單片機(jī)POV制作(共29頁(yè))

1、 單片機(jī)POVLED流水(lishu)燈 學(xué)院(xuyun)：電子(dinz)與信息工程 專業(yè)：電子與信息工程 姓名：胡 騰 學(xué)號(hào)：201107014336 摘要(zhiyo)摘要(zhiyo)：留著半導(dǎo)體材料及工藝技術(shù)的進(jìn)步，生產(chǎn)量的增加，筆者認(rèn)為可能還需要35年的時(shí)間，LED照明燈的性能能進(jìn)一步地提高。價(jià)格也會(huì)不斷下降，它將逐步進(jìn)入千家萬(wàn)戶，給您帶來(lái)節(jié)電，明亮的新的光源。LED日光燈節(jié)電高達(dá)80%以上，壽命為普通燈管的10倍以上，幾乎是免維護(hù)，不存在要經(jīng)常更換燈管，鎮(zhèn)流器，啟輝器的問(wèn)題，約半年下來(lái)節(jié)省(jishng)未用就可以換回成本。綠色環(huán)保型的半導(dǎo)體光源。光線柔和。光譜純，有利于工人的

2、視力保護(hù)及身體健康。6000k的冷光源給人視覺(jué)上清涼的感覺(jué)，有助于集中精神，提高效率。將單片機(jī)控制的LED流水燈設(shè)備稍作改進(jìn),讓它動(dòng)起來(lái),就能神奇地顯示各種字符或圖案,其效果如漂浮在空中一般。之所以能如此,這得益于人眼的“視覺(jué)暫留”現(xiàn)象,稱為POV(PersistenceofVision)。由于與POV相關(guān)的制作,實(shí)質(zhì)是利用機(jī)械運(yùn)動(dòng)來(lái)簡(jiǎn)化電子電路,大多只需要十來(lái)個(gè)元件加上幾十行甚至十幾行程序就能達(dá)到神奇的視覺(jué)效果,因而受到單片機(jī)初學(xué)者及愛(ài)好者的青睞。關(guān)鍵字：pov，節(jié)能，視覺(jué)暫留Abstract:With the summary of semiconductor materials and p

3、rocess technology, production increases, I believe that may be 3 to 5 years, LED lighting performance will further improve, prices will continue to decline, it will gradually enter 1000 10,000, to bring your energy, a bright new light source.LED Energy-saving fluorescent lamps as high as 80% more th

4、an the ordinary life of the lamp more than 10 times, almost maintenance-free, non-existent to the regular replacement of lamp, ballast, the starting-hui, about six months down the cost savings will be able to In exchange for the cost. green-power semiconductor light source, soft light, pure spectrum

5、, in favor of the workers and to protect the health of vision, 6000K gives the cold light of the cool visual experience will help focus and improve efficiency.Keyword:pov，energy，persistence of vision目錄(ml)第一章 POV顯示制作(zhzu)概要.141.1 什么(shn me)是pov141.2 pov顯示制作概要14第二章 從流水燈到搖搖棒212.1 引言212.2 系統(tǒng)構(gòu)成.212.3硬件

6、制作.22第三章 結(jié)語(yǔ).26第四章 參考文獻(xiàn)27第一章LED的發(fā)展(fzhn)概況發(fā)光(f un)二極管簡(jiǎn)介發(fā)光(f un)二極管(LED)是一種電致發(fā)光的光電器件。早在1907年開(kāi)始,人們就發(fā)現(xiàn)某些半導(dǎo)體材料制成的二極管在正向?qū)〞r(shí)有發(fā)光的物理現(xiàn)象,但生產(chǎn)出有一定發(fā)光效率的紅光LED已是1969年了。到今天,LED已生產(chǎn)了30多年,回顧過(guò)去,它已茁壯成長(zhǎng)。各種類型的LED、利用LED作二次開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品及與LED配套的產(chǎn)品(如白光LED驅(qū)動(dòng)器)發(fā)展迅速,新產(chǎn)品不斷上市,已發(fā)展成不少新型產(chǎn)業(yè)LED發(fā)展歷史已經(jīng)幾十年，但在照明領(lǐng)域的應(yīng)用還是新技術(shù)。隨著LED技術(shù)的迅猛發(fā)展，其發(fā)光效率的逐步提高，LE

7、D的應(yīng)用市場(chǎng)將更加廣泛，特別在全球能源短缺的憂慮再度升高的背景下，LED在照明市場(chǎng)的前景更備受全球矚目，被業(yè)界認(rèn)為在未來(lái)10年成為最被看好的市場(chǎng)以及最大的市場(chǎng)將是取代白熾燈、鎢絲燈和熒光燈的最大潛力商品。展望將來(lái),還期望更進(jìn)一步地提高。 早期的LED主要用于做指示燈。它的發(fā)光強(qiáng)度不高,一般小于1mcd,高的也僅幾個(gè)mcd;另外,發(fā)光效率也不高,一般小于0.21m/W,其功率僅幾十mW到上百個(gè)mW(屬于小功率LED)。本文(bnwn)就從發(fā)光強(qiáng)度提高說(shuō)起。發(fā)光(f un)二極管的結(jié)構(gòu) LED Lamp(led 燈)主要(zhyo)由支架、銀膠、HYPERLINK /product/searchf

