一種新的LED旋轉(zhuǎn)顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

馮洋

【摘 要】設(shè)計(jì)了一個基于單片機(jī)控制的旋轉(zhuǎn)LED顯示屏。顯示屏在直流電機(jī)的帶動下利用視覺殘留原理顯示內(nèi)容，并采用無線供電的方式，利用電磁感應(yīng)原理給控制主板供電，并在系統(tǒng)裝有時鐘芯片，通過紅外遙控控制文字、時間及日期的顯示，實(shí)現(xiàn)了顯示屏以多樣化的方式顯示各種信息的功能。經(jīng)測試，該顯示屏具有運(yùn)行可靠、節(jié)能、成本低、使用方便的特點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī);顯示屏;紅外遙控;紅外對管

中圖分類號： TP368.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）31-0009-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.31.004

The Design and Realization of A New Control System of Rotating LED Display

FENG Yang

（School of Physics and Electronic Engineering，Weinan Normal University，Weinan Shaanxi 714000，China）

【Abstract】A rotary LED display based on single-chip control was designed.The display screen uses the principle of visual residue display driven by a DC motor，and using wireless power，using the principle of electromagnetic induction to supply power to the control board，and in the system is equipped with a clock chip，infrared remote control of text， time and date display，enables the display to display various information in a variety of ways.After testing，the display has the characteristics of reliable operation， energy saving，low cost and convenient use.

【Key words】Single chip microcomputer;Display screen;Infrared remote control;Infrared tube

隨著電子信息行業(yè)的迅速發(fā)展，LED顯示屏被廣泛應(yīng)用于各大領(lǐng)域作為顯示終端。正是由于LED燈具有輕巧、亮度高、低熱量、環(huán)保、壽命長、堅(jiān)固耐用等特點(diǎn)使得LED顯示屏在當(dāng)下收到市場的青睞[1-2]。對比傳統(tǒng)的LED顯示屏顯示視角極小，體積較大且搬運(yùn)不便，而且價格昂貴，使得LED顯示屏的廣泛推廣受到了很大的限制。而新型的立體柱式旋轉(zhuǎn)LED顯示屏，它應(yīng)用人體“視覺暫留”的原理，可360度全方位觀看，不僅擴(kuò)大了視覺范圍，而且其結(jié)構(gòu)更加簡單，體積較小便于運(yùn)輸，價格低廉，使用方便，適合各種空間的應(yīng)用。本文利用單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)了一個旋轉(zhuǎn)LED顯示屏設(shè)計(jì)，可以通過紅外遙控控制文字、時間及日期的顯示等，實(shí)現(xiàn)了顯示屏以多樣化的方式顯示各種信息的功能。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心實(shí)現(xiàn)的立體柱式旋轉(zhuǎn)LED顯示屏主要由電源模塊、單片機(jī)模塊、紅外控制模塊、定位模塊、時鐘模塊、顯示模塊構(gòu)成。整個運(yùn)行系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，電源保持電機(jī)的正常轉(zhuǎn)動以帶動顯示屏的運(yùn)轉(zhuǎn)，并采用無線發(fā)電的方式為顯示主板提供穩(wěn)定的電源;紅外控制模塊通過向紅外接收頭發(fā)送信號，由紅外接收頭接收信號，將信號發(fā)送給單片機(jī)，由單片機(jī)完成最終控制;定位模塊控制顯示屏顯示信息的起始;時鐘模塊控制顯示屏?xí)r間日期的顯示;顯示模塊由單片機(jī)控制顯示各項(xiàng)內(nèi)容。此系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示，采用STC12C5A32S2作為本設(shè)計(jì)的主控芯片。

圖1 總體設(shè)計(jì)框圖

2 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 電源模塊設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中的電源模塊主要給單片機(jī)及顯示板供電?？紤]系統(tǒng)實(shí)用性，電源模塊的設(shè)計(jì)采用無線供電方式。整個電源模塊由直流電源、直流轉(zhuǎn)交流電路、初級感應(yīng)線圈、次級感應(yīng)線圈以及電機(jī)構(gòu)成。首先電機(jī)接直流電后高速轉(zhuǎn)動帶動顯示主板旋轉(zhuǎn)。接著電流經(jīng)過自激振蕩電路將直流電轉(zhuǎn)變成交流電，電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時利用電磁感應(yīng)原理經(jīng)過初、次級感應(yīng)線圈后，通過整流濾波形成穩(wěn)定的直流電給單片機(jī)及顯示主板供電，保持系統(tǒng)的正常運(yùn)行[3-5]。

其自激振蕩電路圖如圖2所示。

圖2 自激振蕩電路圖

次級線圈在電機(jī)的帶動下高速旋轉(zhuǎn)，切割磁感線，利用電磁感應(yīng)的原理得到交流電。交流電經(jīng)過整流電路將交流變成單向脈沖直流電，在經(jīng)過電容濾波，濾波后的電流經(jīng)過穩(wěn)壓二極管，便得到了穩(wěn)定的直流電。圖中VCC連接至單片機(jī)，為單片機(jī)及顯示屏提供穩(wěn)定的電源。整流濾波電路圖如圖3所示。

