LED线阵显示屏设计报告

精品文档 1欢迎下载 陇东学院第二届电子设计大赛陇东学院第二届电子设计大赛 LED 线性显示屏设计 院系班级 院系班级 信息工程学院 12 级通信工程本科班 参赛组 参赛组 指导老师 指导老师 20142014 年年 6 6 月月 2222 日日 精品文档 第 1 页 共 25 页 1欢迎下载 摘摘 要要 LED 旋转显示器时基于视觉暂留视觉暂留原理 开发的一种旋转式旋转式 LED 显示屏 本设计基于 AT89C52AT89C52 单片机单片机 通过直流电机带动旋转 在 具有一定转速地载体上安装 16 个 LED 发光器件 各 LED 发光管等间 距排位一条直线 随着电机的运转 不断扫描出预设的文字 针对传统 LED 显示屏视角单一 体积较大 需要的发光二极管 数目较多等特点 利用电机电机带动 LED 显示阵列高速旋转实现环形显 示 达到 360 全视角 在相同显示信息量上降低产品体积 减少对 发光二极管的使用 设计一个可以经常方便变换内容 能够携带方 便 信息容量大 价格低廉 结构简单的信息播放系统 即旋转 LED 显示屏 实际制作的 LED 旋转显示屏技术参数的测试结果 以及实际的 运行效果表明 本文设计和制作的旋转显示屏基本符合设计的基本 要求 具有一定的创新性与实际应用价值 设计关键字 设计关键字 AT89C52 单片机 视觉暂留 直流电机 旋转 精品文档 第 2 页 共 25 页 2欢迎下载 目目 录录 1 1 任务要求任务要求 4 4 1 11 1 基本要求基本要求 5 5 1 21 2 发挥部分发挥部分 5 5 1 31 3 说明说明 5 5 2 2 总体方案设计总体方案设计 5 5 2 12 1 系统分析系统分析 5 5 2 22 2 方案论证方案论证 5 5 2 32 3 方案设计方案设计 6 6 2 42 4 系统总体方框图系统总体方框图 6 6 3 3 电路与程序设计电路与程序设计 7 7 3 13 1 电路外观设计电路外观设计 7 7 3 23 2 硬件设计硬件设计 7 7 3 3 3 3 软件设计软件设计 8 8 4 4 系统测试系统测试 8 8 4 14 1 测试方案测试方案 8 8 4 24 2 调试方案调试方案 9 9 4 34 3 精品文档 第 3 页 共 25 页 3欢迎下载 测试结果测试结果 9 9 4 44 4 测测 试结果分析试结果分析 9 9 5 5 系统硬件框图系统硬件框图 9 9 6 6 谢辞谢辞 1010 8 8 参考文献参考文献 1111 附录附录 1111 9 19 1 效果图效果图 1111 9 29 2 源程序源程序 1515 精品文档 第 4 页 共 25 页 4欢迎下载 一 任务要求一 任务要求 1 1 基本要求基本要求 图 1 LED 点阵书写显示屏总体结构示意图 图 2 显示东字时 LED 的亮暗规律示意图 精品文档 第 5 页 共 25 页 5欢迎下载 1 要求电机转速可调 通过调整电机速度 显示一个 东 字 2 LED 线阵显示屏显示 陇东学院 四个字 2 2 发挥部分发挥部分 1 LED 线阵显示屏显示字母 I 并不断旋转 2 LED 线阵显示屏首先显示 陇 字 然后逐行改变 逐渐变为 东 字 3 3 说明说明 1 控制电路类型不限 LED 颜色不限 2 图 1 仅给出一个示意图 点阵竖直下垂 也可以采用其他形式 但 要保证功能实现 二 总体方案设计二 总体方案设计 1 1 系统分析系统分析 本设计要求进行旋转 LED 显示屏的研究和设计 系统以 AT89C52 系列单片 机作为核心控制器件 通过控制电机保持一定的速度稳定旋转 带动单排 LED 旋转 形成扫描显示屏 通过单片机来控制 LED 发光或熄灭 在视觉上形成平 面图形点阵的显示效果 2 2 方案论证 方案论证 系统供电方案选择 我们采用直流电压源供电 既方便又节约成本 驱动电机模块 方案一 采用步进电机 步进电机能够准确的定向 但是图像或者文字的分辨 率受到步进电机的步进角度的限制 并且步进电机以及控制电路成本较高 并 且需要单片机控制 占用CPU的资源 方案二 采用普通的直流电机 此方案 使用方便 成本较低 通过简单的改 装 可以给系统供电 综合各方面考虑 为了节省成本 简单系统电路 以及更方便的为系统供电 使系统能够长期工作 我们采用了直流电机 3 3 方案设计方案设计 本文的设计是以AT89C52为核心 利用LED显示阵列搭建的点阵式旋转LED屏 系统 该系统主要由电机 控制电路 LED显示阵列三部分组成 电机的作用就是带动电路部分进行旋转 这个部分的关键就在于电机的转 速要均匀 这样才能保证图像在水平方向不会被局部伸展或者压缩 为了使LED 转速保持稳定 