【正文】 3 第一章 緒論 隨著信息化社會的到來，促進了現(xiàn)代信息顯示技術(shù)的發(fā)展，形成了 CRT、 LCD、 PDP、 LED、 EL、 DLP 等系列的信息顯示產(chǎn)品，縱觀各類顯示產(chǎn)品，各有其所長和適宜的市場應(yīng)用需求。但是隨著 LED 材料技術(shù)和工藝的提升， LED 顯示屏以突出的優(yōu)勢成為平板顯示的主流產(chǎn)品之一，并在社會經(jīng)濟的許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，主要包括： ①證券交易、金融信息顯示； ②機場航班、汽車站動態(tài)信息顯示； ③港口、車站旅客引導(dǎo)信息顯示； ④體育場館信息 顯示； ⑤道路交通信息顯示； ⑥調(diào)度指揮中心信息顯示； ⑦郵政、電信、商場購物中心等服務(wù)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)宣傳及信息顯示； ⑧廣告媒體新產(chǎn)品介紹； ⑨大型演出和集會； ⑩展覽會、宣講會。 此設(shè)計本身存在的作用 進入新世紀(jì)，光電子產(chǎn)業(yè)得到社會廣泛的重視，信息顯示技術(shù)發(fā)展迅速，隨著 LED 器件材料性能的不斷提高，已廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外需要進行服務(wù)內(nèi)容和服務(wù)宗旨宣傳的公眾場所。尤其在沒有投影儀的地方 ,旋轉(zhuǎn) LED的優(yōu)越性體現(xiàn)得非常明顯，傳統(tǒng)的 LED字屏相比價格高昂、操作麻煩，放置位置固定、應(yīng)用面狹窄、挪動不變；而傳統(tǒng)的 平面顯示，信息量不大，互動性不強，顯得十分的不便。因此，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) —— 旋轉(zhuǎn) LED 顯示屏，具有十分重大的意義。 XXXXX畢業(yè)論文 4 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 國內(nèi) LED顯示屏研究現(xiàn)狀 我國的 LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)經(jīng)過幾年的發(fā)展，基本形成了一批具有一定規(guī)模的骨干企業(yè)。在國內(nèi)市場上，國產(chǎn) LED 顯示屏的市場占有率近100%，國外同類產(chǎn)品基本沒有市場， LED 所占的市場將會越來越大，影響也會越來越深遠(yuǎn)。我國的 LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)已成較大規(guī)模，技術(shù)水平相對領(lǐng)先，應(yīng) 用領(lǐng)域也很廣泛的特點。 2021 年北京舉行的奧運盛會雖已順利閉幕，但所展現(xiàn)出的種種前所未有的規(guī)模已經(jīng)深深的烙在了全世界人的心中。特別是奧運盛會上所應(yīng)用的 LED 產(chǎn)品類型和數(shù)量規(guī)模都是空前的。 LED 顯示屏 作為一種新型的顯示器件出現(xiàn)在 2021 年北京奧運會的開幕式、比賽場館、奧運文化廣場以及奧林匹克公園等 LED 項目中，國內(nèi) LED 企業(yè)承接了主要的工程項目，提供了大量的 LED 產(chǎn)品 ,總體上展示了我國 LED 行業(yè)的技術(shù)產(chǎn)品優(yōu) 勢和產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。也體現(xiàn)了 我國 LED 產(chǎn)業(yè)的力量和技術(shù)這也在一定程度上預(yù)示著 LED 產(chǎn)業(yè)必是未來的一種趨勢 。 國外 LED顯示屏研究現(xiàn)狀 日本 Hibino 公司展示了新產(chǎn)品 STEALTH，這是一款能透視背景的穿透式 LED 顯示屏 ， 可呈現(xiàn)出一個綜合匯聚了影像、照明、舞臺道具、背景燈元素的立體影像空間。從可視性影像到體驗型影像，展示演出及舞臺設(shè)計創(chuàng)意空間得到擴展，視覺表現(xiàn)的世界無限延伸。隨著 LED高性能材料的發(fā)展， LED 顯示屏也必將得到發(fā)展，從而旋轉(zhuǎn) LED 顯示屏也將隨之發(fā)展，并相信，旋轉(zhuǎn) LED 顯示屏將會給 人們的生活帶來更多的便利，造福于人類。 LED 顯示屏制作方案比較 生產(chǎn) LED 顯示屏有多種方案，具體情況如下介紹： ① 點陣模塊方案：最早的設(shè)計方案，由室內(nèi)為彩點陣屏發(fā)展而來。 