自動化類旋轉led動態(tài)顯示屏的設計畢業(yè)設計

1、南京 xxxx 學院 xxx 畢業(yè)論文 中文摘要i畢業(yè)設計（論文）畢業(yè)設計（論文）旋轉旋轉 ledled 動態(tài)顯示屏的設計動態(tài)顯示屏的設計 南京 xxxx 學院 xxx 畢業(yè)論文 中文摘要ii畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明原創(chuàng)性聲明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的

2、說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導教師簽名： 日期： 使用授權說明使用授權說明本人完全了解安陽工學院關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學校可以公布論文的部分或全部內容。作者簽名： 日 期： 南京 xxxx 學院 xxx 畢業(yè)論文 中文摘要iii摘要摘要進入新世紀，光電子產業(yè)得到社會廣泛的重視，led 顯示作為信息傳播的一種重要手段，已廣泛應用于室內外需要進行服務內容

3、和服務宗旨宣傳的公眾場所。尤其在沒有投影儀的地方，旋轉 led 的優(yōu)越性體現(xiàn)得非常明顯，在當今高度發(fā)達的經濟市場上，富有創(chuàng)意、應用面廣的、挪移方便、具有吸引力的信息傳播系統(tǒng)顯得十分的重要！二十一世紀是數字傳播的時代，隨著 led 技術的應用和普及，數字 led顯示屏的應用非常廣泛。傳統(tǒng)的 led 顯示屏以平面效果居多，旋轉式led 環(huán)形顯示屏的設計，是利用人眼視覺暫留效應，通過高速電機帶動 led 陣列旋轉，形成 360 度環(huán)形顯示畫面，可站在任何角度觀看，完全無觀賞死角，給人們一種新的視覺體驗。本設計基于 stc89c52單片機，采用獨立的 led，通過直流電機帶動旋轉，可形成立體效果，使其

4、更加絢麗，更具有觀賞性，可廣泛應用于家居，企業(yè)和公共場所。針對傳統(tǒng) led 顯示屏視角單一、體積較大、需要的發(fā)光二極管數目較多等特點，利用電機帶動 led 顯示陣列高速旋轉實現(xiàn)環(huán)形顯示，達到 360 全視角，在相同顯示信息量上降低產品體積，減少對發(fā)光二極管的使用，設計一個可以經常方便變換內容、能夠攜帶方便、信息容量大、價格低廉、結構簡單的信息播放系統(tǒng)，即旋轉 led 顯示屏。關鍵詞：旋轉式 led 陣列 環(huán)形顯示屏 stc89c52 單片機南京 xxxxx 學院?？粕厴I(yè)論文 英文摘要ivabstractabstractin the new century, the photoelectron

5、 industry wide attention by society, led display as an important means of information dissemination, has been widely used in indoor and outdoor services, content and services needed publicity purposes in public places. in particular, there is no projector in place, rotating leds superiority reflecte

6、d very clearly in todays highly developed economy markets, creative, application wide, the diversion of convenient, attractive information dissemination system is extremely important! the twenty-first century is the era of digital communication, with the led technology and the popularity of digital

7、led display is widely used. traditional led display to effect mostly flat, circular rotating led display design is the use of temporary stay in the human visual effects, high-speed motor to drive the led array rotation, the formation of 360-degree circular display can stand on any point of view, com

8、plete without viewing dead, to give people a new visual experience. the design is based on stc89c52 mcu, using separate led, driven by dc motor rotation, can form three-dimensional effect, make it more colorful, more spectator, can be widely used in homes, businesses and public places.view tradition

9、al led display single, larger and larger number of required characteristics of light-emitting diode, led display of motor driven circular array of high-speed rotation of the display, to 360 full view, in the same amount of information displayed on the lower product volume and reduce on the use of le

10、ds, the design can often facilitate the transformation of a content, can be portable, high information content, low cost, simple structure, the information broadcast system, the rotating led display.keywords:keywords: rotary; led array; circular display; stc89c52 scmxxxx 畢業(yè)論文 目錄目目 錄錄中文摘要中文摘要 iiii 英文

11、摘要英文摘要 iiiiii第一章第一章 緒論緒論 331.11.1 課題背景課題背景 33 1.1.1 此設計本身存在的作用 31.21.2 國內外發(fā)展現(xiàn)狀國內外發(fā)展現(xiàn)狀 .4 4 1.2.1 國內 led 顯示屏研究現(xiàn)狀 41.2.2 國外 led 顯示屏研究現(xiàn)狀 41.2.3 led 顯示屏制作方案比較 41.2.4 led 顯示屏研究現(xiàn)狀總結 51.31.3 本課題研究目的和意義以及來源本課題研究目的和意義以及來源5 5 1.3.1 本課題的設計思想來源5 1.3.2 本課題的設計目的及意義5第二章第二章 系統(tǒng)方案選擇系統(tǒng)方案選擇66 2.12.1 此設計涉及的主要技術此設計涉及的主要技

12、術6 6 2.22.2 方案選擇方案選擇 .6 6 xxxxx 畢業(yè)論文 22.2.1 基于步進電機細分驅動技術的旋轉 led 顯示屏設計62.2.2 嵌入式的 led 點陣顯示屏設計82.2.3 普通電機（交流電機）旋轉 led 顯示屏設計82.2.4 方案比較及確定 8第三章第三章 系統(tǒng)硬件設計系統(tǒng)硬件設計1010 3.13.1 系統(tǒng)總體硬件框圖系統(tǒng)總體硬件框圖 1010 3.23.2 系統(tǒng)設計具體結構系統(tǒng)設計具體結構 11113.2.1 系統(tǒng)前期設計具體結構 113.2.2 系統(tǒng)后期設計具體結構 12 3.33.3 系統(tǒng)整體設計原理圖系統(tǒng)整體設計原理圖 13133.3.1 系統(tǒng)前期整體設

