1、本科毕业设计（20 届）旋转 LED 显示屏所在学院 专业班级 电子信息工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 旋转 LED 显示屏【摘要】本设计使用简单的单片机 STC89C51 作为主控制模块，利用简单的外围电路来驱动 16 个 LED组成的旋转广告牌。随着科技的飞速发展，LED 广泛应用于广告，机场，车站，酒吧，银行，商场等娱乐场所和公共场所。它具有功耗小，寿命长，占空间小，色彩艳丽等优点。目前的 LED 显示屏主要采用 LED平板模块，这种类型的显示屏还有几个需要改进的地方。首先这种类型的显示屏都是由一个个的 LED 组成，成本比较高；其次显示屏是一个平面，所以必然有一
2、定的可视角度区域，产生了固定范围的视觉局限性。本设计针对平板 LED 显示屏的缺点做出了改进的方案，克服了平板 LED 显示屏的不足之处。所以 LED旋转屏的构想恰好能弥补这个空缺。LED 旋转屏利用人的视觉暂留效应，通过高速旋转的 LED 灯阵列，形成一个 360 度环形画面，创造立体效果，不管人站在那个角度都能看到显示的内容。该应用实用性好，制作相对简单，而且能节省 LED 灯的使用。但因该制作要使用无线供电，因此造价相对较高，推广有一定的难度。但随着无线供电的效率提高，相信在不久的将来它一定能够得到推广。本设计以单片机控制 LED 灯为基础，以无线供电为目的，充分利用新型能量传输方式。打
3、破了传统的平板 LED 显示方式和无线供电的方式为该制作的亮点所在。关键词：LED 显示屏；旋转；单片机。Abstract This design uses simple MCU STC89C51 as the main control module, rotating billboards to drive 16 LED using a simple peripheral circuit. With the rapid development of science and technology, LED is widely used in advertising, airport,stati
4、on, bars, banks, shopping malls and other places of entertainment and public places. It has low power consumption, long service life, small occupied space, coloristic. LED display screen is mainly used in LED flat modules, this type of display and several areas in need of improvement. Firstly, this
5、type of display is composed of a LED, the cost is relatively high; the second panel is a plane, it must have a certain region of the visual angle, the visual limitations of fixed range.Disadvantages of this design for flat LED display to make improvements, overcomes the shortcomings of LED display p
6、anel. So the idea of LED rotary screen just can make up this vacancy. LED rotary screen using the persistence of vision of people, through the LED lamp array of high-speed rotation, the formation of a 360 degree circular screen, create the stereoscopic effect, no matter who stand in the angle can se
7、e the display content. The application of good practicability, production is relatively simple, and can save LED lamp. But the production to use wireless power supply, so the cost is relatively high, to promote a certain degree of difficulty. But as to improve the efficiency of wireless power supply
8、, I believe that in the near future it will be extended.This design is based on SCM control LED lamp, the wireless power supply for the purpose, to make full use of new transmission energy. To break the traditional flat-panel LED display mode and wireless power supply mode, where the production spot