8、ile/593.html t _blank 晶片、金線、環(huán)氧樹(shù)脂五種物料所組成。一、支架：1）、支架(zhji)的作用：用來(lái)導(dǎo)電和支撐 2）、支架的組成：支架由支架素材經(jīng)過(guò)電鍍(dind)而形成，由里到外是素材、銅、鎳、銅、銀這五層所組成。 3）、支架的種類：帶杯支架做聚光型，平頭支架做大角度(jiod)散光型的Lamp。A、2002杯/平頭：此種支架一般做對(duì)角度、亮度要求不是很高的材料，其Pin長(zhǎng)比其他支架要短10mm左右。Pin間距為2.28mmB、2003杯/平頭：一般用來(lái)做5以上的Lamp，外露pin長(zhǎng)為+29mm、-27mm。Pin間距為2.54mm。C、2004杯/平頭:用來(lái)做3左

9、右的Lamp，Pin長(zhǎng)及間距同2003支架。D、2004LD/DD：用來(lái)做藍(lán)、白、純綠、紫色的Lamp，可焊雙線，杯較深。E、2006：兩極均為平頭型，用來(lái)做閃爍Lamp，固IC，焊多條線。F、2009：用來(lái)做雙色的Lamp，杯內(nèi)可固兩顆晶片，三支pin腳控制極性。G、2009-8/3009：用來(lái)做三色的Lamp，杯內(nèi)可固三顆晶片，四支pin腳。 二、銀膠 銀膠的作用：固定晶片和導(dǎo)電的作用。 銀膠的主要成份：銀粉占75-80%、EPOXY（環(huán)氧樹(shù)脂）占10-15%、添加劑占5-10%。 銀膠的使用：冷藏，使用前需解凍并充分?jǐn)嚢杈鶆?，因銀膠放置長(zhǎng)時(shí)間后，銀粉會(huì)沉淀，如不攪拌均勻?qū)?huì)影響銀膠的使用

10、性能。三、晶片（Chip）： 發(fā)光(f un)HYPERLINK /product/file284.html t _blank 二極管和HYPERLINK /product/searchfile/158.html t _blank led芯片(xn pin)的結(jié)構(gòu)(jigu)組成1）、晶片的作用：晶片是LED Lamp的主要組成物料，是發(fā)光的HYPERLINK /product/file510.html t _blank 半導(dǎo)體材料。 2）、晶片的組成：晶片是采用磷化鎵（GaP）、鎵鋁砷（GaAlAs）或砷化鎵（GaAs）、氮化鎵（GaN）等材料組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有單向?qū)щ娦浴?3）、晶片的結(jié)

11、構(gòu): 焊單線正極性（P/N結(jié)構(gòu)）晶片，雙線晶片。晶片的尺寸單位：mil晶片的焊墊一般為金墊或鋁墊。其焊墊形狀有圓形、方形、十字形等。4）晶片的發(fā)光顏色： 晶片的發(fā)光顏色取決于波長(zhǎng)，常見(jiàn)可見(jiàn)光的分類大致為：暗紅色（700nm）、深紅色（640-660nm）、紅色（615-635nm）、琥珀色（600-610nm）、黃色（580-595nm）、黃綠色（565-575nm）、純綠色（500-540nm）、藍(lán)色（450-480nm）、紫色(380-430nm)。 白光和粉紅光是一種光的混合效果。最常見(jiàn)的是由藍(lán)光+黃色熒光粉和藍(lán)光+紅色熒光粉混合而成。 5）、晶片的主要技術(shù)參數(shù)： A、晶片的伏安特性圖：

12、B、順向電壓（VF）：施加在晶片兩端，使晶片正向?qū)ǖ碾妷?。此電壓與晶片本身和測(cè)試電流存在相應(yīng)的關(guān)系。VF過(guò)大，會(huì)使晶片被擊穿。C、順向電流（IF）：晶片在施加一定電壓后，所產(chǎn)生的正向?qū)娏?。IF的大小，與順向電壓的大小有關(guān)。晶片的工作電流在10-20mA左右。D、逆向電壓（VR）：施加在晶片上的反向電壓。E、逆向電流（IR）：是指晶片在施加反向電壓后，所產(chǎn)生的一個(gè)漏電流。此電流越小越好。因?yàn)殡娏鞔罅巳菀自斐删环聪驌舸?。F、亮度（IV）：指HYPERLINK /product/searchfile/433.html t _blank 光源的明亮程度。單位換算：1cd=1000mcd G、