13、計原理圖 143.3.2 系統(tǒng)后期整體設計原理圖 143.3.3 系統(tǒng)設計下載模塊原理圖 14 3.43.4 系統(tǒng)整體設計系統(tǒng)整體設計 pcbpcb 電路板電路板 16163.4.1 系統(tǒng)前期整體設計 pcb 電路板 （單層） 163.4.2 系統(tǒng)后期整體設計 pcb 電路板 （單層）16xxxxx 畢業(yè)論文 33.4.3 系統(tǒng)設計下載模塊電路板（單層）183.53.5 元器件選型元器件選型 1818第四章第四章 旋轉旋轉 ledled 動態(tài)顯示屏設計的控制思想動態(tài)顯示屏設計的控制思想 2020 4.14.1 本課題的實現(xiàn)基本原理本課題的實現(xiàn)基本原理 20204.1.1 成像基本原理 20 4

14、.1.2 漢子顯示原理 20 4.24.2 字體、圖形具體顯示過程解析字體、圖形具體顯示過程解析 2121 4.2.1 變量定義 22 4.2.2 習題、圖形顯示解析 22 4.2.3 部分計算及說明 23第五章第五章 系統(tǒng)的安裝與調試系統(tǒng)的安裝與調試 2727 5.15.1 旋轉旋轉 ledled 動態(tài)顯示屏的設計實物動態(tài)顯示屏的設計實物 2727 5.1.1 旋轉 led 動態(tài)顯示屏的前期設計實物 27 5.1.2 旋轉 led 動態(tài)顯示屏的后期設計實物 28 5.1.3 旋轉 led 動態(tài)顯示屏的下載模塊設計實物29 5.25.2 系統(tǒng)設計存在的問題系統(tǒng)設計存在的問題2929xxxxx

15、畢業(yè)論文 4 5.2.1 硬件設計不足29 5.2.2 軟件調試存在的問題30結論與展望結論與展望 3131致謝致謝 .3232參考文獻參考文獻 .3333附錄附錄 .3434 系統(tǒng)設計原理圖.34 第一章第一章 緒論緒論1.11.1 課題背景課題背景隨著信息化社會的到來，促進了現(xiàn)代信息顯示技術的發(fā)展，形成了 crt、lcd、pdp、led、el、dlp 等系列的信息顯示產品，縱觀各類顯示產品，各有其所長和適宜的市場應用需求。但是隨著 led 材料技術和工藝的提升，led 顯示屏以突出的優(yōu)勢成為平板顯示的主流產品之一，并在社會經濟的許多領域得到廣泛應用，主要包括：證券交易、金融信息顯示；機場航

16、班、汽車站動態(tài)信息顯示；港口、車站旅客引導信息顯示；體育場館信息顯示；道路交通信息顯示；xxxxx 畢業(yè)論文 4調度指揮中心信息顯示；郵政、電信、商場購物中心等服務領域的業(yè)務宣傳及信息顯示；廣告媒體新產品介紹；大型演出和集會；展覽會、宣講會。1.1.11.1.1 此設計本身存在的作用此設計本身存在的作用進入新世紀，光電子產業(yè)得到社會廣泛的重視，信息顯示技術發(fā)展迅速，隨著 led 器件材料性能的不斷提高，已廣泛應用于室內外需要進行服務內容和服務宗旨宣傳的公眾場所。尤其在沒有投影儀的地方,旋轉 led 的優(yōu)越性體現(xiàn)得非常明顯，傳統(tǒng)的 led 字屏相比價格高昂、操作麻煩，放置位置固定、應用面狹窄、挪

17、動不變；而傳統(tǒng)的平面顯示，信息量不大，互動性不強，顯得十分的不便。因此，設計一個可以經常方便變換內容、能夠攜帶方便、信息容量大、價格低廉、結構簡單的信息播放系統(tǒng)旋轉 led 顯示屏，具有十分重大的意義。1.21.2 國內外發(fā)展現(xiàn)狀國內外發(fā)展現(xiàn)狀1.2.11.2.1 國內國內 ledled 顯示屏研究現(xiàn)狀顯示屏研究現(xiàn)狀 我國的 led 顯示屏產業(yè)經過幾年的發(fā)展，基本形成了一批具有一定規(guī)模的骨干企業(yè)。在國內市場上，國產 led 顯示屏的市場占有率近100%，國外同類產品基本沒有市場，led 所占的市場將會越來越大，影響也會越來越深遠。我國的 led 顯示屏產業(yè)已成較大規(guī)模，技術水平相對領先，應用領

18、域也很廣泛的特點。 2008 年北京舉行的奧運盛會雖已順利閉幕，但所展現(xiàn)出的種種前所未有的規(guī)模已經深深的烙在了全世界人的心中。特別是奧運盛會上所應用的 led 產品類型和數量規(guī)模都是空前的。led 顯示屏作為一種新型的顯示器件出現(xiàn)在 2008 年北京奧運會的開幕式、比賽場館、奧運文化廣場以及奧林匹克公園等 led 項目中，國內 led 企業(yè)承接了主要的工程項目，提供了大量的 led 產品,總體上展示了我國 led 行業(yè)的技術產品優(yōu)勢和產業(yè)發(fā)展水平。也體現(xiàn)了我國 led 產業(yè)的力量和技術這也在一定程度上預示著 led 產業(yè)必是未來的一種趨勢。1.2.21.2.2 國外國外 ledled 顯示屏研