圖3 整流濾波電路圖

2.2 紅外控制模塊設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用紅外遙控的方法控制顯示屏旋轉(zhuǎn)時各項(xiàng)功能的運(yùn)行，主要由遙控器和紅外一體接收管組成?？刂茣r遙控器發(fā)送紅外信號，一體化接收管接收到信號后，將信號發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)收到信號就激發(fā)外部中斷，由外部中斷控制完成各種功能[6]，具體電路略。

2.3 顯示模塊設(shè)計(jì)

LED顯示屏作為本設(shè)計(jì)的顯示終端，是非常重要的部分。它是由35顆LED燈和限流電阻焊接而成的T字形立體顯示主板。將顯示主板接入主控單片機(jī)，電路中的每個LED燈都是由單片機(jī)獨(dú)立控制顯示的，D0是電源指示燈（不可控）。通過單片機(jī)控制顯示屏何時點(diǎn)亮或熄滅，這樣在電機(jī)保持穩(wěn)定的速度轉(zhuǎn)動時，帶動顯示主板旋轉(zhuǎn)，形成連貫的圖像[7]。具體電路如圖4所示。

圖4 立體單排LED顯示屏電路圖

2.4 定位模塊和時鐘模塊設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用紅外對管控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)動位置的定位，由紅外發(fā)射二極管和紅外接收二極管組成定位模塊，紅外發(fā)射管通過測定電機(jī)的轉(zhuǎn)速向紅外接收管發(fā)送信號，單片機(jī)接收到紅外接收管的信號開始逐列掃描，電路簡單實(shí)用。時鐘模塊采用DS1302時鐘芯片來實(shí)現(xiàn)時鐘功能，它是一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時時鐘電路。采用主電源/后備電源雙電源引腳，因此在整個系統(tǒng)停止運(yùn)行的狀態(tài)下后備電源也能時時鐘保持連續(xù)運(yùn)行，當(dāng)再次重啟系統(tǒng)時不必在進(jìn)行校時操作。定位模塊和時鐘模塊具體電路略。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)LED顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是以單片機(jī)為核心的運(yùn)行系統(tǒng)，系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用模塊化的設(shè)計(jì)方法。程序開始運(yùn)行時，首先對系統(tǒng)的各個模塊進(jìn)行初始化操作。初始化完成后，通過向上位機(jī)發(fā)送顯示信息，單片機(jī)接收上位機(jī)處理生成的顯示數(shù)據(jù)。單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)送入存儲區(qū)，由單片機(jī)接收紅外信號并進(jìn)行解碼，解碼完成后控制顯示屏更新相關(guān)內(nèi)容，如果未接收到紅外信號，則繼續(xù)顯示上次顯示的內(nèi)容。軟件總體設(shè)計(jì)流程圖如圖5所示。

圖5 軟件總體流程圖

4 結(jié)論

本設(shè)計(jì)通過以單片機(jī)為核心，結(jié)合時鐘、定位、顯示、紅外遙控及供電模塊共同構(gòu)成旋轉(zhuǎn)LED顯示屏控制系統(tǒng)。采用無線供電的方式為系統(tǒng)供電，各個模塊協(xié)調(diào)進(jìn)行促進(jìn)系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。該設(shè)計(jì)在運(yùn)行時，能夠控制顯示數(shù)字、文字及動態(tài)時鐘，同時無線供電大大減少了對顯示主板的損耗，延長使用年限。從整體上看，該旋轉(zhuǎn)LED顯示屏制作簡單且成本較低，性能穩(wěn)定，環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)，能耗低，具有較大的市場價值。

【參考文獻(xiàn)】

[1]關(guān)積珍，陸家和.我國LED顯示屏技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展及展望[J].現(xiàn)代顯示，2000（18）：5-9.

[2]關(guān)積珍.LED顯示屏發(fā)展?fàn)顩r及趨勢[J].世界產(chǎn)品與技術(shù)，2000（2）：21-22.

[3]張鑫，郭洪巖.基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)LED顯示屏設(shè)計(jì)[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2014（6）：24-26.

[4]鄧亞峰.無線供電技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2013.179.

[5]侯清江.無線供電技術(shù)方案及應(yīng)用[J].光盤技術(shù)，2009（2），2-4.

[6]王夢蛟.學(xué)習(xí)型紅外遙控裝置的研究與設(shè)計(jì)[J].國外電子元器件，2008，（11）：59-60.

[7]李金榮.基于51單片機(jī)點(diǎn)陣顯示屏系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].黑龍江：佳木斯大學(xué)，2012.6-7.