13、波長(zhǎng)：反映晶片的發(fā)光顏色。不同波長(zhǎng)的晶片其發(fā)光顏色也就不同。單位：nmH、光：是電磁波的一種。波長(zhǎng)在0.1mm-10nm之電磁波稱為光。光可分為：波長(zhǎng)大于0.1mm稱為(chn wi)電波；760nm-0.1nm叫紅外光;380nm-760nm叫可見(jiàn)光; 10nm-380nm叫紫外光；波長(zhǎng)小于10nm的是X線光。四、金線(jn xin)：金線的作用：連接(linji)晶片PAD（焊墊）與支架，并使其能夠?qū)ā?金線的純度為99.99%Au；延伸率為2-6%，金線的尺寸有：0.9mil、1.0mil、1.1mil等。五、環(huán)氧樹(shù)脂：環(huán)氧樹(shù)脂的作用：保護(hù)Lamp的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可稍微改變Lamp的發(fā)光顏

14、色，亮度及角度；使Lamp成形。 封裝樹(shù)脂包括：A膠（主劑）、B膠（硬化劑）、DP（擴(kuò)散劑）、CP（著色劑）四部份組成。其主要成分為環(huán)氧樹(shù)脂（Epoxy Resin）、酸酐類（酸無(wú)水物 Anhydride）、高光擴(kuò)散性填料（Light diffusion）及熱安定性染料（dye）六、HYPERLINK /product/searchfile/626.html t _blank 模條：模條是Lamp成形的模具，一般有圓形、方形、塔形等。支架植得深淺是由模條的卡點(diǎn)高低所決定。模條需存放在干凈及室溫以下的環(huán)境中，否則會(huì)影響產(chǎn)品外觀(wigun)不良發(fā)光(f un)原理發(fā)光(f un)二極管是由-族化

15、合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié)。因此它具有一般P-N結(jié)的I-N特性，即正向?qū)?，反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進(jìn)入對(duì)方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合而發(fā)光，如圖1所示。 假設(shè)發(fā)光是在P區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子與價(jià)帶空穴直接復(fù)合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)合外，還有些電子被非發(fā)光中心（這個(gè)中心介于導(dǎo)帶、介帶中間附近）捕獲，而后再與空穴復(fù)合，每次釋放的能量不大，不能形成可見(jiàn)光。發(fā)光的復(fù)合量

16、相對(duì)于非發(fā)光復(fù)合量的比例越大，光量子效率越高。由于復(fù)合是在少子擴(kuò)散區(qū)內(nèi)發(fā)光的，所以光僅在靠近PN結(jié)面數(shù)m以內(nèi)產(chǎn)生。 發(fā)光二極管的種類很多，按發(fā)光材料來(lái)區(qū)分有磷化鎵（GaP）發(fā)光二極管、磷砷化鎵（GaAsP）發(fā)光二極管、砷鋁鎵（GaAIAs）發(fā)光二極管等；按發(fā)光顏色來(lái)分有發(fā)紅光、黃光、綠光以及眼睛看不見(jiàn)的紅外發(fā)光二極管等；若按功率來(lái)區(qū)別可分為小功率（HG 400系列）、中功率（HG50系列）和大功率（HG52系列）發(fā)光二極管：另外還有多色、變色發(fā)光二極管等等。 附發(fā)光二極管在電路中的符號(hào)及LED發(fā)光原理圖。 發(fā)光(f un)強(qiáng)度及發(fā)光效率的提高 作為指示燈方面的應(yīng)用,有幾個(gè)mcd的發(fā)光強(qiáng)度也可以

17、了,但由LED組成的數(shù)碼管或字符管則顯得亮度不足,若要用于戶外(h wi)作信號(hào)或標(biāo)志顯示,則其亮度太低,不能滿足使用的要求。所以LED的主要發(fā)展方向是提高發(fā)光強(qiáng)度(也就是一般所指的提高亮度)。 隨著(su zhe)半導(dǎo)體材料及半導(dǎo)體工藝技術(shù)、設(shè)備的發(fā)展,LED的亮度不斷提高,開(kāi)發(fā)出高亮度及超高亮度LED,并且不斷創(chuàng)造新記錄。 筆者用現(xiàn)有的LED資料,以中5標(biāo)準(zhǔn)封裝、發(fā)紅光、視角差不多的LED為例,以不同的生產(chǎn)年份的發(fā)光強(qiáng)度來(lái)說(shuō)明LED發(fā)光強(qiáng)度提高的情況,近30年LED的發(fā)光強(qiáng)度提高了8000倍左右。19691987年LED的發(fā)光強(qiáng)度是很低的,發(fā)展很慢,但19942005年LED的亮度有很大的