19、究現(xiàn)狀顯示屏研究現(xiàn)狀日本 hibino 公司展示了新產品 stealth，這是一款能透視背景的xxxxx 畢業(yè)論文 5穿透式 led 顯示屏，可呈現(xiàn)出一個綜合匯聚了影像、照明、舞臺道具、背景燈元素的立體影像空間。從可視性影像到體驗型影像，展示演出及舞臺設計創(chuàng)意空間得到擴展，視覺表現(xiàn)的世界無限延伸。隨著 led高性能材料的發(fā)展，led 顯示屏也必將得到發(fā)展，從而旋轉 led 顯示屏也將隨之發(fā)展，并相信，旋轉 led 顯示屏將會給人們的生活帶來更多的便利，造福于人類。1.2.31.2.3 ledled 顯示屏制作方案比較顯示屏制作方案比較生產 led 顯示屏有多種方案，具體情況如下介紹： 點陣模塊

20、方案：最早的設計方案，由室內為彩點陣屏發(fā)展而來。優(yōu)勢：原材料成本最有優(yōu)勢，且生產加工工藝簡單，質量穩(wěn)定。 缺點：色彩一致性差，馬賽克現(xiàn)象較嚴重，顯示效果較差。 單燈方案：為解決點陣屏色彩問題，借鑒戶外顯示屏技術的一種方案，同時將戶外的像素復用技術（又叫像素共享技術，虛擬像素技術）移植到了室內顯示屏。優(yōu)勢：色彩一致性比點陣模塊方式的好。 缺點：混色效果不佳，視角不大，水平方向左右觀看有色差。加工較復雜，抗靜電要求高。實際像素分辨率做到 10000 點以上較難。 貼片方案：采用貼片發(fā)光管為顯示元件的方案。 優(yōu)勢：色彩一致性，視角等重要顯示指標是現(xiàn)有方案里最好的一種，特別是三合一表貼的混色效果非常好

21、。 缺點：加工工藝麻煩，成本太高。 亞表貼方案：實際上是單燈方案的一種改進，現(xiàn)在還在完善之中。 優(yōu)勢：在顯示色彩一致性，視角等首要指標和標貼方案差別不大了，但成本較低，顯示效果很好，分辨率理論上可以做到 17200 以上。 缺點：加工還是較復雜，抗靜電要求高。因此在進行方案選擇時，應根據實際情況來加以選擇，如若選錯，或者選擇的方案不是最佳方案，輕則損失些許資金；重則，自身的品牌也將不保，從中可以看出科技的重要性是不可小覷的。1.2.41.2.4 ledled 顯示屏研究現(xiàn)狀總結顯示屏研究現(xiàn)狀總結隨著 led 高性能材料的發(fā)展，led 顯示屏也必將得到發(fā)展，從而旋轉 led 顯示屏也將隨之發(fā)展，

22、由于旋轉 led 顯示屏制作起來，成本低廉，調試方便，并且擁有 360 度的可視范圍，觀賞完全無死角，給xxxxx 畢業(yè)論文 6人們帶來一種新的視覺體驗。而且在顯示相同信息量上，旋轉式 led顯示屏使用的發(fā)光二極管數量更少，可有效降低能耗和維修成本。本設計無論是從觀賞性、實用性和成本上考慮，都具備傳統(tǒng) led 顯示屏無法比擬的優(yōu)越性。特別適合作為家居的一件藝術，也可以作為企業(yè)宣傳的一個平臺，更適合在人潮洶涌的公眾場所。其使用范圍非常廣，市場前景很好。相信未來旋轉式 led 環(huán)形顯示屏將會迎來廣闊的市場空間，帶來無窮的商業(yè)價值。1.31.3 本課題研究目的和意義以及來源本課題研究目的和意義以及來

23、源1.3.11.3.1 本課題的設計思想來源本課題的設計思想來源傳統(tǒng)的 led 顯示屏以平面顯示效果為主，視角范圍受限、體積較大且搬運不便。而旋轉式 led 環(huán)形顯示屏，可 360 度范圍內觀看，不僅擴大了產品可視范圍，而且體積更小，設置方便，適合各種空間利用，給人們更加帶來了一種新的視覺體驗。相信不論是家居使用，還是企業(yè)或人潮洶涌的公眾場所，都會給人們帶來高質感的享受，未來的旋轉式 led 顯示屏必定具有廣闊的市場空間。1.3.21.3.2 本課題的設計目的及意義本課題的設計目的及意義設計一個可以經常方便變換內容、能夠攜帶方便、信息容量大、價格低廉、結構簡單的信息播放系統(tǒng)，即旋轉 led 顯

24、示屏。 進入新世紀，光電子產業(yè)得到社會廣泛的重視，信息顯示技術發(fā)展迅速，隨著 led 器件材料性能的不斷提高，已廣泛應用于室內外需要進行服務內容和服務宗旨宣傳的公眾場所。尤其在沒有投影儀的地方，旋轉 led 的優(yōu)越性體現(xiàn)得非常明顯，傳統(tǒng)的 led 字屏相比價格高昂、操作麻煩，放置位置固定、應用面狹窄、挪動不變；而傳統(tǒng)的平面顯示，信息量不大，互動性不強，顯得十分的不便。因此，設計一個可以經常方便變換內容、能夠攜帶方便、信息容量大、價格低廉、結構簡單的信息播放系統(tǒng)旋轉 led 顯示屏，具有十分重大的意義。第二章第二章 系統(tǒng)方案選擇系統(tǒng)方案選擇2.12.1 此設計涉及的主要技術此設計涉及的主要技術單

