【正文】 轉(zhuǎn)子是保持相對靜止的。裝在電機上的電路始終在高速旋轉(zhuǎn)，無法使用通常的方法來給電路供電。 漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院 5 系統(tǒng)硬件設(shè)計 51 各功能實現(xiàn)原理 系統(tǒng)供電 (1) 為了使系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定的工作，必須解決系統(tǒng)的供電問題。 在這種 LED 顯示屏中 ， 采用的是逐行換位下移點亮器件的掃描方式 ， 每一行都必須 有 LED 顯示器件 ， 這就使顯示屏的成本偏大 。 新型的旋轉(zhuǎn)柱式顯示屏 ， 克服了以上兩個不足 ， 以機械轉(zhuǎn)動掃描方式代替逐漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院 行掃描 ， 成本大大降低 ， 可視范圍做到了 360 度 。 旋轉(zhuǎn) LED顯示屏簡介 LED 顯示屏已廣泛應(yīng)用于廣告、車站、銀行、商場等公共場所?；胁皇重S富 ，理想的 是可見光波段實現(xiàn)全覆蓋 ， 最好能達到自然光的水平 ； 顯色性仍顯不高 ， 理想水平是黑體相 達到 Ra=100； 亮度需要有效地提高 ， 包括發(fā)光效率的兩個方面 (內(nèi)量子效率和光輸出效率 )和功率的提高 ； 另外還有體積、成本、專用集成電路、驅(qū)動器、 “冷 光 ”感等問題。 顯示方面， LED 被廣泛應(yīng)用于電子電器、工業(yè)設(shè)備等各類產(chǎn)品的狀態(tài)性能顯 (指 )示 ， 也被越來越多地制作成多媒體平板顯示屏、交通信號燈等等。 系統(tǒng)中，主單片機負(fù)責(zé)人機界面的交互，從單片機負(fù)責(zé)對主機命令的翻譯，利于系統(tǒng)的改進和更新。 總體設(shè)計 旋轉(zhuǎn) LED 顯示屏的系統(tǒng)總框圖 ， 如圖 所示。此方案不占用單片機 I/O 口，節(jié)省單片機資源，使用方便，成本較低，通過簡單的改裝，可以給系統(tǒng)供電。 電機選擇 方案 1：采用步進電機。 漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院 單片機其他外圍電路 通訊模塊選擇 方案 1：使用采用紅外通訊，電路簡單，但紅 外通訊需要大量的編碼 、 譯碼，程序設(shè)計復(fù)雜，且由于 AT89S52 速度比較慢，在短時間難以做太多的運算， 故 不采用此方法。 MAX6969采用 3V至 電源供電。 LED驅(qū)動芯片的 另一個關(guān)鍵指標(biāo)是工作頻率，即工作的速度。 LED 驅(qū)動芯片選擇 LED 驅(qū)動芯片選取原則 LED 驅(qū)動芯片關(guān)鍵的指標(biāo)之一輸出功率的大小。 故 不采用此方法。 故 不采用此方法。但是，有兩個問題難以解決 。對系統(tǒng)軟、硬件調(diào)試和調(diào)試中遇到的問題作了說明，并對各功能進行了測試和分析。第 4章詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計。本 文 分為六章，詳細(xì)說明了 LED旋轉(zhuǎn)屏的原理 、 設(shè)計方法 、 以及設(shè)計 流程。 柱式旋轉(zhuǎn) LED顯示屏是一種新穎的顯示屏，總的來看，成本低是一大優(yōu)點，另外 360 度 的可視 角度使之非常適合于像大 廳 和 候車室 之 類 的 場合。 .................................................13 LED 驅(qū)動芯片接口電路設(shè)計 ........................................14 6 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ..........................................................15 系統(tǒng)編程語言和編程工具 ...........................................15 軟件總體設(shè)計 .....................................................15 系統(tǒng)各模塊程序的設(shè)計 .............................................16 主控機程序模塊 ..............................................16 從機程序模塊 ................................................17 7 系統(tǒng)調(diào)試 ..............................................................19 元件的焊接和整板測試 ..............................................19 系統(tǒng)硬件調(diào)試 ......................................................19 軟件測試 ..........................................................19 系統(tǒng)聯(lián)調(diào) ..........................................................20 漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院 8 結(jié)論 ....................................................................22 謝 辭 ...................................................................24 參考文獻 .................................................................25 附 錄 ...................................................................26 漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院 1引言 由于物理學(xué)的重大 突破，電子技術(shù)在 20世紀(jì)取得了驚人的進步 。 LED 旋轉(zhuǎn)顯示屏的意義； 目前路燈應(yīng)用市場已經(jīng)啟動，隨著效率的進一步提高和技術(shù)的日趨完善，將有 很快的發(fā)展，市場前景更為看好。 本文 給出 了一種新型的柱式旋轉(zhuǎn) LED 顯示屏，以旋轉(zhuǎn)掃描方式代替逐行掃描 ， 可視范圍 達 到了 360 度 ， 成本大大降低，克服了 LED 平板 顯示屏的 不足?，F(xiàn)在的 LED 顯示屏的發(fā)光器件主要采用 LED 平板模塊 ， 這種類型的顯示屏 主要 有 兩 個問題有待改進： 首先是 整個顯示屏全由 LED 模塊組成，器件數(shù)量多 ， 成本高； 另外， 由于顯示屏是一個平面， 同時 LED 象素點有一定視角限制，使顯示屏的可視范圍被局限到正面某個范圍之內(nèi)，在應(yīng)用中使顯示屏的信息發(fā)布受到了一定 的空間限制。 