我们采用使用匀速的直流电机 LED整列是旋转屏的显示主体 为LED显示控制电路的作用是将存储在芯片 内图像或符号 在旋转位置感应信号的同步下 根据旋转的位置按列扫描显示 精品文档 第 6 页 共 25 页 6欢迎下载 在LED阵列上 这部分是整个系统的核心 4 4 系统总体方框图系统总体方框图 图 3 系统框图 三 电路与程序设计三 电路与程序设计 1 1 电路外观设计电路外观设计 重心调节是最困难的一个技术环节 旋转的重心直接关系到系统的稳定的 运行 以及安全性问题 旋转的重心如果不在转轴上的话 在高速的旋转中 会产生剧烈的抖动 在巨大的离心力下 会使整个系统分解 产生安全隐患 所以 重心调节是必须解决的问题 下面介绍重心调节的方法 首先是电路板的外观设置 根据物理质心计算方法 可知道 所设计原件 中心在中心 但是 由于电子器件的封装 重量都是不同的 中心的重心是不 均匀分布的 比较难调节 故不采用这种方法 根据杠杆原理 当支点两端的物体的质量与力距乘积相等时 杠杆就处于 平衡 因此我采用了长条方型的电路板结构 单片机单片机 STC12C5A32S2 5V 电压源电压源 直流电机直流电机 LED 显示显示 5 6 电压源电压源 精品文档 第 7 页 共 25 页 7欢迎下载 2 2 硬件设计硬件设计 图 4 总体设计原理图 3 3 软件设计软件设计 见附录见附录 2 2 四 系统测试四 系统测试 精品文档 第 8 页 共 25 页 8欢迎下载 1 1 测试方案测试方案 分别对硬件 软件以及整个系统进行测试 硬件以对元件焊接测试 整板 测试 上电功能测试为主 软件主要对写好的程序进行仿真运行 做好软硬件 的测试后 整机调试时非常重要的 要进行不断的调试 让软件和硬件完美的 结合 这样才能达到预期的效果 2 2 调试方案调试方案 硬件 万用表 pc 机 直流电源 软件 protues keil protel99se 3 3 测试结果测试结果 线阵 LED 旋转显示装置显示出 陇东学院 四个字 达到了预 期的效果 4 4 测试结果分析测试结果分析 从测试数据分析可知 系统电路设计基本满足功能要求 能顺利实现基础 部分的要求 由于电机驱动的结构设计还不是很理想 所以运行时 会导致成品的晃动 但还是完成了预期的效果 五 总结与展望五 总结与展望 本论文以单排 LED 显示字幕研究对象 通过对单片机 16 个单排 LED 灯 电机的结合运用 在此基础上提出了硬件和软件设计方案 总结前面几章的论 述 本文得出部分硬件 软件理论原理和具体的控制方案 具体结论如下 1 通过利用高速旋转电机带动一排 LED 灯旋转 通过单片机控制 LED 灯的 闪烁时间和频率以呈现出 陇东学院 四个字 2 单片机从价格 处理速度 选择STC12C5A32S2单片机既可以保证控制 精度 又能使设计大大简化 3 考虑到价格和电源方面的因素 此设计运用了以直流电机来带动 LED 旋 转 并能获得较佳的效果 4 考虑到美观和阻力因素 此设计运用 LED 从中降低了硬件设计难度 且成本也不高 5 旋转 LED 动态显示屏已制作完成 在实际运行中可能还会出现许多未曾 考虑到的问题 有待于进一步的完善具体来说进一步的工作主要有 优化软件流程 加快执行速度 1 增加对多屏的控制 2 精品文档 第 9 页 共 25 页 9欢迎下载 优化硬件结构 最大限度降低制作成本和运行阻力 3 6 6 谢辞谢辞 在本次竞赛的过程中 我们的指导老师曹亮倾注了大量的心血 从我们的 选题到元件的组装 从写作提纲 到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题 严 格把关 循循善诱 在此我们表示衷心感谢 同时我还要感谢在我们本次电子 设计竞赛期间给我们极大关心和支持的各位老师 尤其是杜俊老师以及关心我 们的同学和朋友 当然 在这次电子设计大赛的过程中 我们组的组员也团结协作 相互理 解 使得我们彼此都受益匪浅 在这个过程中 我们组也历尽坎坷 最初 我 们在软件编程方面遇到了很大麻烦 但是经过我们上网查询资料以及请教老师 使得相关问题得到了及时的解决 最后也感谢学校和信息工程学院给我们提供 这次锻炼自己机会 7 7 参考文献参考文献 1 闫石 数字电子技术基础 第五版 高等教育出版社 2 康华光 电子技术基础 模拟部分 第五版 高等教育出版社 3 杨路明 谭浩强 C 语言程序设计教程 北京邮电大学出版社 4 樊昌信 徐炳祥 吴成柯 通信原理 第五版 国防工业出版社 5 沙占友 王彦朋 孟志永 单片机外围电路设计 电子工业出版社 6 马忠梅 单片机的 C 语言应用程序设计 北京航空航天大学出版社 7 王幸之 AT89 系列单片机原理与接口技术 