25、片機技術：當某個 led 在高速的旋轉情況之下，會以某個頻率在空間的某一點來回出現(xiàn)。所以需要通過定時器中斷，讓其在對應時刻點亮或是熄滅，超過一定的頻率時，由于人眼的視覺暫留效應，xxxxx 畢業(yè)論文 7而無法分辨出是否在閃爍；因而可以通過單片機定時器的功能控制其的顯示內容。led 驅動電路：由于旋轉會降低 led 顯示的亮度，為此我們選擇高亮度的發(fā)光二極管，并通過與單片機 i/o 口相連，對程序設定以達到控制 led 閃爍的效果。 電源的供電方式：旋轉 led 顯示屏的硬件難點既是電路板的供電問題，因為系統(tǒng)始終處于高速旋轉的狀態(tài)，在此我們將電機驅動和led 驅動供電部分分開，這樣雖然增加了硬件

26、開銷，但使得系統(tǒng)更加簡單，大大降低的硬件設計難度。2.22.2 方案選擇方案選擇2.2.12.2.1 基于步進電機細分驅動技術的旋轉基于步進電機細分驅動技術的旋轉 ledled 顯示屏設計顯示屏設計為保證顯示屏在高速旋轉時轉速運行穩(wěn)定，避免其他電動機在高速旋轉時存在的安全隱患甚至系統(tǒng)崩潰，該設計提出采用步進電機來控制顯示屏旋轉的方法，步進電機通過細分驅動器后，不僅使步距角變?yōu)槠涔逃胁骄嘟堑?/n，而且可完全消除電機的低頻振蕩，增大其驅動能力并且由于步進電機具有抗干擾能力強，控制簡單，步矩誤差不會長期積累等特點，從而大大增強了旋轉穩(wěn)定性和精確性，保證了清晰的顯示效果。此設計除了以上三點主要涉及到

27、的技術以外，還需對步進電機的驅動、調速進行了解：步進電機驅動：因為在不同的電機速度之下，產生的相應的頻率是不同的，同時旋轉 led 顯示屏所呈現(xiàn)出來的圖像不一樣，電機速度影響到單片機的定時器怎樣工作和定時的多少，還影響到程序的編寫。所以電機控制速度顯得極其的重要，常用的是采用 pwm 對直流電機調速，通過電壓的改變而得到不同的轉速，但直流電機調速困難，在此我們采用步進電機，通過 l298 芯片發(fā)脈沖，驅動電機旋轉，這樣步進電機速度更加穩(wěn)定。此設計硬件設計方案旋轉 led 整體硬件結構圖詳見圖 2 所示此設計軟件設計方案軟件流程圖，如下所示：xxxxx 畢業(yè)論文 8主程序啟動電機按鍵是否啟動返回

28、yn主程序去字模，刷新顯示返回y啟動中斷定時時間是否到n圖 2.1 旋轉 led 顯示屏軟件流程圖2.2.22.2.2 嵌入式的嵌入式的 ledled 點陣顯示屏設計點陣顯示屏設計在以往的 led 點陣系統(tǒng)中，整個系統(tǒng)的控制核心是單片機，單片機負責數據的讀取，傳輸和顯示。由于單片機的存儲大小及多方面的限制，單片機作為控制核心時，在對顯示畫面不多，顯示畫面不大時是可以方便可行的。但是由于單片機執(zhí)行指令受時間的限制，當顯示較大畫面時，單片機的速度難以滿足此要求，而結合嵌入式系統(tǒng)技術后，即采用嵌入式軟、硬件的集成方案來實現(xiàn)系統(tǒng)的各項功能。該系統(tǒng)的設計采用了嵌入式芯片，在嵌入式開發(fā)中軟件編程使用了實時

29、操作系統(tǒng)，使軟件層次更加清晰，維護性強，模塊化標準。此硬件設計方案如圖 2 所示：只需將圖中的 mcu 控制器換成嵌入式芯片即可。此軟件設計方案如圖 1 所示：xxxxx 畢業(yè)論文 9軟件設計方案與以上設計思想基本類似，故圖 1 上所示即可。2.2.32.2.3 普通電機（交流電機）旋轉普通電機（交流電機）旋轉 ledled 顯示屏設計顯示屏設計此硬件設計方案如圖 2 所示：只需將圖中的 mcu 控制器換成 stc89c52 芯片，將步進電機換成普通的交流電機即可。此軟件設計方案如圖 1 所示：軟件設計方案與上設計思想基本類似，故圖 1 上所示即可。2.2.42.2.4 方案比較及確定方案比較

30、及確定以上三個方案各有及優(yōu)缺點，個人總結而言，總的歸結為：以結構設計盡量簡單，易于操作，易于理解，成本低廉為主要設計需考慮因素。從方案一來看，主要區(qū)別在于使用了步進電機來帶動 led 的旋轉，這里的難點就在于步進電機的調速問題上。必須對步進電機的工作原理，如何調速，進行充分的理解。因為在不同的電機速度之下，產生的相應的頻率是不同的，同時旋轉 led 顯示屏所呈現(xiàn)出來的圖像不一樣，電機速度影響到單片機的定時器怎樣工作和定時的多少，還影響到程序的編寫。當然，此設計如果能明確的知道電機的速度大小對于編程而言是相當有利的；但是同時也需要對步進電機進行脈沖的發(fā)放，對程序的編譯亦同時提高了難度；但是個人認