優(yōu)勢：原材料成本最有優(yōu)勢，且生產(chǎn)加工工藝簡單，質(zhì)量穩(wěn)定。 缺點：色彩一致性差，馬賽克現(xiàn)象較嚴(yán)重，顯示效果較差。 ② 單燈方案：為解決點陣屏色彩問題，借鑒戶外顯示屏技術(shù)的一種方案，同時將戶外的像素復(fù)用技術(shù)（又叫像素共享技術(shù)，虛擬像素技術(shù)）移植到了室內(nèi)顯示屏。 優(yōu)勢：色彩一致性比點陣模塊方式的好。 缺點：混色效果不 佳，視角不大，水平方向左右觀看有色差。加工較復(fù)雜，抗靜電要求高。實際像素分辨率做到 10000 點以上較難。 XXXXX畢業(yè)論文 5 ③ 貼片方案：采用貼片發(fā)光管為顯示元件的方案。 優(yōu)勢：色彩一致性，視角等重要顯示指標(biāo)是現(xiàn)有方案里最好的一種，特別是三合一表貼的混色效果非常好。 缺點：加工工藝麻煩，成本太高。 ④ 亞表貼方案：實際上是單燈方案的一種改進，現(xiàn)在還在完善之中。 優(yōu)勢：在顯示色彩一致性，視角等首要指標(biāo)和標(biāo)貼方案差別不大了，但成本較低，顯示效果很好，分辨率理論上可以做到 17200 以上。 缺點：加工還是較復(fù)雜，抗靜 電要求高。 因此在進行方案選擇時，應(yīng)根據(jù)實際情況來加以選擇，如若選錯，或者選擇的方案不是最佳方案，輕則損失些許資金；重則，自身的品牌也將不保，從中可以看出科技的重要性是不可小覷的。 LED 顯示屏研究現(xiàn)狀總結(jié) 隨著 LED 高性能材料的發(fā)展， LED 顯示屏也必將得到發(fā)展，從而旋轉(zhuǎn) LED 顯示屏也將隨之發(fā)展， 由于旋轉(zhuǎn) LED 顯示屏制作起來，成本低廉，調(diào)試方便，并且擁有 360 度的可視范圍，觀賞完全無死角，給人們帶來一種新的視覺體驗。而且在顯示相同信息量上，旋轉(zhuǎn)式 LED 顯示屏使用的發(fā)光二極管數(shù)量更少，可有效降低能 耗和維修成本。本設(shè)計無論是從觀賞性、實用性和成本上考慮，都具備傳統(tǒng) LED 顯示屏無法比擬的優(yōu)越性。特別適合作為家居的一件藝術(shù)，也可以作為企業(yè)宣傳的一個平臺，更適合在人潮洶涌的公眾場所。其使用范圍非常廣，市場前景很好。相信未來旋轉(zhuǎn)式 LED 環(huán)形顯示屏將會迎來廣闊的市場空間，帶來無窮的商業(yè)價值。 本課題研究目的和意義以及來源 本課題的設(shè)計思想來源 傳統(tǒng)的 LED 顯示屏以平面顯示效果為主，視角范圍受限、體積較大且搬運不便。而旋轉(zhuǎn)式 LED 環(huán)形顯示屏，可 360 度范圍內(nèi)觀看，不僅擴大了產(chǎn)品可視范圍，而且體積 更小，設(shè)置方便，適合各種空間利用，給人們更加帶來了一種新的視覺體驗。相信不論是家居使用，還是企業(yè)或人潮洶涌的公眾場所，都會給人們帶來高質(zhì)感的享受，未來的旋轉(zhuǎn)式 LED 顯示屏必定具有廣闊的市場空間。 本課題的設(shè)計目的及意義 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、 XXXXX畢業(yè)論文 6 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。 進入新世紀(jì)，光電子產(chǎn)業(yè)得到社會廣泛的重視，信息顯示技術(shù)發(fā)展迅速，隨著 LED 器件材料性能的不斷提高 ， 已廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外需要進行服務(wù)內(nèi)容和服務(wù)宗旨宣傳的公眾場所。尤其在沒有 投影儀的地方，旋轉(zhuǎn) LED 的優(yōu)越性體現(xiàn)得非常明顯，傳統(tǒng)的 LED 字屏相比價格高昂、操作麻煩，放置位置固定、應(yīng)用面狹窄、挪動不變；而傳統(tǒng)的平面顯示，信息量不大，互動性不強，顯得十分的不便。因此，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) —— 旋轉(zhuǎn) LED 顯示屏，具有十分重大的意義 。 第二章 系統(tǒng)方案選擇 此設(shè)計涉及的主要技術(shù) ①單片機技術(shù)：當(dāng)某個 LED 在高速的旋轉(zhuǎn)情況之下，會以某個頻率在空間的某一點來回出現(xiàn)。所以需要通過定時器中斷，讓其在對應(yīng)時刻點亮或是熄滅，超過 一定的頻率時，由于人眼的視覺暫留效應(yīng)，而無法分辨出是否在閃爍；因而可以通過單片機定時器的功能控制其的顯示內(nèi)容。 ② LED 驅(qū)動電路：由于旋轉(zhuǎn)會降低 LED 顯示的亮度，為此我們選擇高亮度的發(fā)光二極管，并通過與單片機 I/O 口相連，對程序設(shè)定以達(dá)到控制 LED 閃爍的效果。 ③電源的供電方式：旋轉(zhuǎn) LED 顯示屏的硬件難點既是電路板的供電問題，因為系統(tǒng)始終處于高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，在此我們將電機驅(qū)動和LED 驅(qū)動供電部分分開，這樣雖然增加了硬件開銷，但使得系統(tǒng)更加簡單，大大降低的硬件設(shè)計難度。 方案選擇 基于步進 電機細(xì)分驅(qū)動技術(shù)的旋轉(zhuǎn) LED 顯示屏設(shè)計 為保證顯示屏在高速旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)速運行穩(wěn)定，避免其他電動機在高速旋轉(zhuǎn)時存在的安全隱患甚至系統(tǒng)崩潰，該設(shè)計提出采用步進電機來控制顯示屏旋轉(zhuǎn)的方法，步進電機通過細(xì)分驅(qū)動器后，不僅使步距角變?yōu)槠涔逃胁骄嘟堑?1/n，而且可完全消除電機的低頻振蕩，增大其驅(qū)動能力并且由于步進電機具有抗干擾能力強，控制簡單，步矩誤差不會長期積累等特點，從而大大增強了旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和精確性，保證了清晰的顯示效果。 XXXXX畢業(yè)論文 7 此設(shè)計除了以上三點主要涉及到的技術(shù)以外，還需對步進電機的驅(qū)動、調(diào)速進行了解： 步進電機驅(qū)動：因為 在不同的電機速度之下，產(chǎn)生的相應(yīng)的頻率是不同的，同時旋轉(zhuǎn) LED 顯示屏所呈現(xiàn)出來的圖像不一樣，電機速度影響到單片機的定時器怎樣工作和定時的多少，還影響到程序的編寫。所以電機控制速度顯得極其的重要，常用的是采用 PWM 對直流電機調(diào)速，通過電壓的改變而得到不同的轉(zhuǎn)速，但直流電機調(diào)速困難，在此我們采用步進電機，通過 L298 芯片發(fā)脈沖，驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)，這樣步進電機速度更加穩(wěn)定。 ①此設(shè)計硬件設(shè)計方案 旋轉(zhuǎn) LED 整體硬件結(jié)構(gòu)圖 詳見圖 2 所示 ②此設(shè)計軟件設(shè)計方案 軟件流程圖，如下所示： 圖 旋轉(zhuǎn) LED 顯示屏軟件流程圖 主程序 啟動電機 按鍵是否啟動 返回 Y N 主程序 去字模，刷新顯示 返 回 Y 啟動中斷 定時時間是否到 N XXXXX畢業(yè)論文 8 嵌入式的 LED點陣顯示屏設(shè)計 在以往的 LED 點陣系統(tǒng)中，整個系統(tǒng)的控制核心是單片機，單片機負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的讀取，傳輸和顯示。由于單片機的存儲大小及多方面的限制，單片機作為控制核心時，在對顯示畫面不多，顯示畫面不大時是可以方便可行的。但是由于單片機執(zhí)行指令受時間的限制，當(dāng)顯示較大畫面時，單片機的速度難以滿足此要求，而結(jié)合嵌入式系統(tǒng)技術(shù)后，即采用嵌入式軟、硬件的集成方案來實現(xiàn)系統(tǒng)的各項功能。該系統(tǒng)的設(shè)計采用了嵌入式芯片 ，在嵌入式開發(fā)中軟件編程使用了實時操作系統(tǒng)，使軟件層次更加清晰，維護性強，模塊化標(biāo)準(zhǔn) 。 ①此硬件設(shè)計方案 如圖 2 所示： 只需將圖中的 MCU 控制器換成嵌入式芯片即可。 ②此軟件設(shè)計方案 如圖 1 所示： 軟件設(shè)計方案與以上設(shè)計思想基本類似，故圖 1 上所示即可。 普通電機（交流電機） 旋轉(zhuǎn) LED 顯示屏設(shè)計 ①此硬件設(shè)計方案 如圖 2 所示： 只需將圖中的 MCU 控制器換成 STC89C52 芯片，將步進電機換成普通的交流電機即可。 ②此軟件設(shè)計方案 如圖 1 所示： 軟件設(shè)計方案與上設(shè)計思想基本類似，故圖 1 上所示即可。 方案比較及確定 以上三個方案各有及優(yōu)缺點，個人總結(jié)而言，總的歸結(jié)為：以結(jié)構(gòu)設(shè)計盡量簡單，易于操作，易于理解，成本低廉為主要設(shè)計需考慮因素。 從方案一來看，主要區(qū)別在于使用了步進電機來帶動 LED 的旋轉(zhuǎn)，這里的難點就在于步進電機的調(diào)速問題上。必須對步進電機的工作原理，如何調(diào)速，進行充分的理解。因為在不同的電機速度之下，產(chǎn)生的相應(yīng)的頻率是不同的，同時旋轉(zhuǎn) LED 顯示屏所呈現(xiàn)出來的圖像不一 XXXX