18、發(fā)展。表1中列出的并非發(fā)光強(qiáng)度最高的。例如,在GaAs的襯低上采用AIlnGaP工藝技術(shù)制成的5、紅光LED,在小視角4、50mA工作電流時(shí),其典型發(fā)光強(qiáng)度為20000mcd。 LED另一個(gè)重要性能指標(biāo)是發(fā)光(f un)效率,用1m/W來(lái)表達(dá)。這30多年來(lái),LED的發(fā)光效率提高了250倍以上(yshng)。1970-1990年LED發(fā)光效率提高較慢,1990-2005年則提高較快。例如,Cree公司生產(chǎn)的lW白光LED XL7090WHT,其發(fā)光效率可達(dá)601m/W。 XL7090WHT是超高亮度、小尺寸封裝的白光LED。XL7090WHT的發(fā)光強(qiáng)度大,電流350mA時(shí)的典型(dinxng)光

19、通量為601m,在瞬態(tài)脈沖電流700mA時(shí)典型光通量可達(dá)981m,而目前一般1W白光LED的光通量為3045lm),XL7090WHT的發(fā)光效率高達(dá)601m/W,視角寬達(dá)100,封裝尺寸僅為9mmx7mmx4.3mm,工作溫度范圍是-20+80。 由于XL7090WHT發(fā)光強(qiáng)度大、發(fā)光效率高,因此它適用于家庭、商業(yè)或公共場(chǎng)所明、DVD、筆記本電腦、電視機(jī)的彩色顯示屏的背光,廣告燈、路燈及標(biāo)志燈,汽車及運(yùn)輸工具的內(nèi)外照明及數(shù)碼相機(jī)的閃光燈等。 LED的發(fā)光強(qiáng)度及發(fā)光效率的提高主要取決于采用的半導(dǎo)體材料及其工藝技術(shù)的發(fā)展。早期的LED主要用GaAs、GaP(二元素半導(dǎo)體材料)和GaAsP(三元素半

20、導(dǎo)體材料),1994年左右采用AIInGaP(四元素半導(dǎo)體材料)后,其發(fā)光強(qiáng)度及發(fā)光效率有很大的提高。另外,在工藝技術(shù)上采用在GaAs襯底上用AilnGaP材料生產(chǎn)的紅光、黃光LED及在SiC襯底上用InGaN材料生產(chǎn)的綠光、藍(lán)光LED,在發(fā)光強(qiáng)度及發(fā)光效率上有較大的改進(jìn)。 LED的功率提高 我們知道LED的發(fā)光強(qiáng)度與正向電流IF,幾乎成線性關(guān)系,即增加正向電流IF可增加發(fā)光強(qiáng)度。但LED有一個(gè)最大功耗PD值的限制,PD=VFxIF(VF為正向壓降),若過(guò)大地增加IF而使PD超過(guò)最大值時(shí),LED會(huì)過(guò)熱而損壞。為了要提高發(fā)光強(qiáng)度,開(kāi)發(fā)出中功率LED(一般為幾百mW),其工作電流也提高到70mA。

21、近年來(lái),為進(jìn)一步提高發(fā)光強(qiáng)度,開(kāi)發(fā)出大功率LED,其功率一般為110W(有一些還大于10W)。它的工作電流一般為350700mA,有些可達(dá)1A以上。 以American Opto Plus LED公司生產(chǎn)的5W的PU-5WXX系列(xli)為例,在700mA電流下,其結(jié)溫了Tj為25,(大功率LED的發(fā)光強(qiáng)度用光通量表示)。 除藍(lán)光LED的發(fā)光(f un)強(qiáng)度及發(fā)光效率較低外,其他發(fā)光顏色的發(fā)光強(qiáng)度及發(fā)光效率都相當(dāng)高。 早期生產(chǎn)的LED是小功率(gngl)的(幾十至上百mW),現(xiàn)在已能生產(chǎn)大于10W的大功率LED,在功率上增加了100倍以上。 雖然說(shuō)小功率LED與大功率LED的發(fā)光效率是差不多

22、的,但LUMILEDS公司的研究表明,大功率白光LED比5白光LED的壽命更長(zhǎng)。另外,采用很多小功率白光LED組成的燈泡可靠性也差一些,燈泡體積也較大。例如,用1W白光LED做成燈具,其尺寸為50.8mmx50.8mmx7.1mm,而采用5白光LED來(lái)做,其體積則要大得多。但目前大功率LED投產(chǎn)時(shí)間不長(zhǎng),價(jià)位較高,所以目前大部分LED燈泡仍是用小功率LED做的。 白光LED的誕生是個(gè)突破 白光LED是LED家族中最后一個(gè)問(wèn)世的,它的誕生是LED生產(chǎn)中一個(gè)重要的突破,它將成為新的照明光源。 白光是復(fù)合光,可以用紅、綠、藍(lán)(R、G、B)三基色LED混合成白光,1995年前后生產(chǎn)的一種集成LED白光