31、為，最為重要的則是對成本的考慮上，由于此設計需要較高的速度，而較高速度的步進電機成本是相當高的，如果僅作為實驗觀賞用，制作一個產品還可以考慮此方案的可行性，但是若作為商品來銷售，我認為就沒有設計此產品的必要了，故暫且不使用此方案。從方案二來講，主要區(qū)別在于使用了嵌入式芯片來代替單片機，在以往的 led 點陣系統(tǒng)中，整個系統(tǒng)的控制核心是單片機，單片機負責數據的讀取，傳輸和顯示。由于單片機的存儲大小及多方面的限制，單片機作為控制核心時，在對顯示畫面不多，顯示畫面不大時是可以方便可行的。但是由于單片機執(zhí)行指令受時間的限制，當顯示較大畫面時，單片機的速度難以滿足此要求，而結合嵌入式系統(tǒng)技術后，即采用嵌

32、入式軟、硬件的集成方案來實現(xiàn)系統(tǒng)的各項功能。個人認為，xxxxx 畢業(yè)論文 10此設計本身的宗旨就不需要顯示較大的畫面，也不需要太大的存儲空間，對于普通的文字顯示和圖案顯示，單片機完全可以達到此要求，而且成本很低（stc89c51 成本在 5￥左右），而且嵌入式芯片，掌握起來較為復雜，不適合普通的，沒有接觸過此方面知識的人群的使用，使用較難，故暫且不使用此方案。從方案三來講，主要區(qū)別在于使用了普通的交流電機來代替方案一所使用的步進電機，實際設計時購買了一個普通功率的風扇將風扇中電機拆分即可使用，成本相當的低，而且在電源上也可直接使用ac220v 電壓，方便快捷，與使用直流電機相比，省卻了設計電

33、源這個麻煩，同時也降低了設計成本，在此次設計時選用了此方案，最大的優(yōu)勢就在于成本很低。南京化工職業(yè)技術學院專科生畢業(yè)論文 11第三章第三章 系統(tǒng)硬件設計系統(tǒng)硬件設計3.13.1 系統(tǒng)總體硬件框圖系統(tǒng)總體硬件框圖電機電機電源按鍵輸入led 驅動mcu 控制器電源（dc5v）led(16 個)電源（dc5v）圖 3.1 旋轉 led 整體硬件結構圖通過對整個設計框圖的剖析，通過對整個框圖及設計流程的了解，設計出如上圖所示的硬件框圖；在此框圖中運用了兩個獨立的直流電源分別對 mcu 控制器和 led 進行供電，這一方面大大降低了硬件設計難度，另一方面也提高了 led 的發(fā)光亮度，可行性高；整個核心設

34、計都將圍繞此框圖展開進行。南京化工職業(yè)技術學院?？粕厴I(yè)論文 123.23.2 系統(tǒng)設計具體結構系統(tǒng)設計具體結構3.2.13.2.1 系統(tǒng)前期設計具體結構系統(tǒng)前期設計具體結構旋轉 led（雙層）動態(tài)顯示屏結構正視圖：注：注：rrrr供電裝置交流電機固定臺以放置的 16 個led 為例，必須將其穩(wěn)定的固定好，避免旋轉時，發(fā)生掉落圖 3.2 旋轉 led（單排）動態(tài)顯示屏前期結構正視圖如圖 3 所示，由于此項課題設計較早，在前期設計時考慮采用雙排 led（各 16 個）不同半徑設計一雙層旋轉 led 動態(tài)顯示屏以達到雙層顯示效果；兩排 led 所采用的原理完全相同，完全遵屬于圖 2 所示的硬件框圖

35、進行拓展，并最終將其設計出來，但此南京化工職業(yè)技術學院?？粕厴I(yè)論文 13裝置設計時考慮欠佳，缺陷較多，最終以失敗告終。3.2.23.2.2 系統(tǒng)后期設計具體結構系統(tǒng)后期設計具體結構旋轉 led（單層）動態(tài)顯示屏結構正視圖：如圖 4 所示，由于此項課題設計較早，在前期設計時考慮的欠佳，導致電機燒毀，電路板損壞，既而加以改進?，F(xiàn)利用剩余器件材料制成一單排旋轉 led 顯示屏，所采用的原理完全完全遵屬于圖 2 所示的硬件框圖，并最終將其設計出來，此裝置在許多方面（成本，阻力）加以優(yōu)化，并最終設計出來，得到較好的顯示效果。 供電裝置交流電機固定臺以放置的 16 個 led為例，必須將其穩(wěn)定的固定好，

36、避免旋轉時，發(fā)生掉落南京化工職業(yè)技術學院?？粕厴I(yè)論文 14r圖 3.3 旋轉 led（單排）動態(tài)顯示屏后期結構正視圖3.33.3 系統(tǒng)整體設計原理圖系統(tǒng)整體設計原理圖 圖 3.4 單片機（stc89c52）引腳圖stc89c52 的內核和 at51 系列單片機一樣，故引腳也相同。stc89c52 的引腳功能現(xiàn)說明如下：1-8：i/o p1 口（p1.0-p1.7）；9：復位腳（rst/vpd）；10-17：i/op3 口（p3.0=rxd，p3.1=txd，p3.2=-int0，p3.3=-int1，p3.4=t0，p3.5=t1，p3.6=-wr，p3.7=-rd）18、19：晶振（18=