北京航空航天大学出版社 8 何立民 MCS 51 系列单片机应用系统设计 北京航空航天大学出版社 9 戴佳 苗龙 陈斌 51 单片机应用系统开发典型实例 中国电力出版社 附录 附录 1 1 系统设计原理图及效果图系统设计原理图及效果图 精品文档 第 10 页 共 25 页 10欢迎下载 图 5 供电部分电路图 图 6 单片机部分电路图 图 7 陇 字效果图 精品文档 第 11 页 共 25 页 11欢迎下载 图 8 东 字效果图 图 9 学 字效果图 精品文档 第 12 页 共 25 页 12欢迎下载 图 10 院 字效果图 相关字模生成 陇 0 东 1 学 2 院 3 0 xFF 0 xFF 0 x01 0 x00 0 xFD 0 xF7 0 xDD 0 xEF 0 x25 0 x77 0 xF9 0 xB 8 0 xEF 0 xCF 0 xEF 0 xF1 0 x00 0 xBE 0 xEF 0 xDF 0 x0F 0 xC0 0 xEE 0 x B7 0 xE9 0 xB9 0 x6F 0 xBE 0 xEF 0 x87 0 xFF 0 xFF 陇 0 0 xFF 0 xFF 0 xF7 0 xDF 0 x77 0 xEE 0 xB7 0 xF6 0 xD7 0 xFA 0 xE7 0 xB E 0 xF0 0 x7E 0 x17 0 x80 0 xF7 0 xFE 0 xF7 0 xFE 0 xF7 0 xFA 0 xF7 0 x F6 0 xF7 0 xEE 0 xF7 0 xDF 0 xFF 0 xFF 0 xFF 0 xFF 东 1 0 xBF 0 xFB 0 xCF 0 xFB 0 xEE 0 xFB 0 x69 0 xFB 0 x6F 0 xFB 0 x6F 0 xB B 0 x6E 0 x7B 0 x69 0 x81 0 x6F 0 xF9 0 x6F 0 xFA 0 x67 0 xFB 0 xEB 0 x FB 0 xEC 0 xFB 0 xAF 0 xFB 0 xCF 0 xFB 0 xFF 0 xFF 学 2 精品文档 第 13 页 共 25 页 13欢迎下载 0 xFF 0 xFF 0 x01 0 x00 0 xDD 0 xFB 0 xA5 0 xF7 0 x79 0 xF8 0 xEF 0 x7 F 0 xF3 0 xBE 0 xDB 0 xCE 0 xDB 0 xF0 0 xDA 0 xFE 0 xD9 0 xFE 0 xDB 0 x C0 0 xDB 0 xBE 0 xEB 0 xBE 0 xF3 0 x8E 0 xFF 0 xFF 院 3 2 2 源程序源程序 include include define uchar unsigned char define uint unsigned int uchar Disp Line uchar Time H uchar Time M uchar Time S uchar Time ms uchar Timer1 JSQ uchar H Line uchar M Line uchar S Line uchar Disp time set uchar Disp buffer 10 bitT20ms flag bit New disp flag ucharSET EN FLAG uchar Disp mode uchar speednow speed uchar k l m uint Mode J uchar code LED TAB 12369 0 x8C 0 x92 0 xA2 0 xC2 0 x84 0 x00 0 xFE 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x0f 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x 00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x0f 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x0 0 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x7C 0 x82 0 x82 0 xFC 0 x80 0 x82 0 x7C 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x0f 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x 00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x0f 