23、燈(或稱全色LED燈)由2個(gè)高亮度藍(lán)光LED、15個(gè)綠光LED及5個(gè)紅光LED組成。這種白光LED燈尺寸大、白光純度不高、發(fā)光效率也不高。但這種三基色燈用單片機(jī)來(lái)控制可發(fā)出七色光及白光的變色燈,可用于娛樂(lè)場(chǎng)所,增加節(jié)日氣氛。另外,采用RGB三種管芯組成的RGBLED常用于手機(jī)的變色背光。 采用R、G、B三色LED可以組成彩色LED顯示屏的像素,用它組成彩色LED顯示屏。 在上世紀(jì)末,可能受熒光燈的啟發(fā),開(kāi)發(fā)出在高亮度藍(lán)光LED管芯上加一層熒光粉,用藍(lán)光激發(fā)熒光粉發(fā)出白光的白光LED。采用不同的熒光粉,可發(fā)出冷白光(色溫為450010000K)及暖白光(色溫為28503800K)的白光LED。目

24、前,白光LED的發(fā)光效率大都已超過(guò)301m/W,某些產(chǎn)品已超過(guò)501m/W的水平。它給用于照明的LED燈泡創(chuàng)造良好的條件。 在2005年開(kāi)發(fā)(kif)出無(wú)熒光粉的、5、透明樹(shù)脂封裝的白光LED。該白光LED采用藍(lán)寶石(Al2O3)為襯底,采用InGaN工藝技術(shù)制成。在IF為20mA時(shí),發(fā)光強(qiáng)度為7001200mcd。 第二章 POV顯示(xinsh)制作概要2.1什么(shn me)是POVPOV 即英文PersistenceofVision一詞的縮寫(xiě)(suxi),中文是“視覺(jué)暫留”的意思。每當(dāng)人的眼睛在觀察物體之后,物體的映像會(huì)在視網(wǎng)膜上保留一段很短暫的時(shí)間。在這短暫的時(shí)間段里,當(dāng)前面的視覺(jué)

25、形象還沒(méi)有完全消退,新的視覺(jué)形象又繼續(xù)產(chǎn)生時(shí),就會(huì)在人的大腦里形成連貫的視覺(jué)錯(cuò)覺(jué)。其實(shí),對(duì)于這種獨(dú)特有趣生物現(xiàn)象,我們隨時(shí)都能感受到。下雨時(shí),紛紛快速下落的雨滴,在我們的眼里卻成了一條條富有詩(shī)意的“雨絲”;用一支激光筆射在墻上,并快速晃動(dòng),我們會(huì)感受到一幅由線條組成的畫(huà)面。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn),人的視覺(jué)暫留時(shí)間約為1/24s,這個(gè)時(shí)間值并非是個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值,它因觀察者的個(gè)體差異和觀察的物體的亮度及大小約有不同。現(xiàn)代電影根據(jù)這一事實(shí),以每秒24個(gè)畫(huà)格的速度進(jìn)行拍攝和放映,使得一系列原本不動(dòng)的連續(xù)變化畫(huà)面,在人眼里產(chǎn)生連貫的活動(dòng)錯(cuò)覺(jué)影像。對(duì)“POV”現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)和利用,可追溯到兩百多年前。2.2 POV顯示制

26、作概要利用POV 即“視覺(jué)暫留”這一原理,我們可以通過(guò)發(fā)光體的運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生一系列運(yùn)動(dòng)軌跡的殘留影像,達(dá)到漂浮在空中似的神奇夢(mèng)幻般顯示效果。縱觀各種與此相關(guān)制作,無(wú)論是商業(yè)化產(chǎn)品還是DIY 作品, 歸納起來(lái)無(wú)非就是看運(yùn)動(dòng)的是發(fā)光體,發(fā)光體如何運(yùn)動(dòng),如何給運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)供電,采用什么樣的傳感器感知運(yùn)行狀態(tài),如何控制運(yùn)轉(zhuǎn)著的系統(tǒng)。下面將對(duì)這幾個(gè)方面進(jìn)行歸納和探討。2.2.1 發(fā)光體由于(yuy)LED(發(fā)光(f un)二極管)有亮度高、色彩(sci)豐富、壽命長(zhǎng)、耐沖擊、功耗小、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單、工作電壓低等優(yōu)點(diǎn),因而成為POV 顯示制作的首選發(fā)光體。各式各樣發(fā)著各種顏色光的LED形成了一個(gè)龐大家族,我們可以根據(jù)