37、xtal2，19=xtal1）；20:地（vss）；21-28：i/op2 口（p2.0-p2.7)； 29：-psen；30：ale/-prog；31：-ea/vpp32-39：i/op0 口（p0.7-p0.0）；40：+5v 電源。注：引腳功能前加“-”，說明其是低電平有效。如 p3.2=-int0。南京化工職業(yè)技術學院專科生畢業(yè)論文 153.3.13.3.1 系統(tǒng)前期整體設計原理圖系統(tǒng)前期整體設計原理圖原理圖詳見附錄 i 圖 23 所示。根據圖 2 所示的硬件框圖設計出圖 23 所示的原理圖，圖中所示的 vcc 運用了同一個直流電源，但是在實際調試中，在同一電源（5v）共同對單片機和

38、led（16 個）進行供電時，在程序運行時，出現(xiàn)了電壓輸出不穩(wěn)定。對于單片機而言對電壓的要求則在 3v 以上，而 vcc 則為 5v，此 vcc 若同時對二者進行供電則不能達到程序運行的要求。最終以分開供電（各 5v）方式，并獲得成功。3.3.23.3.2 系統(tǒng)后期整體設計原理圖系統(tǒng)后期整體設計原理圖利用 protel99 se 軟件畫出相關原理圖，此原理圖詳見附錄 i圖 24 所示后期設計原理同前期完全相同，只是在硬件設計上由雙排改為單排顯示，降低了運行負載和實驗成本，仍以獨立供電的方式運行，最終獲得較佳的實驗效果。3.3.33.3.3 系統(tǒng)設計下載模塊原理圖系統(tǒng)設計下載模塊原理圖由于調試時

39、，需要對程序反復進行下載，需要制作一個下載通訊器，亦是為了下載程序的方便；在此運用 rs232 和 max232 可以簡單實現(xiàn)上位機和單片機的通信功能，可以輕松的對程序進行下載并運行。原理圖詳見附錄 i 圖 25 所示。 db9 相關資料 1 圖 3.5 db9 引腳圖 表 3.1 db9 引腳功能說明引腳123456789簡寫dcdrxdtxddtrsgdsrrtsctsri南京化工職業(yè)技術學院?？粕厴I(yè)論文 16功能 說明載波偵測接收數據發(fā)送數據數據終端準備信號地線數據準備好請求發(fā)送清除發(fā)送振鈴指示max232 相關資料 1圖 3.6 max232 引腳圖max232 引腳功能說明：max

40、232 芯片是專門為電腦的 rs-232 標準串口設計的接口電路,使用+5v 單電源供電。內部結構基本可分三個部分：第一部分是電荷泵電路。由 1、2、3、4、5、6 腳和 4 只電容構成。功能是產生+12v 和-12v 兩個電源，提供給 rs-232 串口電平的需要。第二部分是數據轉換通道。由 7、8、9、10、11、12、13、14 腳構成兩個數據通道。其中 13 腳（r1in）、12 腳（r1out）、11 腳（t1in）、14 腳（t1out）為第一數據通道。8 腳（r2in）、9 腳（r2out）、10 腳（t2in）、7 腳（t2out）為第二數據通道。ttl/cmos 數據從 t1

41、in、t2in 輸入轉換成 rs-232 數據從t1out、t2out 送到電腦 dp9 插頭；dp9 插頭的 rs-232 數據從r1in、r2in 輸入轉換成 ttl/cmos 數據后從 r1out、r2out 輸出。第三部分是供電。15 腳 gnd、16 腳 vcc（+5v）。在充分了解到原理之后，畫出原理圖，詳見附錄 i 圖 25 所示：制作出專用下載模塊，實驗證明，可以成功的對程序進行下載，并可以成功運行。南京化工職業(yè)技術學院?？粕厴I(yè)論文 173.43.4 系統(tǒng)整體設計系統(tǒng)整體設計 pcbpcb 電路板電路板3.4.13.4.1 系統(tǒng)前期整體設計系統(tǒng)前期整體設計 pcbpcb 電路

42、板（單層）電路板（單層）此圖 pcb 詳見附錄 ii 圖 26 所示：利用 protel99 se 軟件根據附錄 i 圖 23 原理圖制成 pcb 電路板，考慮到成本因素，在 pcb 布線時均采用單層（頂層）布線，根據實際設計并在 pcb 中測量好尺寸大小，以便制作成實際集成電路板，所以實際尺寸大小的設計非常重要，不僅可以對成本進行合理控制，在pcb 實際制作時，需注意對外形進行合理布局，盡量做到美觀，但是可行性依然需放在首要位置。此示意圖是利用 protel99 se 軟件根據所繪出的原理圖制成 pcb電路板，根據所制成的電路板，并在軟件中實際測量并計算出該電路板的實際尺寸大小。在 prot

43、el 制作 pcb 時，所使用到的長度單位為：mil，在轉換成實際常見的長度是需注意，不能出錯。計量單位：1mil=0.0254mm。通過這一計量單位的轉換可以輕松的計算出該 pcb 板的實際尺寸。具體大小詳見圖 8 所示。3.4.23.4.2 系統(tǒng)后期整體設計系統(tǒng)后期整體設計 pcbpcb 電路板（單層）電路板（單層）此圖 pcb 詳見附錄 ii 圖 27 所示：根據附錄 i 圖 24 原理圖制成此 pcb，與前期制作的 pcb 電路板原理完全相同，慮到成本因素，在 pcb 布線時均采用單層（頂層）布線，原理上對前期的雙排改動為單排，采用的原理均為圖2 所示，在外形設計上有所改動，但在最終實

