【正文】 教師的指導下，獨立開展研究取得的成果，文中引用他人的觀點和材料，均在文后按順序列出其參考文獻，設計使用的數(shù)據(jù)真實可靠。它具有功耗小、壽命長、色彩好等優(yōu)點。 本文中將給出一種平面旋轉 LED 顯示屏 — 電風扇 POV 顯示器。電風扇 POV 顯示器是用一種利用視覺暫留技術制作而成的平面旋轉 LED 顯示屏。從而解決普通 LED 顯示屏器件數(shù)量多，成本高的問題。 它是有 LED 點陣平板模塊 組成的 。 LED 顯示屏可以更改顯示內容，只需要 通過 用 flash 將顯示的內容 制作 成 一個動畫 ,存放 在顯示屏的一張 內存卡 里 ,通過技術手法顯示出來的 。內容 可以根據(jù)不同的 求進行 隨時更換 ， 顯示靈活多變，便于經常需要更改內容的人群使用 。 LED 之所以受到重視 并且能夠 迅速 地廣泛地 發(fā)展， 跟 它本身所具有的 種種 優(yōu)點 有關 。 LED 的發(fā)展前景極為廣闊， 在未來的研究發(fā)展中主要 朝著 做到更高 的照明 亮度、更耐氣候 變化 、 發(fā)光密度 更強 、 發(fā)光 更加 均勻 、更加安全可靠 、色彩顯示更全面的 方向 發(fā)展。 傳統(tǒng)的 LED 字屏 使用的是 LED 點陣屏，屏幕需要做到越大， LED 的數(shù)量就需要越大，因為需要使用 LED 等鋪滿整個顯示屏。 而電風扇 POV 顯示器由于 LED 燈使用數(shù)量少， 只需要使用單排 LED 燈（即能填滿圓形屏幕的半徑長度的單排 LED 燈），從根本上 避免了傳統(tǒng) LED 顯示屏的種種不足。 北京理工大學珠海學院 2021屆本科生畢業(yè)設計 2 POV 的含義 POV（ 全稱 Persistence of vision） 中文意思是視覺暫留 ， 具體是指視覺暫留這一現(xiàn)象，這種現(xiàn)象 也叫余暉效應。而光信號從景象上 通過肉眼傳入大腦神經 需要 經過一段短暫的時間 。這種 因為時間差 殘留 下來沒有馬上消失的視覺 影像被科學家稱之為 “后像”，而顧名思義這種 視覺的殘留現(xiàn)象就稱之為 “視覺暫留現(xiàn)象”。 當 光 結束 作用 之 后， 我們神奇的肉眼把 視覺 保留 了下來，殘留了 一段 短暫的 時間 才 會 消失 。 顯示器的顯示是通過一定頻率的刷新來實現(xiàn)圖像的變化，一旦頻率足夠大，在視覺中產生視覺暫留現(xiàn)象，那么人的肉眼就看不到刷新的動作，而是在上一幀畫面的殘留視覺影像還沒消失的情況下看到了新一幀的畫面，從而形成了視覺錯覺，形成了連續(xù)性的畫面。 根據(jù)歷史的記載， 最 早 發(fā)現(xiàn)視覺暫留現(xiàn)象的人是 中國人， 在宋朝有一種燈名為“馬騎燈”，這種燈就是我們現(xiàn)在說的走馬燈，走馬燈就是 涉及到 視覺暫留現(xiàn)象的 典型 產物 。當圓盤旋轉時，鳥就會出現(xiàn)在籠子里。 因為 這證明了當眼睛看到一系列的圖像時，能保持上一個圖像的畫面。 國內外 LED 顯示屏的發(fā)展現(xiàn)狀 1. 國內 LED 顯示屏研究現(xiàn)狀 在 我國 ， 經過幾年的發(fā)展， LED 燈行業(yè)的一些企業(yè)已經具有了 一定規(guī)模 ，成為行業(yè)內的骨干企業(yè) 。近幾年來， 我國的 LED 顯示屏產業(yè) 以規(guī)模 較大 ，技術水平相對領先，應用領域 廣泛的特點 ，在 LED 市場所占的 的比重越來越大，影響也越來越深遠。