平面旋转LED点阵毕业设计论文

郑重申明本人呈交的毕业实习报告（设计），是在导师的指导下，独立进行实习和研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本毕业实习报告（设计）的成果不包含他人享有著作权的内容。对本毕业实习报告（设计）所涉及的实习和研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本毕业实习报告（设计）的知识产权归属于作者与培养单位。重庆电子工程职业学院《基于单片机控制的平面旋转LED点阵显示屏设计与制作》2单片机控制的平面旋转LED点阵显示屏设计与制作摘要LED显示屏已广泛应用于广告、车站、银行、商场等公共场所，它具有功耗小、寿命长、色彩好等优点。现在的LED显示屏的发光器件主要采用LED平板模块，这种类型的显示屏主要有两个问题有待改进：首先是整个显示屏全由LED模块组成，器件数量多，成本高；另外，由于显示屏是一个平面，同时LED象素点有一定视角限制，使显示屏的可视范围被局限到正面某个范围之内，在应用中使显示屏的信息发布受到了一定的空间限制。本文给出了一种新型的基于单片机平面旋转LED显示屏，以旋转扫描方式代替逐行扫描，可视范围达到了360度，成本大大降低，克服了LED平板显示屏的不足。本文在简要介绍旋转LED显示屏工作原理的基础上，详细说明了旋转显示屏的方案选择和系统结构设计，以及具体硬件电路和软件设计流程。在此基础上，本文还讨论了旋转LED显示屏设计中需要注意的一些关键问题，给出了相应的解决方案，并提出了一些改进和完善本系统的思路和设想。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。关键词：LED显示屏；旋转；单片机目录重庆电子工程职业学院《基于单片机控制的平面旋转LED点阵显示屏设计与制作》3摘要................................................................2引言................................................................4第1章总体设计思路..................................................61.1系统的设计目标...............................................61.2总体设计.....................................................6第2章方案论证......................................................82.1系统供电方案.................................................82.2LED驱动芯片选择.............................................82.2.1LED驱动芯片选取原则...................................82.2.2LED驱动芯片接口电路设计...............................92.3红外发射接收电路设计........................................92.4单片机其他外围电路.........................................102.4.1电机选择..............................................102.4.2按键选择..............................................10第3章LED显示技术及系统中的主要芯片..............................113.1LED以及旋转LED显示屏简介..................................113.1.1LED应用简介..........................................113.1.2旋转LED显示屏简介....................................133.2AT89C51单片机简单概述......................................143.2.1AT89C51单片机的结构..................................143.2.2AT89C51管脚说明......................................15第4章系统硬件设计................................................184.1各功能实现原理.............................................194.1.1系统供电..............................................194.1.2重心调节..............................................194.2具体硬件电路实现...........................................204.2.1电源设计..............................................20重庆电子工程职业学院《基于单片机控制的平面旋转LED点阵显示屏设计与制作》44.2.2单片机最小系统设计....................................214.2.3LED旋转设计..........................................214.2.4功能切换设计..........................................22第5章系统软件设计................................................235.1系统编程语言和编程工具.....................................245.2软件总体设计...............................................245.3程序模块流程图.............................................265.4程序节选...................................................26第6章作品展示....................................................326.1硬件展示...................................................326.2效果展示...................................................346.3整体演示...................................................35致谢...............................................................35参考文献...........................................................36附录...............................................................37原理图：.......................................................38引言重庆电子工程职业学院《基于单片机控制的平面旋转LED点阵显示屏设计与制作》5由于物理学的重大突破，电子技术在20世纪取得了惊人的进步。特别是近40年来，电子技术的发展突飞猛进，无论是工业、农业，还是国防领域都随之发生了重大变革，也为技术创新打下了坚实的理论基础。我们则应当具备开发和创新的能力，本文所介绍的旋转LED显示屏就是一个例子。通过单片机的应用和普通直流电机的改装实现这一功能，通过良好的视觉效果激发我们对电子科学的兴趣。基于单片机平面旋转LED显示屏是一种新颖的显示屏，总的来看，成本低是一大优点，另外360度的可视角度使之非常适合于像大厅和候车室之类的场合。如果能较好的解决显示亮度问题，可应用于室外，尤其是一些广告塔、楼顶等场合，是LED显示屏的一个新品种、发展的新方向。此类显示屏如果更进一步，解决视频数据的传输，则可以做出旋转平面式视频显示屏，视频显示的控制电路较为成熟，显示器件只需换为RGB阵列即可，这样应用范围可大大增加。本文所设计的旋转LED显示屏以AT89C52单片机为核心，最大限度的利用单片机的资源，与LED紧密结合来实现控制，实现显示功能。本文分为五章，详细说明了LED旋转屏的原理、设计方法、以及设计流程。第1章主要介绍系统总体设计方案；第2章对系统设计方案作了较详细的论证和介绍。第3章主要介绍LED显示技术及系统中的主要芯片。第4章详细介绍了系统的硬件设计。本章对电路的设计原理、原件的选择和各功能的实现作了详细的介绍。第5章详细介绍了系统的软件设计方案及系统的开发平台。第6章讲解系统的调试过程和实现的主要功能。对系统软、硬件调试和调试中遇到的问题作了说明，并对各功能进行了测试和分析。重庆电子工程职业学院《基于单片机控制的平面旋转LED点阵显示屏设计与制作》6第1章总体设计思路1.1系统的设计目标本设计要求进行旋转LED显示屏的研究和设计。系统以MCS-51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。1.2总体设计旋转LED显示屏的系统总框图，如图1.1所示。系统由7个部分组成：系统供电模块、按键模块与单片机控制单元、显示模块、直流电机模块以及红外发射模块、红外接收模块。其中，LED显示由单片机和直流电机共同控制，键盘则用来实现人机交互的功能，系统供电是通过外接直流电源，然后通过整流滤波，给系统供电。用户可以通过按键输入命令到单片机去控制LED控制器控制LED的循环显示。重庆电子工程职业学院《基于单片机控制的平面旋转LED点阵显示屏设计与制作》7图1.1系统总框图AT89C51按键电源直流电机LED红外发射红外接收重庆电子工程职业学院《基于单片机控制的平面旋转LED点阵显示屏设计与制作》8第2章方案论证2.1系统供电方案方案1：采用固定电池供电。即在电路板上直接附带一个纽扣电池，为系统供电。这种供电方式比较简单且重量轻体积小；将其固定在摇摆面的一端与单片机构成平衡。但是，有一个问题难。就是高亮度LED的功耗比较大，而电池的蓄电量有限，这就难以实现系统的长期运作。但结合硬件此方法容易实现，并且一举两得，因此选用此方案。方案2：采用电刷供电。即在电机的转轴上，手工增加一个电刷，通过电刷为系统供电。此方法能够让系统长期供电，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3：从电机转子中引出电源线，为系统供电。此方法直接在电机的转子中引出电源线，通过整流滤波后，可以作为系统供电，同时也可以作为系统控制时序的中断源。但由于硬件所致，故不采用此方案。2.2LED驱动芯片选择2.2.1LED驱动芯片选取原则LED驱动芯片关键的指标之一输出功率的大小。LED的亮度直接决定了显示屏的可见范围。采用大电流驱动芯片，使得可视距离更远。高功耗，同时意味着芯片的能够良好的散热。重庆电子工程职业学院《基于单片机控制的平面旋转LED点阵显示屏设计与制作》9L