27、各自特殊的需要選擇不同的LED。本書(shū)制作中還用古老的輝光管制作POV 顯示,我們不妨把它看成是另類,在這里就不再進(jìn)一步探討了。2.2.2 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)光體的不同的運(yùn)動(dòng)方式,成就了各種顯示形態(tài)的POV。歸納起來(lái)看,形形色色的POV 制作,其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)大多超不出以下的這幾種方式:1.圓盤(pán)式旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)發(fā)光體安裝在鐘表指針式的旋轉(zhuǎn)體上,通過(guò)旋轉(zhuǎn)形成圓形顯示畫(huà)面,如圖1 2所示。圖1 2 圓盤(pán)式旋轉(zhuǎn)(xunzhun)運(yùn)動(dòng)這種運(yùn)動(dòng)方式(fngsh)的特點(diǎn)是:(1)由于發(fā)光體旋轉(zhuǎn)(xunzhun)速度可一直保持不變,使得顯示圖案均勻一致。不過(guò)顯示字體時(shí)字型變化較大,特別在接近圓心的地方。如要想使顯示的字體和圖案不

28、產(chǎn)生變形,還需要專門(mén)軟件對(duì)發(fā)光點(diǎn)進(jìn)行的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。(2)制作調(diào)試時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的振動(dòng)現(xiàn)象易于控制。這種運(yùn)動(dòng)方式常見(jiàn)的制作有: 車輪上的POV 顯示。 風(fēng)扇上的POV 顯示。 數(shù)字/模擬雙模式顯示時(shí)鐘。2.柱面式旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)讓發(fā)光體與旋轉(zhuǎn)軸處于平行狀態(tài),這樣運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的畫(huà)面效果為一柱面,如圖1 3所示。其特點(diǎn)(tdin)是:(1)發(fā)光體旋轉(zhuǎn)(xunzhun)速度可保持不變,這樣(zhyng)能使顯示圖案均勻一致,字體及圖案都能原樣顯示出來(lái)。圖1 3 柱面式旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(2)由于顯示面不是一個(gè)平面,一般無(wú)法完整觀察整個(gè)顯示面,多采取畫(huà)面滾動(dòng)顯示來(lái)彌補(bǔ)。(3)制作調(diào)試時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)的振動(dòng)現(xiàn)象能很好控制。這種運(yùn)動(dòng)方式制作的PO

29、V 屏很適合用于廣告,造型能大型化。3.搖擺式往復(fù)運(yùn)動(dòng)發(fā)光體分布在往復(fù)運(yùn)動(dòng)的搖擺狀的棒上,通過(guò)棒體搖擺產(chǎn)生扇形畫(huà)面,如圖1 4所示。圖1 4 搖擺式往復(fù)運(yùn)動(dòng)這種方式(fngsh)的特點(diǎn)是:(1)靜止的底座與運(yùn)動(dòng)的發(fā)光體之間可直接(zhji)用柔性排線供電,與其他(qt)送電方式相比,省去了復(fù)雜的送電裝置。 (2)由于光棒往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中并非均速,如在軟件編程上不作特別處理的圖1 5 球狀體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)話,顯示的字符和圖案會(huì)出現(xiàn)中間寬兩邊窄的變形現(xiàn)象。(3)在機(jī)械方面,運(yùn)行時(shí)振動(dòng)較大,不易大型化。這種運(yùn)動(dòng)方式的POV 屏,大多做成時(shí)鐘。4.球狀體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將發(fā)光體排列在圓環(huán)上,圓環(huán)直徑為旋轉(zhuǎn)軸,其顯示效

30、果為發(fā)光的球形畫(huà)面，如圖1 5所示。這種運(yùn)動(dòng)(yndng)方式能產(chǎn)生球狀的3D效果,做成一個(gè)(y )地球儀效果會(huì)很好。5.其他運(yùn)動(dòng)(yndng)方式當(dāng)然,除上面介紹的4種運(yùn)動(dòng)形式外,不排除還有其他另類的運(yùn)動(dòng)方式,這就要制作者的發(fā)揮了。2.2.3 送電方式由于大多數(shù)POV 制作中的發(fā)光體是處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài),為了簡(jiǎn)化接線,一般都將主控電路也與發(fā)光體安排在一起同時(shí)運(yùn)動(dòng)。這樣,如何給系統(tǒng)供電,就成為制作規(guī)劃時(shí)必須考慮的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。1.電池供電這種供電方式(fngsh)簡(jiǎn)單方便,易于(yy)攜帶,但不適合(shh)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。常用在搖搖棒這類便攜式制作上。2.柔性導(dǎo)線供電這種供電方式簡(jiǎn)單直接,適用范圍較單

