基于嵌入式的LED顯示系統創新設計與實現

宿俊

摘 要：近年來，LED顯示系統在諸多領域得到了廣泛應用，尤其是在廣告行業，具有效果明顯、可隨意更改顯示內容等優點，使其逐漸代替了傳統的廣告指示牌。但LED顯示系統由多塊LED矩陣組成，其搭建成本較高，這阻礙了其推廣速度。通過采用動態LED顯示和人體視覺滯留效應，使基于嵌入式元件的單排LED顯示系統具備了多排LED的顯示效果。

關鍵詞：LED顯示系統；廣告行業；電路設計；MCU控制

中圖分類號：TN873 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）20-0129-02

1 系統設計

視覺滯留（Persistence of vision），是指當人眼看到的影像消失后，該影像仍能保留0.1～0.5 s。

該系統采用單排LED顯示，LED每次只能顯示1排字符，但利用電動機使LED顯示器轉動后，LED顯示器會出現一個圓形的顯示面，可在不同時間點上顯示不同的字符，每次顯示后利用視覺滯留效應在人眼內形成一幅圖畫，連貫起來就形成了整個圓弧LED面，再通過編程使電機的轉動時間與LED的顯示時間同步，這樣就可以在LED圓弧顯示面上顯示字體。

2 硬件系統設計

該系統計劃通過電機的轉動旋轉單排LED顯示器，以達到動態顯示的效果，并在LED顯示器上搭載紅外遙控控制系統，以實現顯示內容的隨時切換。按照設計可將其分為3部分，即電機動態部分、MCU控制和顯示部分、紅外遙控部分。

在MCU控制和顯示部分中，主控芯片選用STC89C58RD+單片機，它是一種低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有32 K可編程Flash存儲器。采用該主控芯片作為CPU的情況下，在其外圍搭載16路LED燈顯示器，并設計復位和切換電路。設計電路如圖1所示。

在電機動態部分中，需要兼顧電機旋轉和LED系統供電的問題。由于電機供電與LED顯示系統不屬于同一供電系統，電機采用+12 V供電，而LED顯示系統采用+5 V供電，因此，電機采用單獨外部供電，而LED顯示系統選擇電刷電路供電。電刷原理是將2個環狀電路板分別接入+5 V和GND，轉動過程中電刷始終不脫離這2個圓環，從而達到持續供電的目的。供電原理如圖2所示（內圈為+5 V，外圈為GND）。

紅外控制電路基于MCU控制器，通過紅外遙控器可實現單片機內部多種字模之間的切換。該系統將紅外模塊直接嵌入MCU控制電路，并解碼遙控器，從而確定遙控器上每個按鍵存儲的字符。在實際應用中，通過按下不同的按鍵，可實現在不停機的狀態下無縫切換各種字符信息，從而實現多種顯示效果。

3 軟件系統設計

軟件部分由LED顯示部分和紅外遙控部分組成。其中，LED顯示部分可以存儲多組字符和不同的內容，并通過紅外遙控系統切換。

程序的關鍵點在于通過延時同步電機的轉動時間與單片機顯示LED字符的時間，并合理控制每一次的顯示時間，將整個畫面銜接起來，形成流暢的LED顯示圓弧平面。以下是部分程序內容。

4 效果

通過上述設計制作了電路板，并在調試程序后實現了預期的效果。具體效果如圖3所示。

5 結束語

綜上所述，通過設計實現了以單排LED顯示多排LED的效果。經研究發現，電機只是一個運動載體，只要在運動的物體上安裝單排LED，就可以實現LED大屏的效果。在實際運用中，我們可以將此類LED廣告燈用于汽車、火車等車身廣告。在具體運用中，會存在LED點陣顯示時間、運動物體時間與視

覺滯留時間相結合的問題，希望相關研究者能共同解決該問題，爭取將此技術應用于更多的實物當中。

〔編輯：張思楠〕

摘 要：近年來，LED顯示系統在諸多領域得到了廣泛應用，尤其是在廣告行業，具有效果明顯、可隨意更改顯示內容等優點，使其逐漸代替了傳統的廣告指示牌。但LED顯示系統由多塊LED矩陣組成，其搭建成本較高，這阻礙了其推廣速度。通過采用動態LED顯示和人體視覺滯留效應，使基于嵌入式元件的單排LED顯示系統具備了多排LED的顯示效果。

關鍵詞：LED顯示系統；廣告行業；電路設計；MCU控制

中圖分類號：TN873 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）20-0129-02

1 系統設計

視覺滯留（Persistence of vision），是指當人眼看到的影像消失后，該影像仍能保留0.1～0.5 s。

該系統采用單排LED顯示，LED每次只能顯示1排字符，但利用電動機使LED顯示器轉動后，LED顯示器會出現一個圓形的顯示面，可在不同時間點上顯示不同的字符，每次顯示后利用視覺滯留效應在人眼內形成一幅圖畫，連貫起來就形成了整個圓弧LED面，再通過編程使電機的轉動時間與LED的顯示時間同步，這樣就可以在LED圓弧顯示面上顯示字體。

2 硬件系統設計

該系統計劃通過電機的轉動旋轉單排LED顯示器，以達到動態顯示的效果，并在LED顯示器上搭載紅外遙控控制系統，以實現顯示內容的隨時切換。按照設計可將其分為3部分，即電機動態部分、MCU控制和顯示部分、紅外遙控部分。

在MCU控制和顯示部分中，主控芯片選用STC89C58RD+單片機，它是一種低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有32 K可編程Flash存儲器。采用該主控芯片作為CPU的情況下，在其外圍搭載16路LED燈顯示器，并設計復位和切換電路。設計電路如圖1所示。

