淺談旋轉LED設計和制作的理實一體化的教學

狄麗娟

摘 要：LED顯示屏大街小巷隨處可見，各位同學是否看到過一種特殊的LED顯示屏，也就是會旋轉的LED顯示屏。也許大家會覺得很神奇，技術也許會很復雜，但如果大家一起來參加這次旋轉LED的設計和制作，就會覺得很簡單了。

關鍵詞：protel2004繪制旋轉LED電路圖；STC11F04E單片機

led顯示屏屏是一種通過同步控制發光二極管位置和點亮狀態來實現圖文顯示的新型顯示屏，因其結構新穎，成本低廉，可視范圍達360°而得到了迅速的發展，其核心技術在于精確控制戶外LED顯示屏位置與發光狀態的同步。

led顯示屏的顯示器件只有一列，并且這一列戶外LED顯示屏由轉速恒定的戶外LED顯示屏帶動進行旋轉，同時由控制電路對戶外LED顯示屏的點亮狀態進行同步控制，使電機每轉過一定角度，這一列戶外LED顯示屏的顯示內容就改變一次，在旋轉到任何一個位置都有唯一確定的顯示內容，也就是說led顯示屏是采用逐列顯示的，并且采用了機械轉動來替代掃描顯示。

旋轉LED顯示屏制作的原理是利用機械轉動動態掃描代替傳統逐行掃描方式，是一種近期出現的電子產品，成本低，商業化應用LED顯示屏是一個新的發展方向，適應性廣泛，實用性強，它具有耗能小，壽命長，色彩好、色彩穩定、易操作，可視范圍大燈優點。

一、旋轉LED顯示屏功能介紹

（1）可以靜止顯示多個英文或者漢字，可以滾動顯示100個漢字（200個英文）的廣告內容。（2）顯示內容在一個平面以圓形懸空展示，四周圍觀的識字的人員都能讀懂顯示內容。（3）耗電量極?。?）適合商場柜臺、店鋪、地攤、夜市等廣告展示用，也適合業余愛好者制作自我欣賞。

二、旋轉LED的制作過程

（1）使用protel2004繪制旋轉LED電路圖

Altium公司作為EDA領域里的一個領先公司，在原來Protel 99SE的基礎上，應用最先進的軟件設計方法，于2002年率先推出了一款基于Windows2000和Windows XP操作系統的EDA設計軟件Protel DXP。并于2004年推出了整合Protel完整PCB板級設計功能的一體化電子產品開發系統環境——Altium Designer2004版。

Protel DXP在前版本的基礎上增加了許多新的功能。新的可定制設計環境功能包括雙顯示器支持，可固定、浮動以及彈出面板，強大的過濾和對象定位功能及增強的用戶界面等。Protel DXP是第一個將所有設計工具集于一身的板級設計系統，電子設計者從最初的項目模塊規劃到最終形成生產數據都可以按照自己的設計方式實現。Protel DXP運行在優化的設計瀏覽器平臺上，并且具備當今所有先進的設計特點，能夠處理各種復雜的PCB設計過程。通過設計輸入仿真、PCB繪制編輯、拓撲自動布線、信號完整性分析和設計輸出等技術融合，Protel DXP提供了全面的設計解決方案。

在這個過程中，第一周學生在機房完成，對軟件protel2004的熟練使用，在老師的指導下完成旋轉LDE電路的設計。

（2）單片機原理及基本的操作和軟件的使用

第二周復習單片機編程，用單片機編出顯示武漢市儀表電子學校的程序。

單片機是一種集成電路芯片，是采用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計時器等功能（還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的微型計算機系統，如圖所示為STC11F04E單片機實物圖。

STC11F04E單片機是51單片機的升級版，內置復位電路和振蕩電路。STC11/10xx系列單片機是宏晶科技設計生產的單時鐘/機器周期（1T）的單片機，它的優點是具有高速、低功耗、超強抗干擾的能力；指令代碼完全兼容傳統51單片機，但其速度要快8～12倍；內部集成高可靠復位電路，針對高速通信，智能控制。

三、旋轉LED的總裝和調試

這個步驟在第三周完成。

（1）旋轉LED正面焊接（2）旋轉主板反面焊接及側面板焊接（3）供電板焊接（4）組裝與調試：將旋轉LED中的hex文件下載到旋轉LED板上，觀察LED流動情況，檢測LED是否焊接正常。程序下載方法：單片機型號選擇IAP15W4K61S4，然后勾選內部晶振，18.432MHZ。打開程序文件，選擇實驗1中的led.hex文件下載到旋轉主板中（需配備USB轉串口模塊）。

四、學生之間相互考核和評價

（1）真確分析電路中，各模塊電路的工作原理，利用測量儀器測量電路參數及相關數據。（2）掌握電子產品整機裝配與調試、故障現象分析。（3）自評互評。

通過這次旋轉LED的制作，把軟件protel2004和單片機編制理論與電子產品實訓結合在一起，實現了理論運用與實踐，由原先的驗證書本理論，轉向書本知識的綜合應用和實踐動手能力培養上來，為學生可能進行的創新與探索提供了較為完備的理論和物質基礎。

（作者單位：武漢儀表電子學校）