特別是 在 奧運盛會上所應用的LED 產品類型和數(shù)量規(guī)模都是 前所未有的 。 在 2021 年，中國政府為了呼應節(jié)能減排的措施， 啟動了 各種扶持政策和措施 對 LED 產業(yè) 進行正常上的支持 。目前 我國 不止有三十家 具有相應的 規(guī)模 企業(yè)在 生產 上游中低端芯片 。 據(jù) 統(tǒng)計僅 LED 封裝和應用 這一塊的 企業(yè) 在 深圳 這一 地區(qū) 就 已經 超過了 3000 家 ，由此可以看出國內 下游終端應用產品 數(shù)量是如此的龐大 。 在 國外的 LED 技術 中 日、韓的大企業(yè) 占據(jù)了絕大多數(shù) ， 但是僅 日本日亞、豐田合成、三菱化工 掌握了一流的芯片、熒光粉以及光學材料等技術 。 LED 材料 不斷地高性能 化 ， LED 顯示屏 也因此而 得到發(fā)展， 同樣的 LED 旋轉 顯示屏也 會得到相應的 發(fā)展，并相信，旋轉 LED 顯示屏將會給人們的生活帶來更多的便利，造福于人類。 優(yōu)勢 ：原材料成本 具 有 很大的 優(yōu)勢， 而且在 生產加工工藝 上相對 簡單， 同時質量 也比較 穩(wěn)定。 2．單燈方案： 北京理工大學珠海學院 2021屆本科生畢業(yè)設計 4 借鑒戶外顯示屏技術 而得到的 一種方案， 這種方案 將戶外的像素復用技術（又叫 像素 共享技術， 虛擬像素技術 ） 同時 移植到了室內顯示屏 中 。 優(yōu)勢 ：色彩一致性比點陣模塊方式的好 ，彌補了點陣模塊方式的缺點 。 而且在 加工 方面 較 為 復雜，抗靜電要求 非常 高。 3．貼片方案： 采用貼片發(fā)光管為顯示 元件 的方案。 缺點 ：加工工藝 比較 麻煩，成本 較為 高 昂 。 優(yōu)勢 ： 在參數(shù)指標上面和貼片方案相差不大，主要是相對來說 成本 更 低，顯示效果 更 好， 而且 分辨率可以做到 非常高 。 LED 顯示屏研究現(xiàn)狀總結 隨著 LED 高性能材料的發(fā)展， LED 顯示屏也必將得到 相應的 發(fā)展，從而旋轉LED 顯示屏也將隨之發(fā)展， 由于旋轉 LED 顯示屏制作起來，成本低廉，調試方便。 因此從種種的優(yōu)點來看，本設 計中所研究旋轉時 LED 顯示屏對于 LED 顯示屏來說具有很大的意義。顯示內容及要求： 顯示“ WILL COME”； 顯示“北京理工大學珠海學院”； 要求字跡清晰； 系統(tǒng)工作穩(wěn)定。 圖 系統(tǒng)硬件框圖 使用 5V 的直流電源為單片機和電機供電，用單片機控制 LED 燈的亮滅。 LED 驅動電路： 由于整個 LED 顯示屏在工作中一直處于高速旋轉狀態(tài)，所以 顯示 的 亮度 會明顯 降低， 因此 需 要 使用 亮度 較高 的發(fā)光二極管， 并且 通過與單片機I/O 口相連，對程序 進行相應的設定才能實現(xiàn)正常 控制 LED 的 閃爍效果。 所以 如何給 旋轉 LED 顯示屏 供電成為 硬件 方面最大的 難 題。 電機方案選擇 方案一： 步進電機 運行時 在 整個 在 高速旋轉 的過程 顯示屏 是必須保證 穩(wěn)定運行 的。所以 想到了 提出采用步進電機來控制顯示屏旋轉 。另外 步進電機 的 抗干擾能力 比較 強，控制 起來 簡單， 而且 步矩誤差不會 被 長期積累， 所以 大大增強了旋轉穩(wěn)定性和精確性， 因此旋轉 LED 顯示屏 顯示效果 的 清晰 程度得到了 保證 。 