實際制作的 LED 旋轉(zhuǎn)顯示屏 技術(shù)參數(shù) 的測試結(jié)果，以及實際的運行效果表明 ， 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)新性和實際應(yīng)用價值。 漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院 目錄 1 引言 .....................................................................3 2 方案論證 ...............................................................4 系統(tǒng)供電方案 ........................................................4 LED 驅(qū)動芯片選擇 ..................................................4 LED 驅(qū)動芯片選取原則 ...............................................4 單片機其他外圍電路 ..................................................5 通訊模塊選擇 .....................................................5 3 系統(tǒng)設(shè)計 .................................................................6 系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo) ......................................................6 4 LED 顯示技術(shù)及系統(tǒng)中的主要芯片 ..........................................7 LED 以及旋轉(zhuǎn) LED 顯示屏簡介 ..........................................7 應(yīng)用簡介 ....................................................7 5 系統(tǒng)硬件設(shè)計 ..........................................................10 各功能實現(xiàn)原理 .....................................................10 系統(tǒng)供電 .......................................................10 重心調(diào)節(jié) ....................................................11 具體硬件電路實現(xiàn) ...................................................11 電源設(shè)計 ........................................................11 LED 旋轉(zhuǎn)同步設(shè)計 ............................................12 1) 中斷系統(tǒng) ......................................................12 2) LED 驅(qū) 動電路。 通過單片機 的應(yīng)用 和普通直流電機的改裝 實現(xiàn)這一功能 ， 通 良好的 視覺效果激發(fā)我們對電子科學(xué)的興趣。 本 文所設(shè)計的旋轉(zhuǎn) LED顯示屏 以 AT89S52單片機為核心，最大限度的利用單片機的資源， 與 LED驅(qū)動芯片緊密結(jié)合，通過無線收發(fā)芯片控制，實現(xiàn)顯示功能。其主要是對 MAX公司 LED驅(qū)動芯片 MAX6969作了一下介紹。第 6章講解系統(tǒng)的調(diào)試過程和實現(xiàn)的主要功能。這種供電方式比較簡單。同時，也增加了旋轉(zhuǎn)重心的調(diào)節(jié)的難度。此方法能夠讓系統(tǒng)長期供電，但是 由于增加了電刷，電機的摩擦增大，勢必會使 系統(tǒng)的功耗增加。此方法容易實現(xiàn)， 并且一舉兩得，因此選用。高功耗，同時意味著芯片的能夠良好的散熱。 MAX6969串行接口 LED驅(qū)動器提供 16個漏極開路、恒流吸收、額定 LED 驅(qū)動器輸出。采用高效散熱的 24引腳封裝。在處理器運算速度相對比較慢的情況下，采用此方法。 方案 2：采用普通的電機。 系統(tǒng)以 MCS51 系列單片機作為核心控制器件，通過控制電機保持一定的速度穩(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陣的顯示效果。用戶可以通過按鍵輸入命令到主單片機 ， 并將命令通過串口無線傳輸?shù)綇膯纹瑱C ， 再由從單片機對命令進行譯碼由 MA6969 大電流 LED 控制器控制 LED 的循環(huán)顯示。另外 ， 中小功率超高亮 LDE 亦已誕生，并正在以極快的速度走向應(yīng)用。 當(dāng)然 ， LED產(chǎn)業(yè)內(nèi)還有不少問題需要從根本加以解決。當(dāng)然 ,從技術(shù)關(guān)聯(lián)角度看 ， 未來的 LED 產(chǎn)業(yè)會像一棵樹 ， 細(xì)分出來的專門領(lǐng)域 ， 其源頭仍會統(tǒng)一在芯片材料的生產(chǎn)上 ， 不同領(lǐng)域的 LED 應(yīng)用會得到不同技術(shù)支持 。這種類型的顯示屏有 兩 個問題有待改進：第一、顯示屏整個面積全由 LED 模塊組成，器件數(shù)量多，成本高；第二、由于顯示屏是一個平面，而且 LED 象素點有一定視角限制，使顯示屏的可視范圍被局限到正面某個范圍之內(nèi)，在應(yīng)用中使顯示屏的信息發(fā)布受到了空間的限制。它的原理示意如圖 3. 1 所示 ， 其中 (a) (b) (c) (d) (e) 分別是不同時刻的顯示狀態(tài) ，(f)為人眼看到的完整畫面 “ 3”。 由于旋轉(zhuǎn)掃描成像不是平面 ， 而是一個柱面 ， 所以稱之為旋轉(zhuǎn)柱式顯示屏 ，其觀看視角是 360176。 電機的改裝： 電路的供電和 LED 的定位是本制作的一個難點。 它 是通過電刷來實現(xiàn)給線圈供電的，而且直流電機的旋轉(zhuǎn)需要交變的電流，這是由 固定在轉(zhuǎn)子軸上的換向器來巧妙的實現(xiàn)直流變?yōu)榻涣鞯?。換向器上的每個電極什么時候變化，是和電機轉(zhuǎn)子的位子有關(guān)的，可以使用其中的一路信號來給 LED 顯示的起始位置定位。 5) 組裝回整個電機，電機改裝至此結(jié)束 。所以，重心調(diào)節(jié)是必須解決的問題。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。 具體硬件電路實現(xiàn) 電源設(shè)計 由于電源是從電機中引出來的，所以需要通過整流、濾波才能為系統(tǒng)供電。為了得到可 靠的外部中斷源，有兩種方法。因此可以從中引出一條線來作為外部中斷源，這個方法簡單容易實現(xiàn)，其具體的電漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院 路如圖 ： 圖 55 簡單的外部中斷電路圖 該方法利用電刷在轉(zhuǎn)動過程中的電平變