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x0 0 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x7C 0 x92 0 x92 0 x92 0 x92 0 x92 0 x4C 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x0f 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x 00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x0f 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x0 0 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x7C 0 x82 0 x2 0 x1C 0 x2 0 x82 0 x7C 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x0f 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x 00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x0f 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x0 0 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 uchar code LED TAB A0 精品文档 第 14 页 共 25 页 14欢迎下载 0 x7C 0 x82 0 x82 0 x82 0 x82 0 x82 0 x7C 0 x00 0 x00 0 x80 0 x80 0 xFE 0 x84 0 x80 0 x00 0 x00 0 x8C 0 x92 0 x92 0 xA2 0 xA2 0 xC2 0 xC4 0 x00 0 x6C 0 x92 0 x92 0 x92 0 x82 0 x82 0 x44 0 x00 0 x40 0 x40 0 xFE 0 x44 0 x48 0 x50 0 x60 0 x00 0 x60 0 x92 0 x92 0 x92 0 x92 0 x92 0 x4E 0 x00 0 x64 0 x92 0 x92 0 x92 0 x92 0 x92 0 x7C 0 x00 0 x02 0 x06 0 x0A 0 xF2 0 x02 0 x02 0 x02 0 x00 0 x6C 0 x92 0 x92 0 x92 0 x92 0 x92 0 x6C 0 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25 页 20欢迎下载 int i j P1 0 xf0 P2 0 xff TH1 0 xff TL1 Disp time set if Timer1 JSQ 250 Timer1 JSQ 250 if Disp Line 180 Disp Line 0 switch Disp mode case 0 P0 LED TAB 12369 Disp Line i H Line j H Line if i 180 i 0 if j 180 j 179 if Disp Line H Line P1 0 xfc if Disp Line i Disp Line j P1 0 xfc if Disp Line M Line P1 0 xfe if Disp Line S Line P1 0 xff break case 1 if Disp Line 8 P0 LED TAB A0 Disp buffer 3 8 Disp Line else if Disp Line 16 P0 LED TAB A0 Disp buffer 2 8 Disp Line 8 else if Disp Line 24 P0 LED TAB A0 Disp buffer 1 8 Disp Line 16 else if Disp Line 32 P0 LED TAB A0 Disp buffer 0 8 Disp Line 24 else if Disp Line 48 P0 dis code2 k Disp Line 32 else if Disp Line 70 精品文档 第 21 页 共 25 页 21欢迎下载 P0