn)一步的完善具體來說進(jìn)一步的工作主要有：優(yōu)化軟件流程，加快執(zhí)行速度；增加對多屏的控制；優(yōu)化硬件結(jié)構(gòu)，最大限度降低制作成本和運(yùn)行阻力。附錄I：系統(tǒng)設(shè)計原理圖圖2.1 系統(tǒng)整體PCB圖2.2 系統(tǒng)整體PCB圖2.3下載模塊原理圖圖2.4霍爾傳感器原理圖圖2.

12、5L298P電機(jī)驅(qū)動原理圖附錄II：軟件設(shè)計 void display_TI(void) /TI杯顯示函數(shù) auto uint j=0;auto uchar k=0;for(j=0;j<64;j+)     for(k=0;k<160;k+)       P2=TI_dat2*k;P1=Convert(TI_dat2*k+1);delay_us(400);   P1=0XFF

13、;P2=0XFF;  void zhengzijian()  /同心圓        uint xc,cv;     for(xc=0;xc<8;xc+ )    P2=loloxc;   delay(3000);       for(cv=0;cv<9;cv+)      P2=0xff;     P1=lolocv; delay(3000);      歡迎您的光臨，Word文檔下載后可修改編輯.雙擊可刪除頁眉頁腳.謝謝！希望您提出您寶貴的意見，你的意見是我進(jìn)步的動力。贈語