基于步进电机和无线供电技术的旋转led显示屏设计

《基于步进电机和无线供电技术的旋转led显示屏设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、基于步进电机和无线供电技术的旋转LED显示屏申星杰吉林师范大学物理学院2008级3班0808333指导教师：张勇（讲师）摘要:介绍了LED显示屏的设计思想，提出了其硬件组成以及对部分单元进行了电路设计．并给出了软件的控制程序流程，最后分析了设计过程中需要注意的一些关键问题。关键词：步进电机；无线供电技术；LED显示屏；89C51单片机RotatingLEDDisplayScreenBasedonSteppingofMotoandWirelesspowertechnologyShenXingjie,JilinNormalUniver

2、sity,CollegeofPhysics,Class3Grade2008，0808333Instructor:ZhangYong(Lecturer)Abstract:ThepaperpresentsthedesignthoughtofLEDdisplayscreen,putsforwarditshardwarestructure,simultaneouslyglvesoutthecurcuitdesignofcertainunits.Thenthepaperproposestheprocessofcontrolprograms,

3、finallyanalyzessomeproblemswhichcouldbepaidattentiontowhiledesigningLEDdisplayscreen.Keywords:steppingmotor;Wirelesspowertechnology;LEDdisplayscreen;89C51microcontroller;一、引言旋转LED是利用人眼的视觉暂留效应，通过同步精确控制旋转体的速度和旋转体上的发光二极管的点亮状态来实现在360度全方位范围内都能看到显示内容。与LED平板显示屏相比旋转LED显示屏具有成本

4、低，可视范围大的特点，是LED显示屏的一个新的发展方向，但LED显示屏在高速旋转时因转速不稳定和旋转体过重而造成抖动现象和主板平衡性差的问题，影响图像显示质量。从两个方面着手解决上述问题。第一个方面是采用步进电机细分技术，由于步进电机具有抗干扰能力强，控制简单，步矩误差不会长期积累等特点，从而大大增强了旋转稳定性和精确性，。第二个方面是采用无线供电技术，利用电磁感应原理，用磁线圈对主板进行供电，结构简单，对主板不会造成损耗。二、总体结构旋转LED显示屏主要由供电装置，驱动装置，LED显示屏及其控制，远程遥控装置构成图1总体结构图三

5、、硬件设计1电源任何电路都离不开电源部分，提供稳定、持续的输出电压是保证电路正常工作的关键。利用电网提供的交流电源，经过整流、滤波、稳压，可得稳定的输出电压。图2直流稳压电源的组成框图220V交流电压经过变压器输出为9V交流电压，再经过桥式整流成为单向脉冲电压，再经过滤波电路成为比较平稳的直流电压，最后通过7805稳压成输出稳定的5V直流电，向驱动装置、控制装置和显示装置供电。7805的引脚图如图3所示图37805的引脚图主要参数：输入输出最小的电压差：2V最大输出电流：2.2A。输出电压偏差：典型=6V；最低=5.75V；最高=

6、6.25V。工作温度范围：0~70℃2驱动装置实现旋转显示屏设计关键在于如何保证在转动过程中LED的位置与点亮状态始终同步，用电机驱动显示屏以角速度ω匀速旋转，用单片机以△t的时间间隔定时改变LED的点亮状来实现上述目的。用单片机控制LED的点亮状态的精度是很高的，但是普通电机的转动角速度不会绝对保持恒定状态，不能保证LED在经过某一位置时其点亮情况完全相同，即使是电机的微小波动也会造成图像的失真和抖动现象。针对上述问题，中南大学的邓宏贵等人提出利用步进电机细分驱动技术精确控制LED显示屏的旋转角速度，可以解决上述问题。步进电机是

7、将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。显示屏转过的角度始终为步距角，而与ω无关，因此，图像就不会再因旋转角速度的变化而产生失真，并且步进电机不会产生积累误差

8、[2]。其基本结构如图4所示。图4驱动装置其中设大齿轮半径为，旋转角速度为，小齿轮的半径为，旋转角速度为，显示屏半径为L，步进电机每步进一次LED水平移动的距离∆x，电机步距角为，这时显示屏转过的角度为，则他们之间存在如下的关系。=(1)为使LED