在電機動態部分中，需要兼顧電機旋轉和LED系統供電的問題。由于電機供電與LED顯示系統不屬于同一供電系統，電機采用+12 V供電，而LED顯示系統采用+5 V供電，因此，電機采用單獨外部供電，而LED顯示系統選擇電刷電路供電。電刷原理是將2個環狀電路板分別接入+5 V和GND，轉動過程中電刷始終不脫離這2個圓環，從而達到持續供電的目的。供電原理如圖2所示（內圈為+5 V，外圈為GND）。

紅外控制電路基于MCU控制器，通過紅外遙控器可實現單片機內部多種字模之間的切換。該系統將紅外模塊直接嵌入MCU控制電路，并解碼遙控器，從而確定遙控器上每個按鍵存儲的字符。在實際應用中，通過按下不同的按鍵，可實現在不停機的狀態下無縫切換各種字符信息，從而實現多種顯示效果。

3 軟件系統設計

軟件部分由LED顯示部分和紅外遙控部分組成。其中，LED顯示部分可以存儲多組字符和不同的內容，并通過紅外遙控系統切換。

程序的關鍵點在于通過延時同步電機的轉動時間與單片機顯示LED字符的時間，并合理控制每一次的顯示時間，將整個畫面銜接起來，形成流暢的LED顯示圓弧平面。以下是部分程序內容。

4 效果

通過上述設計制作了電路板，并在調試程序后實現了預期的效果。具體效果如圖3所示。

5 結束語

綜上所述，通過設計實現了以單排LED顯示多排LED的效果。經研究發現，電機只是一個運動載體，只要在運動的物體上安裝單排LED，就可以實現LED大屏的效果。在實際運用中，我們可以將此類LED廣告燈用于汽車、火車等車身廣告。在具體運用中，會存在LED點陣顯示時間、運動物體時間與視

覺滯留時間相結合的問題，希望相關研究者能共同解決該問題，爭取將此技術應用于更多的實物當中。

〔編輯：張思楠〕

摘 要：近年來，LED顯示系統在諸多領域得到了廣泛應用，尤其是在廣告行業，具有效果明顯、可隨意更改顯示內容等優點，使其逐漸代替了傳統的廣告指示牌。但LED顯示系統由多塊LED矩陣組成，其搭建成本較高，這阻礙了其推廣速度。通過采用動態LED顯示和人體視覺滯留效應，使基于嵌入式元件的單排LED顯示系統具備了多排LED的顯示效果。

關鍵詞：LED顯示系統；廣告行業；電路設計；MCU控制

中圖分類號：TN873 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）20-0129-02

1 系統設計

視覺滯留（Persistence of vision），是指當人眼看到的影像消失后，該影像仍能保留0.1～0.5 s。

該系統采用單排LED顯示，LED每次只能顯示1排字符，但利用電動機使LED顯示器轉動后，LED顯示器會出現一個圓形的顯示面，可在不同時間點上顯示不同的字符，每次顯示后利用視覺滯留效應在人眼內形成一幅圖畫，連貫起來就形成了整個圓弧LED面，再通過編程使電機的轉動時間與LED的顯示時間同步，這樣就可以在LED圓弧顯示面上顯示字體。

2 硬件系統設計

該系統計劃通過電機的轉動旋轉單排LED顯示器，以達到動態顯示的效果，并在LED顯示器上搭載紅外遙控控制系統，以實現顯示內容的隨時切換。按照設計可將其分為3部分，即電機動態部分、MCU控制和顯示部分、紅外遙控部分。

在MCU控制和顯示部分中，主控芯片選用STC89C58RD+單片機，它是一種低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有32 K可編程Flash存儲器。采用該主控芯片作為CPU的情況下，在其外圍搭載16路LED燈顯示器，并設計復位和切換電路。設計電路如圖1所示。

在電機動態部分中，需要兼顧電機旋轉和LED系統供電的問題。由于電機供電與LED顯示系統不屬于同一供電系統，電機采用+12 V供電，而LED顯示系統采用+5 V供電，因此，電機采用單獨外部供電，而LED顯示系統選擇電刷電路供電。電刷原理是將2個環狀電路板分別接入+5 V和GND，轉動過程中電刷始終不脫離這2個圓環，從而達到持續供電的目的。供電原理如圖2所示（內圈為+5 V，外圈為GND）。

紅外控制電路基于MCU控制器，通過紅外遙控器可實現單片機內部多種字模之間的切換。該系統將紅外模塊直接嵌入MCU控制電路，并解碼遙控器，從而確定遙控器上每個按鍵存儲的字符。在實際應用中，通過按下不同的按鍵，可實現在不停機的狀態下無縫切換各種字符信息，從而實現多種顯示效果。

3 軟件系統設計

軟件部分由LED顯示部分和紅外遙控部分組成。其中，LED顯示部分可以存儲多組字符和不同的內容，并通過紅外遙控系統切換。

程序的關鍵點在于通過延時同步電機的轉動時間與單片機顯示LED字符的時間，并合理控制每一次的顯示時間，將整個畫面銜接起來，形成流暢的LED顯示圓弧平面。以下是部分程序內容。

4 效果

通過上述設計制作了電路板，并在調試程序后實現了預期的效果。具體效果如圖3所示。

5 結束語

綜上所述，通過設計實現了以單排LED顯示多排LED的效果。經研究發現，電機只是一個運動載體，只要在運動的物體上安裝單排LED，就可以實現LED大屏的效果。在實際運用中，我們可以將此類LED廣告燈用于汽車、火車等車身廣告。在具體運用中，會存在LED點陣顯示時間、運動物體時間與視

覺滯留時間相結合的問題，希望相關研究者能共同解決該問題，爭取將此技術應用于更多的實物當中。

〔編輯：張思楠〕