9、.Keywords: LED display; rotation; single chip microcomputer.LED 旋转显示屏- 2 -目 录前言 1第一章 LED 概述21.1 LED 的发展史 21.2 LED 的原理特点 21.3 LED 的分类 2第二章 显示原理和控制方式的分析22.1 161 LED 旋转陈列原理及应用 22.2 LED 旋转陈列显示文字原理 3第三章 芯片资料43.1 89C51 引脚图 43.2 I/O 引脚说明 43.3 信号引脚介绍 5第四章 硬件设计64.1 系统原理图 64.2 供电方案选择 64.2 无线供电原理 74.3 无线供电模块 8
10、4.4 元器件清单 9第五章 软件设计 105.1 汇编语言105.2 程序流程图 115.3 程序的定时中断和延时11第六章 系统调试 126.1 元器件的焊接126.2 通电后各功能测试126.3 通电后软件测试126.4 效果展示13第七章 结论 15谢辞16参考文选17附录附录一 系统原理图附录二 系统实物图附录三 程序代码LED 旋转显示屏- 3 -LED 旋转显示屏1前言LED 之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、大型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED 的发展前景极为广阔，正朝着更高亮度、更高耐气候性、
11、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。LED 显示屏广泛应用在体育场馆、商业应用、银行、证劵、邮政、码头、商场、车站、邮政、电讯、机关、监控、学校、餐厅、酒店、娱乐、等不同户外场所的广告宣传，2013 年俄罗斯大运会 UNILUMIN 采用 Umesh25 楼宇屏实时转播画面流畅细腻。静态扫描技术采用静态锁存扫描方式,大功率驱动,充分保证发光亮度. 自动亮度调节具有自动亮度调节功能,可在不同亮度环境下获得最佳播放 效果 LED 显示屏在保有亮度的同时,也存在着弊端，就是在下雨天，LED 显示屏经过雨水淋湿，人的眼睛长时间近距离对着显示屏就会很容易诱发眼疾，出现流眼泪的情况，
12、这种光源污染，LED 显示屏作为环保技术应是需要更充份考虑到光线对人的精神方面的影响，不要过分追求亮度。LED 旋转显示屏21 LED 概述1.1 LED 的发展史发光二极管（Light-Emitting Diode，简称 LED） 是一种能发光的半导体电子元件。这种电子元件早在 1962 年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。而用途也由初时作为指示灯、显示板等；随着技术的不断进步，发光二极管已被广泛的应用于显示器、电视机采光装饰和照明。 21.2 LED 的原理特点50 年前人们已经了解半导体材料
13、可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960 年。LED 是英文 light emitting diode（发光二极管）的缩写。它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能。发光二极管与普通二极管一样是由一个 PN 节组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从 P 区注入到 N区的空穴和由 N 区注入到 P 区的电子，在 PN 结附近数微米内分别与 N 区的电子和 P 区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、光或黄光的二极管。1.3 L
14、ED 的分类发光二极管还可分为普通单色发光二极管、高亮度发光二极管、超高亮度发光二极管二极管、变色发光二极管、闪烁发光二极管、电压控制型发光二极管、红外发光二极管和负阻发光二极管等。LED 的控制模式有恒流和恒压两种，有多种调光方式，比如模拟调光和 PWM 调光，大多数的 LED 都采用的是恒流控制，这样可以保持 LED 电流的稳定，不易受 VF 的变化，可以延长 LED 灯具的使用寿命。 22 显示原理和控制方式的分析2.1 161 LED 旋转陈列原理及应用LED 点阵规模常见的有 44、48、57、58、88、1616 等等。一般的平板LED 显示屏是采用反复的逐行逐列扫描达到动态显示。
15、而本制作的 161 LED 旋转阵列与它们大同小异，只要保持转轴的一定转速（每秒 24转以上）就能显示出清晰艳丽的立体文字图面。而且只需 16 个 LED 灯就能达到 1616 LED 阵列的效果，大大节省了 LED 灯的资源。 92.2 LED 旋转陈列显示文字原理LED 旋转显示屏3我们以扫描显示汉字“林伯峥”为例来说明其扫描原理，每一个字由 16 行 16 列的点阵组成显示，如图下的，如果用 8 位的 STC89C51 的单片机来控制，由于单片机的总线为8 位，一个字需要拆分成两个部分。一般我们把它分解成上部分和下部分，上部分由 8*1的点阵组成，下部分也由 8*1 的点阵组成。在本例中
