LED图文显示系统报告

2014沈航电子设计大赛参赛题目LED图文显示系统指导教师xxx参加对员xxxxxxxxxxxxxxxxxx参赛院系电子信息工程学院摘要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。使用一个霍尔传感器作为定位传感器，当旋转一周时，挡光板遮挡光源，光敏三极管的集电极输出高电平，当离开挡光板时，集电极再次输出低电平，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。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,霍尔传感器。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，此时平台不旋转。（3）通过按键切换，实现16个同心圆图形顺序（由大到小）和逆序（由小到大）显示。每个同心圆图形均显示时间为1秒左右。（4）LED显示亮度能依据环境亮度变换自动调节。2.发挥部分（1）通过按键切换，显示字符“IT”，要求字符显示稳定，无明显漂移。（2）通过按键切换，显示字符“电”，要求字符显示稳定，无明显漂移。(3)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。(4)其他。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①系统供电方案选择方案一：采用电刷供电。即在电机的转抽上，手工增加一个电刷，通过电刷为系统供电。此方法能让系统长期供电，但是由于增加了电刷，电机的摩擦增大，势必会使系统的功耗增加。故不采用此方法。方案二：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。②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，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，利用霍尔传感器以及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．系统总体方框图图1系统方框图二、理论分析与计算1.线性点阵LED驱动参数分析与计算通常LED正向导通的电压为1.7V左右。故其I=（VCC-2）/R20，根据LED的驱动电流，一般为2mA到30mA。选其高亮的LED，采用电流为3mA，取阻值为1K的电阻来限流即R20=1K。2.线性LED运动参数分析与计算根据本子的长度，从而指导圆弧的宽度。根据周期以及霍尔传感器反馈的信息就可以算出LED运动的参数。3.显示亮度调节5V电源单片机STC89C52R15V电源直流电机LED显示霍尔传感器采用串联型稳压电源类似的电路，IN4148的正向电压作为基准电源。VOUT=1.4*（R1+RG）/RG,当光敏电阻RG的阻值从0.5K到22K变化时，R1取10K,则VOUT从2.1V到近似VCC变化。四、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NYNYNYNY开始流水灯逐个点亮间隔1秒功能按键3是否按下同心圆大小顺、逆序显示按键4是否被按下显示”IT”图像按键5是否被按下显示”电”图像按键6是否被按下时钟显示程序结束源程序#includereg52.h//器件配置文件#includeintrins.h#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintuinti;unsignedintTime;unsignedcharT;floata;uintn,m,b;ucharnum;/**********************************************/sbitK1=P0^0;sbitK2=P0^1;sbitK3=P0^2;sbitK4=P0^3;sbitK5=P0^4;sbitK6=P0^5;sbitKEY=P0^6;/*******************************************/#definePCF85910x90//PCF8591地址//floatV;bitwrite=0;//写24c02的标志sbitSCL=P3^1;//串行时钟输入端sbitSDA=P3^0;//串行数据输入端/**********************************************//********************************************************/ucharcodezimo2[100]={0xFF,0x07,0xB7,0xB7,0x00,0xB7,0xB7,0x07,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF};//电外ucharcodezimo1[100]={0xFF,0xFC,0xFD,0xFD,0xE0,0xED,0xED,0xEC,0xEF,0xEF,0xE0,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,};//电内ucharcodezimo3[100]={0xFF,0xEF,0xE0,0xEF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xE0,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF};//字母I外ucharcodezimo4[100]={0xFF,0xF7,0x07,0xF7,0xFF,0xFF,0xFF,0xF7,0xF7,0xF7,0x07,0xF7,0xF7,0xF7,0xFF,0xFF};//字母I内ucharcodezimo5[100]={0xFF,0xFF,0xEF,0xEE,0xED,0xE0,0xEF,0xE0,0xED,0xEE,0xEF,0xFF,0xFD,0xFE,0xF7,0xF7,0xE0,0xFF,0xFF,0xFE,0xFD,0xFF,0xFF,0xEF,0xEF,0xE0,0xEF,0xEF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xE0,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF};//字母显示ITucharcodezimo6[100]={0xFF,0xFF,0x7F,0xC1,0xD5,0x15,0xD5,0x15,0xD5,0xC1,0x7F,0xFF,0xF7,0xF7,0x75,0xF5,0x05,0xF5,0x75,0xF7,0xF7,0xFF,0xFF,0xFF,0xFD,0x01,0xFD,0xFF,0xFF,0xFF,0xFD,0xFD,0x01,0xFD,0xFD,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF};//字母显示ITucharcodezimo7[100]={0xFF,0xFF,0xEF,0xEE,0xED,0xE0,0xEF,0xE0,0xED,0xEE,0xEF,0xFF,0xFD,0xFE,0xF7,0xF7,0xE0,0xFF,0xFF,0xFE,0xFD,0xFF,0xFF,0xE0,0xFF,0xFC,0xFD,0xFD,0xFC,0xF7,0xE0,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFE,0xFD,0xFD,0xFD,0xFD,0xFD,0xFC,0xFF,0xFE,0xFF,0xFF,0xFF,0xE0,0xEF,0xE6,0xEB,0xEC,0xEB,0xE6,0xEF,0xE0,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF};//字母显示同心圆内ucharcodezimo8[100]={0xFF,0xFF,0xFF,0xC1,0xD5,0x15,0xD5,0x15,0xD5,0xC1,0xFF,0xFF,0xF7,0xF7,0x75,0xF5,0x05,0xF5,0x75,0xF7,0xF7,0xFF,0xFF,0x01,0xFD,0x2D,0xAD,0xAD,0x2D,0xFD,0x01,0xFF,0xFF,0x3F,0xCF,0xFF,0xDF,0x3F,0xFF,0x9F,0x3F,0x7F,0xDF,0x3F,0x7F,0xDF,0x3F,0xFF,0xFF,0xFF,0x01,0xFD,0x45,0x55,0x55,0x55,0x45,0xFD,0x01,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF};//字母显示同心圆外ucharcodezimo9[100]={0xFF,0xFF,0xEF,0xEE