31、一,僅適合用于搖擺運(yùn)動(dòng)類的POV制作上。3.電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子取電由于顯示部件與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸是相對(duì)靜止的,可通過(guò)主軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行改造,將電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的整流子上的電直接引出作為主控顯示板的電源。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子取電這種方式能得到較大的電能,不會(huì)另外產(chǎn)生噪聲。但對(duì)電動(dòng)機(jī)改造需要很高的機(jī)械加工技能,另外,對(duì)取得的電還要進(jìn)行整流濾波,主控顯示板上要添加相應(yīng)的電路。4.電刷送電與直流電動(dòng)機(jī)電刷類似的方式,在靜止?fàn)顟B(tài)的底座上安裝電刷,并通過(guò)電動(dòng)機(jī)軸上或主控顯示板上的金屬環(huán)傳輸電能,保證系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。兩種常用的電刷供電方式此供電方式能傳送較大電流強(qiáng)度的電能。業(yè)余制作時(shí),材料的加工制作有一定難度,高速

32、旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲。5.自發(fā)電根據(jù)主控顯示板與底座相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài),在運(yùn)轉(zhuǎn)部分安裝直流電動(dòng)機(jī),通過(guò)旋轉(zhuǎn)運(yùn)行產(chǎn)生電能,給主控顯示系統(tǒng)供電。這種方式不會(huì)產(chǎn)生新的噪聲,但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,產(chǎn)生的電能有限,選用主軸電動(dòng)機(jī)的功率要相對(duì)大些的,以保證小發(fā)電動(dòng)機(jī)獲得足夠的機(jī)械能。6.感應(yīng)供電這里介紹的感應(yīng)供電的原理與變壓器原理相當(dāng),就是在兩個(gè)相距很近的線圈中,一只線圈作為電能發(fā)送端,另一只線圈作為電能接收端,發(fā)送端接入交變電流,在相距很近的接收端就能同時(shí)感應(yīng)到交變電流,只是這種狀態(tài)下的初級(jí)與次級(jí)兩組繞組的耦合度較低,因此,為提高傳輸效率,需要在送電的初級(jí)考慮選擇合適的振蕩頻率,讓初級(jí)線圈處于共振狀態(tài),這是制

33、作是否成功的關(guān)鍵。這種方式為無(wú)接觸方式供電,無(wú)新增噪聲,只是制作難度較大,而且傳輸效率低,在大電流供電的情況下受限。2.2.4 傳感器要使運(yùn)動(dòng)的發(fā)光體形成的顯示畫(huà)面顯示正常(zhngchng)和穩(wěn)定,POV 顯示(xinsh)系統(tǒng)大多需要通過(guò)(tnggu)傳感器來(lái)感知發(fā)光體的運(yùn)動(dòng)位置或狀態(tài),確定顯示的起始位置。以下列舉了幾種在POV 制作中常用到的傳感器。外部較強(qiáng)磁場(chǎng)能對(duì)干簧繼電器產(chǎn)生作用,可將它作為磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)。光斷續(xù)器可對(duì)發(fā)射和接收之間光強(qiáng)度發(fā)生的變化作出反應(yīng)。水銀開(kāi)關(guān)能感知物體的傾斜狀態(tài)。當(dāng)壓電陶瓷發(fā)生變形時(shí),會(huì)在電極兩端產(chǎn)生電壓,這一特性能感知彈性板狀物體的變形。有關(guān)傳感器方面的詳細(xì)介紹

34、,將安排在各制作實(shí)例講解中。2.2.5 系統(tǒng)的控制與通信為了能將運(yùn)動(dòng)的POV 顯示系統(tǒng)的顯示內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和更新,我們還需要考慮與系統(tǒng)的通信問(wèn)題。最為簡(jiǎn)便的方法是紅外通信方式,較為先進(jìn)的方法是無(wú)線通信方式(如給系統(tǒng)發(fā)送顯示信息),另外,電源載波方式也是一種選擇。_第三章 從流水(lishu)燈到搖搖棒3.1 引言(ynyn)搖搖(yo yo)棒又稱魔棒、閃光棒、星光棒等,現(xiàn)已是很成熟的娛樂(lè)產(chǎn)品,常出現(xiàn)在明星演唱會(huì)現(xiàn)場(chǎng)。只見(jiàn)歌迷們不斷快速搖晃手中發(fā)光的棒體,在其劃過(guò)的軌跡上就會(huì)留下一幅發(fā)光的圖案或文字,給人以新奇而奪目的視覺(jué)效果。這看似很神奇的東西原理很簡(jiǎn)單,其實(shí)就是一支晃動(dòng)的流水燈。根據(jù)我們的日