44、際設計時有所改動，具體情況見實物分析。根據實際制作的 pcb，根據計量轉換單位：1mil=0.0254mm。測量出此 pcb 大小，通過這一計量單位的轉換可以輕松的計算出該 pcb板的實際尺寸。具體大小詳見圖 9 所示：南京化工職業(yè)技術學院?？粕厴I(yè)論文 184076112單位單位/mm圖 3.7 系統(tǒng)前期整體設計 pcb 電路板尺寸示意圖577640101單位單位/mm圖 3.8 系統(tǒng)后期整體設計 pcb 電路板尺寸示意圖101南京化工職業(yè)技術學院專科生畢業(yè)論文 193.4.33.4.3 系統(tǒng)設計下載模塊電路板（單層）系統(tǒng)設計下載模塊電路板（單層）根據附錄 i 圖 25 原理圖制成下載模塊

45、pcb 電路板，實際 pcb 詳見附錄 ii 圖 28 所示。41圖 3.9 系統(tǒng)設計下載模塊 pcb 電路板尺寸示意圖根據實際制作的 pcb，根據計量轉換單位：1mil=0.0254mm。測量出此下載模塊 pcb 大小，通過這一計量單位的轉換可以輕松的計算出該 pcb 板的實際尺寸。具體大小詳見圖 10 所示：注：由于考慮到成本和實驗室實際條件等因素，系統(tǒng)設計的所有pcb 電路板均未制成集成電路板；但雖如此，所有的電路圖均由人工手工焊接布線完成，并均制作成功，雖然布局美觀上是不如集成電路板，均但可用，獲得成功。3.53.5 元器件選型元器件選型發(fā)光二極管（led）外型：5mm 大草帽 外徑：

46、5mm 光色：綠色 亮度：4000mcd電壓：3.0v3.2v 電流：1720ma 視角：120 度 壽命：100000小時以上單片機型號：stc89c52 引腳輸出電壓：5v 數量：1 片晶振 規(guī)格：11.0592mhz 數量：1 個電阻：規(guī)格：470 功率：1/2w 精度：5%。 數量：16 個單位單位/mm59南京化工職業(yè)技術學院專科生畢業(yè)論文 20交流電機電壓：ac220v 轉速：900rad/min. 其余參數：未知電容（無源）規(guī)格：15p。 數量：2 片電池(dxp 型)規(guī)格：3v。 數量：4 片max232epe（dxp 型）引腳：dip-16 電源：+5v 外部通訊口： rs2

47、32 外部電容（無源）：0. 1uf數量：1 片rs232 轉接頭 db9 母轉接頭 南京 xxxx 學院專科生畢業(yè)論文 21第四章第四章 旋轉旋轉 ledled 動態(tài)顯示屏設計的控制思動態(tài)顯示屏設計的控制思 想想4.14.1 本課題的實現(xiàn)基本原理本課題的實現(xiàn)基本原理4.1.14.1.1 成像基本原理成像基本原理實踐證明,人的大腦無法清晰辨識運動速度過快的物體。當物體運動速度達到 2040 轉/秒時，大腦無法辨別物體的運動。3rad/s 的影像15rad/s 時的影像60rad/s 時的影像圖 4.1 人眼暫留效應示意圖所以在這種情況之下，由于人的眼睛存在視覺暫留現(xiàn)象，旋轉 led 顯示器能夠

48、很好地利用人眼的視覺暫留特性，利用高速旋轉電機帶動一排 led 燈旋轉，通過控制 led 燈的閃爍時間和頻率，就可呈現(xiàn)一幅完整的畫面，如顯示字符、圖片。4.1.24.1.2 漢字顯示原理漢字顯示原理我們以 ucdos 中文宋體字庫為例，每一個字由 16 行 16 列的點陣組成顯示。即國標漢字庫中的每一個字均由 256 點陣來表示。我們可以把每一個點理解為一個像素，而把每一個字的字形理解為一幅圖像。事實上這個漢字屏不僅可以顯示漢字，也可以顯示在 256 像素范圍內的任何圖形。 南京 xxxx 學院專科生畢業(yè)論文 22圖 4.2 漢字顯示原理圖4.24.2 字體、圖形具體顯示過程解析字體、圖形具體

49、顯示過程解析此設計所需的字模，可視為一 16*16 的點陣字模，具體如下圖所示：16151413121110987654321p2.0p2.1p2.2p2.3p2.4p2.5p2.6p2.7p1.0p1.1p1.2p1.3p1.4p1.5p1.6p1.7123456781101112131415169南京 xxxx 學院?？粕厴I(yè)論文 23圖 4.3 字體顯示示意圖注： 表示 led 點亮； 表示 led 未點亮。4.2.14.2.1 變量定義變量定義將圖 12 中的 p0 整個 8 位 i/o 端口替換為 p1，i/o 口即可，并且排序為：從上至下：p1.7-p1.0，與圖中有所差別；實際設

50、計時上 8位設計為 p1，i/o 端口。此設計 8 位的 stc89c52 單片機控制，由于單片機的總線為 8 位，一個字需要拆分為 2 個部分。一般我們把它拆分為上部和下部，上部由 8*16 點陣組成，下部也由 8*16 點陣組成。故變量定義為：16 個 led 所對應的 i/o 接口為；上 8 位：從上至下對應為: 1p1.7，p1.6，p1.5，p1.4，p1.3，p1.2，p1.1，p1.0；下 8 位：從 2上至下對應為：p2.7，p2.6，p2.5，p2.4，p2.3，p2.2，p2.1，p2.0。實際設計 i/o端口為低電平有效。如圖 13 所示。4.2.24.2.2 字體、圖形

