馮洋

【摘 要】設計了一個基于單片機控制的旋轉LED顯示屏。顯示屏在直流電機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，該顯示屏具有運行可靠、節(jié)能、成本低、使用方便的特點。

【關鍵詞】單片機;顯示屏;紅外遙控;紅外對管

中圖分類號： TP368.1文獻標識碼： 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顯示屏被廣泛應用于各大領域作為顯示終端。正是由于LED燈具有輕巧、亮度高、低熱量、環(huán)保、壽命長、堅固耐用等特點使得LED顯示屏在當下收到市場的青睞[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LED顯示屏，它應用人體“視覺暫留”的原理，可360度全方位觀看，不僅擴大了視覺范圍，而且其結構更加簡單，體積較小便于運輸，價格低廉，使用方便，適合各種空間的應用。本文利用單片機控制實現(xiàn)了一個旋轉LED顯示屏設計，可以通過紅外遙控控制文字、時間及日期的顯示等，實現(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)方案設計

本設計以單片機為核心實現(xiàn)的立體柱式旋轉LED顯示屏主要由電源模塊、單片機模塊、紅外控制模塊、定位模塊、時鐘模塊、顯示模塊構成。整個運行系統(tǒng)以單片機為核心，電源保持電機的正常轉動以帶動顯示屏的運轉，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，由單片機完成最終控制;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時間日期的顯示;顯示模塊由單片機控制顯示各項內(nèi)容。此系統(tǒng)的總體設計框圖如圖1所示，采用STC12C5A32S2作為本設計的主控芯片。

圖1 總體設計框圖

2 硬件系統(tǒng)的設計

2.1 電源模塊設計

本設計中的電源模塊主要給單片機及顯示板供電?？紤]系統(tǒng)實用性，電源模塊的設計采用無線供電方式。整個電源模塊由直流電源、直流轉交流電路、初級感應線圈、次級感應線圈以及電機構成。首先電機接直流電后高速轉動帶動顯示主板旋轉。接著電流經(jīng)過自激振蕩電路將直流電轉變成交流電，電機高速旋轉時利用電磁感應原理經(jīng)過初、次級感應線圈后，通過整流濾波形成穩(wěn)定的直流電給單片機及顯示主板供電，保持系統(tǒng)的正常運行[3-5]。

其自激振蕩電路圖如圖2所示。

圖2 自激振蕩電路圖

次級線圈在電機的帶動下高速旋轉，切割磁感線，利用電磁感應的原理得到交流電。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，為單片機及顯示屏提供穩(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 紅外控制模塊設計

本設計采用紅外遙控的方法控制顯示屏旋轉時各項功能的運行，主要由遙控器和紅外一體接收管組成。控制時遙控器發(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，單片機收到信號就激發(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 顯示模塊設計

LED顯示屏作為本設計的顯示終端，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，電路中的每個LED燈都是由單片機獨立控制顯示的，D0是電源指示燈（不可控）。通過單片機控制顯示屏何時點亮或熄滅，這樣在電機保持穩(wěn)定的速度轉動時，帶動顯示主板旋轉，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計

本設計采用紅外對管控制系統(tǒng)轉動位置的定位，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)射管通過測定電機的轉速向紅外接收管發(fā)送信號，單片機接收到紅外接收管的信號開始逐列掃描，電路簡單實用。時鐘模塊采用DS1302時鐘芯片來實現(xiàn)時鐘功能，它是一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路。采用主電源/后備電源雙電源引腳，因此在整個系統(tǒng)停止運行的狀態(tài)下后備電源也能時時鐘保持連續(xù)運行，當再次重啟系統(tǒng)時不必在進行校時操作。定位模塊和時鐘模塊具體電路略。

3 系統(tǒng)的軟件設計

基于單片機的旋轉LED顯示屏控制系統(tǒng)設計是以單片機為核心的運行系統(tǒng)，系統(tǒng)的軟件設計采用模塊化的設計方法。程序開始運行時，首先對系統(tǒng)的各個模塊進行初始化操作。初始化完成后，通過向上位機發(fā)送顯示信息，單片機接收上位機處理生成的顯示數(shù)據(jù)。單片機讀取數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)送入存儲區(qū)，由單片機接收紅外信號并進行解碼，解碼完成后控制顯示屏更新相關內(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。軟件總體設計流程圖如圖5所示。

圖5 軟件總體流程圖

4 結論

本設計通過以單片機為核心，結合時鐘、定位、顯示、紅外遙控及供電模塊共同構成旋轉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)調進行促進系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行。該設計在運行時，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LED顯示屏制作簡單且成本較低，性能穩(wěn)定，環(huán)境適應力強，能耗低，具有較大的市場價值。

【參考文獻】

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

[2]關積珍.LED顯示屏發(fā)展狀況及趨勢[J].世界產(chǎn)品與技術，2000（2）：21-22.

[3]張鑫，郭洪巖.基于單片機的旋轉LED顯示屏設計[J].大學物理實驗，2014（6）：24-26.

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

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

[6]王夢蛟.學習型紅外遙控裝置的研究與設計[J].國外電子元器件，2008，（11）：59-60.

[7]李金榮.基于51單片機點陣顯示屏系統(tǒng)設計[D].黑龍江：佳木斯大學，2012.6-7.