35、常經(jīng)驗(yàn):用一個(gè)點(diǎn)光源在人的眼前劃過(guò),就會(huì)在人眼中產(chǎn)生線狀的顯示圖像,如用一個(gè)條狀的發(fā)光物體在人的眼前晃動(dòng),產(chǎn)生的景象就成了一個(gè)帶狀的發(fā)光圖案。同樣的道理,我們讓一串線狀LED 發(fā)光條在相同的時(shí)間段里,按預(yù)設(shè)的顯示方式點(diǎn)亮其中的部分LED,并讓這個(gè)光條運(yùn)動(dòng),這樣,由于人眼的“視覺(jué)暫留”效應(yīng),在眼前就能呈現(xiàn)出有意義的顯示畫(huà)面來(lái)。3.2 系統(tǒng)構(gòu)成3.2.1 系統(tǒng)框圖圖2 2為搖搖棒的電路框圖,主要電路其實(shí)就是在單片機(jī)最小系統(tǒng)上增添了16只LED和一個(gè)作為傳感器的水銀開(kāi)關(guān)。另外,添加的電源電路是為了讓電池電壓轉(zhuǎn)換成5V 直流電,有了ISP下載插座可隨時(shí)更新單片機(jī)內(nèi)的程序,方便調(diào)試。顯示用的LED占用了

36、P0和P2兩個(gè)端口,共16只,這樣能夠完整顯示16點(diǎn)陣的漢字。在顯示漢字時(shí),需要位置傳感器,用一個(gè)水銀開(kāi)關(guān)探測(cè)搖搖棒的運(yùn)行狀態(tài),占用外部中斷0,即P3_2口(12腳)。3.2.2 整體(zhngt)結(jié)構(gòu)整個(gè)(zhngg)硬件由3部分(b fen)組成:電源部分、顯示部分、主控部分,分別安排在3張電路板上,并用結(jié)構(gòu)件固定在一起。電源部分由電池及穩(wěn)壓電路構(gòu)成,安排在電源板上;主控部分就是一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng),安排在主控板上;顯示部分及傳感器安排在顯示板上。3.3 硬件制作3.3.1 元件清單1.LED(發(fā)光二極管)在實(shí)際制作中,除了關(guān)心LED的外型尺寸及發(fā)光顏色外,還有以下幾點(diǎn)值得關(guān)注:(1)LED

37、的引腳極性:LED只能在正向電流流過(guò)時(shí)才能發(fā)光,因而在安裝在電路板上時(shí)需要注意識(shí)別引腳正負(fù)。(2)LED正常發(fā)光的工作電壓及電流值:即使在封裝在一起的LED,因發(fā)光的顏色不同,它們正常發(fā)光的工作電壓值是不同的。2.排 阻（用16個(gè)電阻相等的電阻代替）我們(w men)看到,在LEDPOV 的制作電路(dinl)中都會(huì)有許多LED,這樣(zhyng),在電路中也自然就有相對(duì)應(yīng)的限流電阻,它們功率和阻值大多相同,且一般都有一個(gè)接電源或地的公共端。為節(jié)省元件數(shù)量,簡(jiǎn)化電路,可采取用一只排阻替代若干只電阻的辦法。3.水銀開(kāi)關(guān)在有兩個(gè)電極的小容器里注入一小滴水銀,因?yàn)橹亓Φ年P(guān)系,水銀珠會(huì)向容器中較低的地

38、方流去,當(dāng)同時(shí)接觸到小容器中的兩個(gè)電極時(shí),兩電極將被接通。在搖搖棒的制作中,水銀開(kāi)關(guān)按如圖2 6所示的姿態(tài)安裝在搖搖棒上的,只有當(dāng)搖搖棒從向右運(yùn)動(dòng)快速轉(zhuǎn)為向左運(yùn)動(dòng)時(shí),水銀開(kāi)關(guān)內(nèi)的水銀由于慣性將會(huì)向上移動(dòng),接通電極。4. 89C52芯片89C52內(nèi)置8位HYPERLINK /view/363896.htm t _blank 中央處理單元、256字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、8k片內(nèi)程序存儲(chǔ)器（ROM）32個(gè)雙向輸入/輸出(I/O)口、3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和5個(gè)兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩電路。5. 電容，池片電容，開(kāi)關(guān)等3.3.2 原理電路圖 3.3.3 PCB圖 3.3.4

39、搖搖(yo yo)棒程序#includeunsigned char BZ;unsigned char code GB_16=/*0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00, */0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00

40、,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x04,0 x00,0 x04,0 xFF,0 x05,0 x88,0 x04,0 x88,0 x04,0 x48,0 x04,0 x48,0 x04,0 x00,0 xFF,0 x7F,0 x04,0 x88,0 x04,0 x84,0 x04,0 x84,0 x04,0 x82

41、,0 x04,0 xE0,0 x04,0 x00,0 x04,0 x00,0 x00,/*畢,0*/ 0 x00,0 x40,0 x10,0 x40,0 x60,0 x40,0 x80,0 x43,0 x00,0 x40,0 xFF,0 x7F,0 x00,0 x40,0 x00,0 x40,0 x00,0 x40,0 xFF,0 x7F,0 x00,0 x42,0 x00,0 x41,0 xC0,0 x40,0 x30,0 x40,0 x00,0 x40,0 x00,0 x00,/*業(yè),1*/0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0

42、x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,/*0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x0