由于本設計的標題是電風扇 POV 顯示器的設計，所以想到了采用舊的小型電風扇的電機作為本設計的電機，從制作方面來看材料容易收集，供電方面也較為簡單。 從方案一來看，主要難點就在于步進電機的調速問題 上。 不同的電機 由于速度不相同 ， 所 產生的頻率 也不 一樣， 這 樣 旋轉 LED 顯示屏 在實際顯示的 圖像 與設計 有所偏差。 而且本人覺得 ，對 于 成本 上 的考 慮 ， 這次 設計 的要求 需要較高的 轉速 ，而較高 轉速 的步進電機 在價格上是相當昂貴 的，如果僅 僅只是 作為實驗觀賞 來制作使用 的話 ，制作 出來的成本是相當高的。 從方案 二 來講 ，主要區(qū)別 就是用普通電機來取代方案一中的 步進電機。 成本 比較 低 ，方便 易實現(xiàn) ，降低了設計成本。 供電方案選擇 高速供轉動的主板供電有 3 種方 案 方案一： 直接 把 電池裝在主板上隨主板轉動， 用電池 直接 給主板供電， 這樣 成本低 ， 但是 壽命短， 而且嚴重 影響 電機的 轉速 和穩(wěn)定 。 方案三： 用無線輸電的方法，無 任何 觸點， 所以避免了使用電刷的更換問題，而且這樣的制作 壽命 很長 。這樣會不但影響到顯示屏的顯示 ，而且會是整個旋轉顯示器硬件損壞，甚至誤傷人員。 對于方案二是采用電刷的方法，這個其實在很多供電場合有用到，但是電刷在旋轉過程中與導電層有高速劇烈的摩擦，時間久了會摩擦受損，這樣會照成接北京理工大學珠海學院 2021屆本科生畢業(yè)設計 8 觸不良現(xiàn)象，從而影響了供電的穩(wěn)定，而且一旦受損就需要更換新的導電層，這對于一個設計來說成本過于高昂。 方案三中采用的是無線供電。所以最終決定采用無線供電的方法給旋轉顯示屏供電。 如今單片機已經存在于我們生活中的每一個角落。 STC12C2052 的芯片管腳圖如圖 所示。 2. RxD/:串口數(shù)據(jù)輸入端 I/O 口接口。 4. XLAT1:內部時鐘電路反響放大電路輸入端。 6. INTO/:外部中斷 0I/O 口。 8. ECI/TO/:PCA 計數(shù)器外部時鐘輸入腳 /定時器和計數(shù)器 0 外部時鐘輸入 I/O口。 10. GND:地。 13. :標準 I/O 口 /AD 轉換通道 1/定時器，記數(shù)器時鐘輸出口。該原理圖中加入了電解電容 C1 濾波電路，以確保輸入單片機的電流為直流。其中由于該單片機的 I/O口不夠，不足以控制 16 個 LED 燈的顯示，所以采用了兩個移位寄存器 74HC595，運用其串行輸入并行輸出的特點來擴展單片機的 I/O 口，以達到控制 16 個 LED燈亮滅的操作。北京理工大學珠海學院 2021屆本科生畢業(yè)設計 12 4 系統(tǒng)軟件的設計 軟件設計流程圖 該程序的軟件設計流程圖如圖 所示 圖 軟件設計流程圖 程序開始運行時，首先是對單片機 I/O 口、寄存器進行初始化操作，主要是紅外接收器是否有數(shù)據(jù) 讀取存儲區(qū)數(shù)據(jù) 將數(shù)據(jù)轉換為點陣 存入顯示緩沖區(qū) 送顯示 送數(shù)據(jù)計數(shù)器加 1 Y N 內容是否完全顯示完畢 送數(shù)據(jù)計數(shù)器清零 開始 初始化 Y N 北京理工大學珠海學院 2021屆本科生畢業(yè)設計 13 為了讓程序按照預先設定好的初始值運行