王紅超

（廈門海洋職業(yè)技術學院機電系，福建 廈門，361000）

1 旋轉(zhuǎn)LED的原理

旋轉(zhuǎn)LED一般只有一排（或一列）發(fā)光LED，通過電機帶動這些LED旋轉(zhuǎn)起來，每次轉(zhuǎn)到同一個的位置時讓同樣的燈亮，如果旋轉(zhuǎn)的速度足夠快，每秒鐘能重復25次以上（每個人都存在一些差異，此值會略有不同），因為人眼的“視覺暫留”作用，看起來好像整個一圈的圖案都穩(wěn)定的顯示在空中。圖1是旋轉(zhuǎn)LED顯示出固定的數(shù)字3的示意圖[1]。如果這些發(fā)光LED每旋轉(zhuǎn)n圈后有規(guī)律的變化，那么顯示出來的圖案也會有規(guī)律的變化。

圖1 旋轉(zhuǎn)LED顯示原理

圖2 一個旋轉(zhuǎn)LED靜止時的狀態(tài)和轉(zhuǎn)動后顯示的圖案（圖片來源于網(wǎng)絡）

2 設計與制作旋轉(zhuǎn)LED中的難點

通常的旋轉(zhuǎn)LED會包含十幾至幾十個發(fā)光LED，其中設計與制作的難點主要在兩個部分。

2.1 如何給旋轉(zhuǎn)部分供電

旋轉(zhuǎn)LED的主板固定在電機的轉(zhuǎn)子上，工作時是在高速旋轉(zhuǎn)的，不能用通常的兩根電源線給主板供電。目前常用的供電方式有：電刷供電、無線供電、改造電機等。改造電機這種方法需要制作者有較高的動手能力和比較精密的加工設備。比較適合廠家生產(chǎn)，不推薦個人使用。電刷供電是最簡單的一種方式，手工制作容易，而且供電效率高，但存在機械磨損。對于小型的旋轉(zhuǎn)LED，消耗的電能比較小，可以采用無線供電的方法。這種方法效率不高，但是外觀會比較好看，也比較容易實現(xiàn)。無線輸電的原理類似變壓器，但是磁路不是通過硅鋼片閉合的，而是通過空氣。圖3左邊所示是一種無線輸電的初級線圈，右圖是次級線圈[2]。小型旋轉(zhuǎn)LED一般是直流電供電，為了進行無線輸電，必須把電源提供的直流電轉(zhuǎn)換成初級線圈里的交流電，圖4是其中一種簡單的把直流電轉(zhuǎn)換成交流電的原理圖[2]。次級線圈感應出跟初級線圈同頻率的交流電，為了給電路板上的單片機和LED等器件供電，需要對其進行整流、濾波和穩(wěn)壓，如圖5所示[2]。

圖3 固定在底座上的初級線圈和固定在電路板上的次級線圈

圖4 無線輸電小板電路圖

圖4所示的自激振蕩電路剛上電時，三極管Q1的基極電壓是低電平，Q1截止，Q2的基極電壓為高電平，Q2也截止。直流電源通過R1、R3對電容C2充電，當C2兩端的電壓充到一定程度，使Q1基極電壓為高電平，Q1飽和導通，Q2基極電壓變成低電平，Q2也導通，有電流流過初級線圈L1。Q2導通后，C2通過R1、R3放電，放電到一定程度，Q1基極電壓變成低電平，Q1截止，Q2基極電壓變成高電平，Q2也截止，電流無法流過初級線圈L1。然后直流電源又通過R1、R3對電容C2充電，如此反復通過功率三極管Q2的導通和截止把5V直流電變換成流過初級線圈L1的交流電。

圖5 一種無線輸電旋轉(zhuǎn)LED主板電路圖

2.2 在旋轉(zhuǎn)的過程中如何確定發(fā)光LED的位置

比較精確的辦法是使用旋轉(zhuǎn)位置編碼器，適合對畫面品質(zhì)要求較高的場合。如果要求不高可以采用如下簡單的辦法：LED燈每旋轉(zhuǎn)一圈確定一個起始點，后續(xù)各點采用一個固定的延時實現(xiàn)。確定一個起始點的簡單辦法如圖6所示，可以在底座上固定一個磁鋼，電路板上的霍爾元件在旋轉(zhuǎn)到磁鋼上面時會輸出不同的電平值；也可以采用光電對管或干簧管等來確定起始點。

圖6 確定旋轉(zhuǎn)LED的起始點（圖片來源于網(wǎng)絡）

3 程序設計

單片機系統(tǒng)的程序代碼跟硬件密切相關，采用圖5所示的電路圖制作的旋轉(zhuǎn)LED，單片機采用普通的51單片機，給出顯示一個“廈”字的簡單程序，以便初學者理解及在此基礎上編寫更復雜的程序使用。

#include"REG51.H"

#define uchar unsigned char

#define uintunsigned int//宏定義

sbit KEY=P3^2;//紅外檢測起點

今年HK IWSC頒發(fā)了多個獎項給屬于冷涼氣候葡萄酒產(chǎn)區(qū)，成績斐然，其于亞洲的受歡迎程度可見一斑。特別是來自新西蘭的葡萄酒，近年來在中國內(nèi)地的進口量、額和均價都在持續(xù)上漲。從今年公布的2017年進口數(shù)據(jù)可以看出，新西蘭的對華出口總額增長超過30%，出口量達到十年前的10倍。

uchar code zimo[] ={0xFF,0xBF,0xFF,0xCF,

0x00,0xF0,0xFA,0x7F,0x0A,0x76,0xAA,0xB8,0xA2,0xA 2,0xAA,0xDA,0xAA,0xDA,0xAA,0xAA,0xAA,0xB2,0x0A,0x3A,0xFA,0xBF,0xFE,0xBF,0xFF,0xFF,0xFF,0xF F};//pctolcd2002取模軟件設置：陽碼 逐列 順向取模/*"廈",0*/

void DelayUs(uint N)/*****延時子程序12M晶振*****/

{

uint x;

for(x=0;x<=N;x++);

}

void main(void)/*****主函數(shù)*****/

{

while(1)//主程序中只檢測按鍵

{

if(KEY==0)//紅外接收管 判斷起始位

{

for(i=0;i<16;i++)//每轉(zhuǎn)一圈 前進一列

{

P2=zimo[i*2] ;//送數(shù)據(jù)低位顯示

P0=zimo[i*2+1] ;//送數(shù)據(jù)高位顯示

DelayUs(30);//延時讓LED亮起來 每列延時的時間

P2=0XFF;

P0=0XFF;

DelayUs(2);}}}}

4 結論

興趣是最好的老師，旋轉(zhuǎn)LED炫酷、好玩，非常適合單片機和電子制作初學者制作和學習使用，可以鍛煉他們的動手能力，又可以通過編程訓練邏輯思維能力。

[1] 張瑞春.旋轉(zhuǎn)柱式顯示屏的原理與設計[J] .2006，22，（13）.

[2] DIY視界.十字旋轉(zhuǎn)LED制作說明 [EB/OL] .[2014-12-10] .http://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.9.tS5URw&id=205 98783096&ns=1&abbucket=2#detail