线阵LED图文显示装置设计报告.doc

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1、线阵LED图文显示装置2012全国电子设计大赛线性LED图文显示装置（H题）【高职高专组】线阵LED图文显示装置摘要LED旋转显示器时基于视觉暂留原理，开发的一种旋转式LED显示屏。本设计基于STC12C5A60S2单片机，通过直流电机带动旋转，在具有一定转速地载体上安装16个LED发光器件，各LED发光管等间距排位一条直线，随着旋转速度的加快，不断扫描出预设的文字，图案等。使用一个霍尔传感器作为定位传感器，当旋转一周时，挡光板遮挡光源，光敏三极管的集电极输出高电平，当离开挡光板时，集电极再次输出低电平，从而给单片机一个下降沿的跳变型号，产生一个中断，从而更新显示。针对传统LED显示屏视

2、角单一、体积较大、需要的发光二极管数目较多等特点，利用电机带动LED显示阵列高速旋转实现环形显示，达到360全视角，在相同显示信息量上降低产品体积，减少对发光二极管的使用，设计一个可以经常方便变换内容、能够携带方便、信息容量大、价格低廉、结构简单的信息播放系统，即旋转LED显示屏实际制作的LED旋转显示屏技术参数的测试结果，以及实际的运行效果表明，本文设计和制作的旋转显示屏符合设计要求，具有一定的创新性和实际应用价值。线阵LED图文显示装置关键词：STC12C5A60S2单片机，视觉暂留，直流电机，旋转，一、任务要求1.基本要求（1）制作一个由16只LED构成的线状点阵及其控制电路，安装

3、于可旋转的平台上，在平台的中心设置一个按键，用于功能的切换，电机带动平台以合适速度旋转。（2）开机时装置完成显示自检，能对点阵中16只LED逐个点亮，每只LED显示时间约为1秒，此时平台不旋转。（3）通过按键切换，实现16个同心圆图形分别顺序（由大到小）和逆序（由小到大）显示，每个同心圆图形显示时间为0.3秒左右。LED显示亮度能依据环境亮度变化自动调节。2.发挥部分（1）通过按键切换，显示字符“TI杯”，要求字符显示稳定，无明显漂移。（2）通过按键切换，显示一个指针式秒表，该秒表以标志杆为起始标志，秒针随时间动态旋转，旋转一周的时长为60±1秒。二、总体方案设计1．系统分析本设计要求进

4、行旋转LED显示屏的研究和设计。系统以线阵LED图文显示装置STC12C5A60S2系列单片机作为核心控制器件，通过控制电机保持一定的速度稳定旋转，带动单排LED旋转，形成扫描显示屏；单片机根据LED旋转的速度，控制LED发光或熄灭，在视觉上形成平面图形点阵的显示效果。2．方案论证①系统供电方案选择方案一：采用电刷供电。即在电机的转轴上，手工增加一个电刷，通过电刷为系统供电。此方法能够让系统长期供电，但是由于增加了电刷，电机的摩擦增大，势必会使系统的功耗增加。故不采用此方法。方案二：采用固定电池供电。即在电路板是直接附带一个干电池，为系统供电。采用电池供电，使用时，将电池固定在轴心，既解

5、决旋转时因重力引起的重心不稳，同时也省去制作的时间。综合系统以及相关的要求我们选择方案二。②驱动电机模块方案一：采用步进电机。步进电机能够准确的定向，但是图像或者文字的分辨率受到步进电机的步进角度的限制。并且步进电机以及控制电路成本较高，并且需要单片机控制，占用CPU的资源。方案二：采用普通的直流电机。此方案，使用方便，成本较低，通过简单的改装，可以给系统供电。综合各方面考虑，为了节省成本，简单系统电路，以及更方便的为系统供电，使系统能够长期工作，故采用方案二。3.方案设计线阵LED图文显示装置本文的设计是以STC12C5A60S2为核心，利用霍尔传感器以及LED显示阵列搭建的点阵式旋转

6、LED屏系统。该系统主要由电机，控制电路，LED显示阵列三部分组成。电机的作用就是带动电路部分进行旋转，这个部分的关键就在于电机的转速要均匀，这样才能保证图像在水平方向不会被局部伸展或者压缩。为了使LED转速保持稳定，我们采用使用匀速的直流电机。LED整列是旋转屏的显示主体，为LED显示控制电路的作用是将存储在芯片内图像或符号，在旋转位置感应信号的同步下，根据旋转的位置按列扫描显示在LED阵列上。这部分是整个系统的核心。4．系统总体方框图5V电源9V电源直流电机单片机STC12C5A60S2LED显示开关霍尔传感器系统框图三、理论分析与计算1．线状点阵LED驱动参数分析与计算通常LED正

7、向导通的电压为2V左右。故其I=(VCC-2)/R20根据LED的驱动电流，通常为2mA~30mA。线阵LED图文显示装置选取高亮LED，取其电流为3mA，故取其限流电阻R20=1k。2．线阵LED运动参数分析与计算一直板子的长度，从而知道圆弧的宽度。可根据周期，以及霍尔传感器得到的信息，就可计算出LED运动的参数。3．显示亮度自动调节分析与计算采用串联型稳压电源类似的电路，1N4148的正向电压作为基准电源。VOUT=1.4×（R