一種新的LED旋轉顯示屏控制系統設計與實現

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，實現了顯示屏以多樣化的方式顯示各種信息的功能。經測試，該顯示屏具有運行可靠、節能、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

隨著電子信息行業的迅速發展，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，實現了顯示屏以多樣化的方式顯示各種信息的功能。

1 系統方案設計

本設計以單片機為核心實現的立體柱式旋轉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，并采用無線發電的方式為顯示主板提供穩定的電源;紅外控制模塊通過向紅外接收頭發送信號，由紅外接收頭接收信號，將信號發送給單片機，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容。此系統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過初、次級感應線圈后，通過整流濾波形成穩定的直流電給單片機及顯示主板供電，保持系統的正常運行[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。交流電經過整流電路將交流變成單向脈沖直流電，在經過電容濾波，濾波后的電流經過穩壓二極管，便得到了穩定的直流電。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。控制時遙控器發送紅外信號，一體化接收管接收到信號后，將信號發送給單片機，單片機收到信號就激發外部中斷，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轉動位置的定位，由紅外發射二極管和紅外接收二極管組成定位模塊，紅外發射管通過測定電機的轉速向紅外接收管發送信號，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，因此在整個系統停止運行的狀態下后備電源也能時時鐘保持連續運行，當再次重啟系統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 系統的軟件設計

基于單片機的旋轉LED顯示屏控制系統設計是以單片機為核心的運行系統，系統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，通過向上位機發送顯示信息，單片機接收上位機處理生成的顯示數據。單片機讀取數據并將數據送入存儲區，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容，如果未接收到紅外信號，則繼續顯示上次顯示的內容。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。采用無線供電的方式為系統供電，各個模塊協調進行促進系統的正常穩定運行。該設計在運行時，能夠控制顯示數字、文字及動態時鐘，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，性能穩定，環境適應力強，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顯示屏技術和產品發展及展望[J].現代顯示，2000（18）：5-9.

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