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时间:2019-08-06
《2012年浙江省电子设计竞赛 专科组 旋转LED灯论文》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、线阵LED图文显示装置(H题)摘要:随着电子工业的发展,电子元器件急剧增加,LED灯显示屏的显示效果的设计也是日新月异。然而绝大多数显示屏都是由无数个LED组成的点阵集合,优点是能很好的显示出所要表达的效果,但缺点是需要大量的LED灯。本系统设计的线阵LED显示装置是由16只LED灯组成,是以ATMEGA16单片机和光敏电阻件作为核心。通过光敏传感器对外界光线进行采样,然后将数据送到单片机进行计算处理,已达到实时调节16只LED灯亮度的问题。通过对单片机的编程,经过硬件系统对灯的亮灭进行处理,然后调节直
2、流电机的转速,使直流电机到达一个合适的速度,与各个LED灯的亮灭时间相配合,能够显示“TI杯”字样和指针式秒表等图文效果。通过实际的观察和检测,图形显示稳定,无漂移。关键字:Atmega16单片机;LED灯;光敏电阻;直流电机71.系统总体概况该系统为线阵LED图文显示装置,装置实物如图1所示。在圆盘上安装由16只发光二极管构成的LED灯线阵,直流电机带动圆盘高速旋转的同时,通过单片机控制电路控制各灯在不同的时间,不同的位置的点亮情况,立即人眼的视觉暂留效应,即可显示各种不同的图形和文字(由一个按键可以
3、实现各种图文显示的切换)。图1线阵LED图文显示装置该装置系统构成框图如图2和图3所示。系统主要由LED线阵显示和直流电机控制两部分组成。LED线阵显示部分主要由AVR单片机最小系统、LED线阵、电机测速、环境亮度检测、按键以及电池等组成。直流电机控制部分主要由51单片机最小系统、电机调速、电机测速以及电机速度LCD显示等组成。图2LED线阵显示部分图3电机控制部分2.方案选择与论证2.1控制系统的选择方案方案一:采用由普通的51单片机构成的控制系统,普通51单片机由于是课堂学习的范本,容易掌握,期间价
4、格便宜,但是普通51单片机内部资源比较少,如不包含ADC、DAC以及PWM控制等功能。方案二:采用AVR单片机构成的控制系统,如ATMEGA16单片机内部除了包含普通51单片机基本功能之外,还包含了ADC以及PWM控制功能,但是该类单片机学习上不容易掌握,应用上比较困难,而且价格偏贵一些。通过比较方案一和方案二,7由于LED线阵显示部分是安装在高速旋转的圆盘上,为了能稳定旋转,需要在能达到规定功能的情况下,控制电路越简单越好,故需要采用方案二中的AVR单片机(实际选择ATMEGA16型号)构成的控制系统
5、。而电机控制部分由于实现功能比较单一,则选择了普通51单片机(实际选择AT89S52型号)构成的控制系统。2.2电机选择方案方案一:采用步进电机,步进电机具有精确定位,速度易控制,但速度较低,不能使旋转Led灯达到要显示的正常速度。方案二:采用直流电机,速度易控制,转速高,价格低廉,只需调节电机的输入电压,即可调整其速度达到一个合适的速度。通过比较两方案,本设计采用直流电机作为动力装置。2.3电源选择方案方案一:锂电池小巧轻便,容量较大能够对其多次充电,提高电路的可靠性,续航能力较长,且比较容易固定在电
6、路板上,降低电路板在旋转时的离心力。方案二:干电池是一次性电池,使用到一定程度,其寿命会大大降低,降低了电路的可靠性,且在本系统中不易固定。综上所述,为提高电路的可靠性和易于固定,故选用方案一,用锂电池作为主电路的供电电源。3.系统设计3.1系统设计基本原理该线阵LED图文显示的效果是基于人的视觉暂留效应,该效应是指光像在人的视网膜上停留一段时间,即使景物从视野中消失,光像也不会马上消逝,暂留时间约为0.05s到0.2s。当闪烁频率大约为24Hz的时候,在人看起来就是连续活动的图像了。视觉暂留效应可以说
7、是静态图像和运动图像显示的视觉生理基础,当光源是以脉冲式发光时(间隔很小时),人看上去会感觉它是一直发光的,是平均的亮度。本系统是利用视觉暂留原理来实现字符或图像的显示.把16个LED并排成一列,图型分解为16*n列的点阵式,通过单片机编程把每一列的开关量数据按顺序送给LED线阵,通过电机的高速转动带动LED旋转,每一圈就重新刷新要显示的内容,这样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。3.2系统硬件部分设计3.2.1LED灯显示单元电路设计该单元电路如图4所示。采用ATM
8、EGA16单片机PWM控制功能控制三极管来实现LED的亮度,同时利用IO口输出低电平来点亮LED,输出高电平熄灭LED,因为16只LED灯采用共阳极接法灯。73.2.2LED亮度控制单元电路设计该单元电路如图5所示。该TL431是一是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref(2.5V)到36V范围内的任何值。利用光敏电阻作为其中的一个分压电阻,在外界亮度变化时,光敏电阻上的电压发生变化,
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