线阵led图文显示装置

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1、线阵LED图文显示装置(H题)摘要:本系统是把16个超高亮度的LED并排成一列，通过单片机编程把数据按顺序送给线阵LED，通过电机带动LED高速旋转，由于人眼的视觉暂留效应，使人看到的显示内容效果跟平面连续显示效果一样。本系统以STC12C5A32AD为核心，用光敏电阻检测环境亮度，并用PWM对显示电压进行控制实现亮度自动调节；利用光电反射进行基准位置检测；利用电感互感原理实现旋转主控板对电机的启动、停止控制。经测试，系统能显示大小变化的同心圆、显示“TI杯”字符，显示“秒针”图像，看到的显示内容效果跟平

2、面连续显示效果一样，效果良好。关键字：线阵LED图文显示电机旋转111.硬件方案论证与比较1.1基准位置检测方案为了能稳定显示字符或图像，必须设置发送数据基准点（一般采用标志杆），以保证每次字符或图形显示在固定位置，因此需要对标志杆进行检测，检测的方案有以下三种：方案一：采用霍尔传感器进行检测，在标志杆上装一块小磁铁，在控制板上安装霍尔传感器，当控制板旋转时，板上的霍尔传感器会周期性地“经过”磁铁，从而可以检测到标志杆。方案二：采用光电检测方法，在标志杆上安装红外发射LED，在控制板上安装红外接收LED，

3、当控制板旋转时，红外接收LED可以接收到来自标志杆上的红外光，从而检测到基准点。方案三：也是采用光电检测的方法，区别是在控制板上安装红外发射、接收组件，当红外收、发组件经过标志杆时，控制板上发射的红外光会被标志杆反射回来，从而能够检测到标志杆。上述三种方案中，可靠性都差不多，但方案三最简单，本次设计选择方案三。1.2环境光亮度检测方案本次设计没有定量的环境亮度检测要求，因此采用常用的光敏电阻构成亮度检测电路，用单片机的A/D采样进行相应的处理。1.3电机控制方案本系统中，需要用控制板对电机实现控制启动、停

4、止的控制。在结构上，控制板在上面，电机在下面，两者独立供电，且控制板是旋转的，而电机是固定的，如何实现旋转的控制板对固定的电机的控制呢？有以下三种方案：方案一：在控制板的PCB板上设计类似万用表中敷铜环，用弹性金属片与敷铜环接触，两者间既可以较好导电，又可以相对转动，从而实现上下之间的信号或电源传递。这种方法对结构要求较高，即要接触良好，又有转动灵活，尤其在设备和材料限制情况下制作难度比较大。方案二：利用上下之间的信号无线传输，也就是控制板上和电机控制板上分别安装CPU和无线通信模块，控制板通过无线方式对

5、电机进行控制。这一方法理论上固然可行，但系统采用两套CPU板和通信模块，显得较复杂。方案三：利用互感原理实现控制，控制板通过三极管驱动一组线圈，另外一组直径稍大的线圈套在此线圈外面，并连接到电机控制板，这样两者可以相对转动，同时可以传输信号，从而实现上面旋转的控制板对下面电机的控制。上述三种方案中，方案三简单、实用，本次设计采用方案三。111.4CPU电路方案选择本系统涉及光亮度检测和LED亮度自动调节，因此需要用到A/D和PWM，其它无特别要求，根据现有条件，我们选用内置A/D和PWM的STC12C5A

6、32AD芯片。　1.5系统组成总体框图根据系统功能要求，本系统由以下电路组成：CPU电路、环境亮度检测电路、基准点检测电路、功能切换开关、线阵LED驱动、电机控制电路。系统总体框图如图1-1所示。切换开关基准点检测电机控制信号发送线阵LED驱动环境亮度检测电路CPU电路直流电机电机控制单片机STC89C2LED显示图1-1系统总体框图2.分析与计算2.1线状点阵LED驱动参数分析与计算在硬件结构上，我们采用每个I/O口驱动一个LED的方法，因此对于LED驱动实际就是I/O外接限流电阻和LED。由于LED的

7、压降为1.9V左右，LED的电流取10mA.,根据计算，限流电阻为300欧姆。2.2线阵LED运动的显示原理及参数计算根据题目要求，线阵LED要达到的效果为同心圆、“TI杯”和秒针三种，下面分别分析三种情况下的实现原理。1）变化的同心圆的实现同心圆的实现比较简单，实质上就是将线阵LED流水灯进行旋转，因此程序上只要实现16个LED的流水灯效果和电机的转动即可，LED的流水的时间间隔为0.3S左右，用单片机定时器产生0.3秒即可。2）文字的显示这里涉及两个问题，第一是显示的内容，第二是显示的位置。显示的内容

8、我们可以参照点阵液晶的字符显示原理，将要显示的文字用字模软件生成字模信息，并存放在CPU中，需要显示时直接从CPU中取出对应的字段信息即可。显示的位置则是根据标志杆提供的信号，将两次经过标志杆的时间用定时器记录，设为T，则可以得到每1°对应的时间t：11这样我们可以将显示字符固定在需要显示的位置（度数）上了。比如我们每次从标杆开始延时30xt开始送第一批数据（以后每隔一定时间依次送其它数据），则显示的第一个字符位置每次都是从3