16、单片机首先显示的是左上角的第一列的部分，即第 0 列的 P00P07 口。方向为 P00 到 P07，显示汉字“林”的时候，P00 到 P03都是灭的，只有 P04 亮，因为行接阳极，即二进制 00001000，转换为 16 进制为 08H。如下图所示。 5图 2-1 LED 点阵显示图上半部分第一列完成之后，继续扫描下半部分的第一列，即从 P20 向 P27 方向扫描，从上图可以看到，这一列 P2.2 亮，其余全部灭，所以代码为 00100000，16 进制为 20H，然后单片机转向上半部的第二列，除了 P04 亮，其他的都不亮，即为 00001000，16 进制为08H，这一列扫描完成之后
17、继续进行下半部分的扫描，除了 P20P21 亮，其他的为不亮，为二进制 11000000，即 16 进制 0C0H。按照这个方法，继续进行下面的扫描，一共扫描 32 个 8 位，可以得出汉字“林伯峥”的扫描代码为 ： db 08h,20h,08h,0c0h,0bh,00h,0ffh,0ffhdb 09h,00h,08h,88h,00h,10h,08h,20hdb 08h,0c0h,0bh,00h,0ffh,0ffh,0bh,00hdb 08h,0c0h,08h,20h,08h,10h,00h,00hdb 00h,80h,01h,00h,06h,00h,1fh,0ffhdb 0e0h,00h,0
18、0h,00h,1fh,0ffh,10h,82hdb 30h,82h,0d0h,82h,10h,82h,10h,82hdb 10h,82h,1fh,0ffh,00h,00h,00h,00hLED 旋转显示屏4db 00h,00h,0fh,0f8h,00h,08h,0ffh,0f0hdb 00h,10h,0fh,0f8h,08h,00h,14h,90hdb 0e4h,92h,24h,91h,27h,0feh,2ch,90hdb 34h,90h,07h,0f8h,00h,80h,00h,00hdb 00h,3 芯片资料3.1 89C51 引脚图图 3-1 89C51 引脚图3.2 I/O 引脚说明P
19、0 口可作为 I/O 也可作为地址、数据总线使用。P0 口作为 I/O 口使用时，硬件自动使控制线 C=0，使输出级上拉场效应管出于截止状态。 作为输出口使用时 P0.x 输出端口必须外接上上拉电阻，才有高电平输出。 作为输入口时必须把“读引脚”打开。P1 口作为输出时无需外接上拉电阻；作为输入时，同样也需先向其锁存器写“1”使输出驱动截止。P2 口可作为 I/O 和高 8 位地址线 A8A15 输出口。P3 口是一个双功能口，分为第一功能和第二功能。作为第一功能使用时由内部硬件自动将第二功能输出线 W 置“1” ，这是 P3 口作为通用的 I/O 口，与 P1 口类似，是一个准双向口。复位时
20、，口锁存器制动置“1” ，即输出驱动器截止，P3 作为输入口使用。作为第二功能使用时可作为 RXD、/INT0、/INT1、T0、T1 信号的输入引脚。O3 扣得第二功能引脚如下：P3.0 RXD（串行输入通道）P3.1 TXD（串行输出通道）LED 旋转显示屏5P3.2 /INT0（外中断 0）P3.3 /INT1（外中断 1）P3.4 T0 （定时器 0 外部输入）P3.5 T1 （定时器 1 外部输入）P3.6 /WR （外数据存储器写选通）P3.7 /RD （外数据存储器读选通）3.3 信号引脚介绍（1）电源引脚Vcc：电源正端，接电源+5V。Vss：电源地端。（2）I/O 口引线4
21、个 8 位的 P0P3 口。（3）控制线ALE: 地址锁存允许输出/PSEN:片外程序存储器的读选通信号/EA: /EA 的状态控制 CPU 对片内外程序存储器取指RST: 复位信号(4)外接石英晶体引脚XTAL1、XTAL2：当使用芯片内部时钟电路是，用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于外接时钟信号。 1LED 旋转显示屏64 硬件设计4.1 系统原理图图 4-1 系统原理图4.2 供电方案选择1、用图上这种无线输电的方法，无触点，长寿命。2、用电动机电刷的方法，简单有效；请注意：这样寿命很短，必要时请自行在电路板上加焊一层耐磨导电层，如果电刷触点不够光洁以及接触压力大，几小时
22、就可以将线路板上的铜皮磨穿。3、直接用电池给主板供电，电池装在主板上随主板转动，成本高，寿命短，影响转速。综合以上 3 种方案，本设计选择方案一供电方式4.2 无线供电原理无线输电技术，就是没有接点供电，利用电磁转换原理，先将电流变成磁场，然后再将磁场变成电流给电路供电。电磁耦合对电源工程师来说，再也熟悉不过了，变压器就是利用这个原理来传递能量。如果把变压器的两个绕组分开，就是某种意义上的无线供电。电动牙刷的充电就是个典型案例，但是用电磁耦合的方式有很大的缺点，没有高磁导率的磁芯作为介质，磁力线会严重发散到空气中，导致转递效率下降，特别在两个线圈远离的时候，下降的非常厉害。所以不适合大功率，远距离的无线供电。在电学中，有一个名词叫互感，即两个相互靠近的线圈（或回路） ，当一个线圈（回路）内的电流发生变化时，其邻近另一线圈（回路）内的磁通发生变化，并产生感应电动势或感应电流。人们利用这一原理制造出很多产品，电源变压器就是人们常用的这类产品之一。
