基于单片机及 POV -LED技术的旋转LED显示系统设计
摘要：产品销售离不开信息的传递，广告就是一种实现方式。在社会发展层次中，LED点阵显示器适用于理发店广告牌、户外公告牌、市中心公告牌等场合。从课本上我们可知，LED是由发光二极管构成，广告显示中显示文字和图像无法使用完全部的LED，因此会造成资源浪费。旋转LED显示系统，基于单片机技术，通过电机实现一维发光二极管排转动，通过二维空间以使图像可见。当一维发光二极管排处于飞快旋转状态中，改变LED灯亮暗阵型，就实现显示不同图形和字符的效果。在当下科技飞速发展的时代，我们可以使用这种POV技术，来替代现在的城市里的点阵LED显示屏广告。旋转的LED灯是一种艺术品，同时也能作为广告的宣传工具。
关键词：LED显示；POV技术;单片机
Based on Microcontroller Unit rotating LED display system
Abstract: Product sales is inseparable from the transmission of information, advertising is a way to achieve. At the level of social development, LED dot matrix displays are suitable for barbershop billboards, outdoor bulletin boards, downtown bulletin boards and other occasions. As we know from the textbook, LED is made up of light-emitting diodes, and the text and image displayed in the advertisement display cannot use the LED completely,which will cause a short of things. The fundamental LED show system, based on the single-chip technology, drives the one-dimensional LED line through the high-speed motor, and makes the two-dimensional display visible through the two-dimensional space. When the one-dimensional LED display line is in the state of high-speed rotation, the LED light and dark array is changed to achieve the effect of displaying different graphics and characters. In the era of rapid development of science and technology, we can use this POV technology to replace the dot matrix LED display advertising in cities. The rotating LED light is a work of art that also serves as an advertising tool.
Key words: LED display; POV technology; Single chip microcomputer
目录
一、 绪论 4
1.1选题的背景和意义 4
1.2国内外研究发展及现状 4
1.3技术特点分析 5
1.3.1发光二极管 5
1.3.2 POV -LED技术 6
1.3.3 单片机技术 6
1.4可行性分析 7
二、 旋转LED显示系统设计的总体方案 7
2.1系统结构 7
2.2工作原理 8
2.2.1电源部分 8
2.2.2红外遥控电路 8
2.2.3无线供电电路 8
2.2.4 时钟电路 9
2.2.5 电机驱动 9
2.2.6 显示模块 10
三、 旋转LED显示系统硬件电路设计 11
3.1旋转LED灯控制芯片的选型 11
3.2旋转LED阵列电路设计 15
3.2.1旋转LED阵列显示的工作原理 15
3.2.2旋转LED阵列显示的结构框图 16
3.2.3传感器电路图设计及PCB设计 17
3.3 MCU控制器的选型 18
3.3.1 方案一：STC89C51控制器 18
3.3.2 方案二：STM32控制器 21
3.3.3 方案三：Ruff控制器 30
3.4 单片机与LED显示电路设计 39
3.5 电源电路设计 40
四、 软件系统设计 40
4.1 系统流程图 40
4.1.1旋转LED显示程序主程序流程图 40
4.1.2上位机取码程序流程图 41
六、总结与展望 42
一、绪论
1.1选题的背景和意义
当今我们正处于社会科技技术不断进步的时期，单片机技术发展也取得了令人瞩目的成就。尤其是这些年来，单片机技术的迅猛发展，逐渐渗入农业、工业等传统行业，融合提升为传统行业注入新科技的血液，促进了社会地不断发展。传统广告行业，在单片机的加入下，也焕发了新气象，单片机通过控制点阵LED显示，实现了显示的新局面，广泛应用于广场大屏幕显示器、公交站、户外广告牌等场合。但是LED显示屏无法使用全部发光二极管资源，导致资源浪费。基于单片机技术的旋转LED显示系统，利用单片机控制电机实现LED灯板飞速转动，配合LED亮暗矩阵，在人眼留下视觉残影，可以完成不同字符和图形的显示，大大减少了LED点阵浪费的现象。
旋转LED灯板是现实生活中很常见的显示屏，我们经常可以在广场、银行、学校通告屏处见到，全方位的可视角度使之非常适合广泛应用。但是旋转LED显示屏还存在显示 亮度不够的问题，如果能解决这些问题，便可应用于室外，像些广告塔、楼顶等场合。旋转LED显示屏拥有很强的市场开发潜力是一个新品种。这类显示屏如果技术再进一步地提升，解决视频数据的传输，完善控制电路的视频显示，就可以做出旋转式视频显示屏，可以进一步扩展购买显示屏的市场。
通过该课题的研究与学习，可以让我熟练掌握LED基本显示原理与设计技巧，比较深入了解显示屏这个行业，丰富自己的知识体系为今后职业发展奠定基础。同时单片机作为计算机的一个很有学习价值的部分，随着人们对于嵌入式系统的需求不断上升，发展越来越迅速。作为一名物联网专业的学生，要实现万物互联的梦想，学习单片机是比不可少的，通过本次课题更能加深对于单片机知识的学习和运用。
1.2国内外研究发展及现状
发光二极管(LED)是过去几十年里在全球迅速发展起来的一种新型显示方式。它随着加工单晶硅技术的提升、P-N结形成工艺的发展，以及LED显示屏发光强度、发光波长等性能的优化，得以迅速进入量产化和工业化。同时LED技术日益成熟，发光二极管的发光距离和色彩性能方面显著提高形成LED显示屏。LED显示屏使用特殊材质可以创作出出大量不同的LED像素点，通过发光二极管点阵分布排列完成显示效果。凭借其显示效果好、使用时间长、使用人群多、物美价廉等特点，在近来几十年中，被广泛运用于手机显示器、室外广告屏、银行显示牌等地方。
我国LED显示屏拥有四个不同的时期：第一时期是采用红绿双基色的LED显示屏，那个时期LED受材料性能影响，未能大量投入给用户使用。第二时期是起始采用16级灰和64级灰的LED显示屏，随着动态显示技术和材料性能的发展以及蓝色LED晶片使用取得了重大突破，我国进入了全彩色LED显示屏时期。第三时期采用2种级别灰度的双基色LED显示屏，同时国内工业化集成电路芯片研制形势良好，LED显示屏发展迅速。第四时期采用三原色的全彩色显示屏，由于显示色彩分明，分辨率高，得以广泛运用。在工艺上，我国LED显示屏与时俱进，但还是存在差距，主要差距在于以下两个方面：单点颜色确认和结构工艺。
1.3技术特点分析
1.3.1发光二极管
LED发光二极管外部由黄豆大小般的灯珠，环氧树脂透镜组成，内部含有正极引线、负极引线和发射光。仔细观察LED内部的灯珠，会看到长1.5MM宽2.7MM大小的晶片。晶片核心部分包含三层，分别是最顶层的P型半导体、最末层的N型半导体及中间层的发光层。
从物理学角度来分析：当流入数量较少的载流子，正向移动的正电荷通过晶片将能量以光的形式释放出来，实现了电能到光能的转换。即大家所见的光。
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