51、顯示解析字體、圖形顯示解析在本例中單片機首先顯示的是左上角的第一列的上半部分，即第0 列的 p10-p17 口。方向為 p17 到 p10 ,顯示漢字“大”時，p12 點亮,由下往上排列，為 p1.0 滅，p1.1 滅, p1.2 亮 p1.3 滅, p1.4 滅, p1.5 滅,p1.6 滅,p1.7 滅。即二進制 00000100，轉換為 16 進制為 04h。上半部第一列完成后，繼續(xù)掃描下半部的第一列，為了接線的方便，我們設計成由上往下掃描，即從 p27 向 p20 方向掃描，從圖可以看到，這一列全部為不滅，即為 00000000，16 進制則為 00h。然后單片機轉向上半部第二列，仍為

52、 p12 點亮，為 00000100，即 16 進制04h；這一列完成后繼續(xù)進行下半部分的掃描，p21 點亮，為二進制00000010，即 16 進制 02h.依照這個方法，繼續(xù)進行下面的掃描，一共掃描 32 個 8 位， 可以得出漢字“大”的掃描代碼為：利用 16*16 點陣字模提取軟件將“大”字字模提?。ㄒ嗫僧嫳硗扑?，但速度較慢，不可?。?。如圖所示，取模時設置為豎向讀?。汗省按蟆弊?16 進制字模為：0 x04, 0 x00, 0 x04, 0 x02, 0 x04, 0 x02, 0 x04, 0 x040 x04, 0 x08, 0 x04, 0 x30, 0 x05, 0 xc0,

53、0 xfe, 0 x00南京 xxxx 學院?？粕厴I(yè)論文 240 x05, 0 x80, 0 x04, 0 x60, 0 x04, 0 x10, 0 x04, 0 x080 x04, 0 x04, 0 x0c, 0 x06, 0 x04, 0 x04, 0 x00, 0 x00注：由于實際設計為低電平輸出有效，故：在實際編程時需對所有的 16 進制字模進行取反操作?，F(xiàn)將此字模定義為一數組（以單獨顯示“大“字為例）： 調試程序為:unsigned char code zimu=0 x04, 0 x00, 0 x04, 0 x02, 0 x04, 0 x02, 0 x04, 0 x04，0 x0

54、4, 0 x08, 0 x04, 0 x30, 0 x05, 0 xc0, 0 xfe, 0 x00，0 x05, 0 x80, 0 x04, 0 x60, 0 x04, 0 x10, 0 x04, 0 x08，0 x04, 0 x04, 0 x0c, 0 x06, 0 x04, 0 x04, 0 x00, 0 x00void delay( unsigned t) /延時 t ms unsigned char i; while(t-) for (i=0;i125;i+); 南京 xxxx 學院?？粕厴I(yè)論文 25void display_off()p1 = 0 xff;p2 = 0 xff;v

55、oid main()while(1)for(x=0;x=60;x+) for(j=0;j=15;j+) p1=zimuj*2; /由于此設計為低電平輸出有效，故在處理字模時需加以取反p2=zimuj*2+1;delay(t); /此 t1時間的大小即為：第 n 列顯示到第n+1 列顯示時的時間間隔；t 的值與電機轉速密切相關，取值非常重要；與圖像的成型及清晰度，穩(wěn)定度密切相關。模擬圖詳見圖 14南京 xxxx 學院?？粕厴I(yè)論文 26display_off();delay(y); /此;21( )115*tdelay ynt注：此程序為一單字調試程序，作為主程序參考所用。此程序實現(xiàn)的功能為：此

56、為調試單字程序，屏幕只顯示一個“大”字，并且在緩慢移動（電機運行不穩(wěn)，無法測得精確速度所致）。4.2.34.2.3 部分計算及說明部分計算及說明如圖 14 模擬圖所示，很形象的現(xiàn)實出單子運行的情況，假設電機轉速為 n（rad/s），單字大小如圖所示，所占角度為（單位/度）；單字所占用的面積為 s（單位/m2）；16 個 led 所占高度為 h（單位/m）,旋轉半徑為 r（單位/m）；y,t 為未知參數（單位為 ms）。故經整理為：南京 xxxx 學院專科生畢業(yè)論文 27( * * ) 180sr hr2( )tdelay y1( )tdelay tled電機軸h圖 4.4 單字顯示模擬圖 ；(

57、大小決定字體顯示 11( )( *15*360)( *5400)tdelay tnn大小，可調),（單位/s）.； 1*1000( *5) ( *27)ttn ；（單位/s）. 221( )115*tdelay ynt； 2*1000yt；(單位/m2)。 3( * ) 180sr h如圖 11 所示，在公式中，結合以上程，在程序中 delay(t)為 1第 n 列顯示到第 n+1 列顯示時的時間間隔；t 值與電機轉速密切相關，取值非常重要；與圖像的成型及清晰度，穩(wěn)定度密切相關。在公式中 delay(y)為對一字模掃描完成后，p1，p2 端口全置高電平（led 2熄滅）所需時間。在公式中，s

58、為單字顯示時所占用的面積，由于 3h 為一定值，此面積則可根據的大小調整，為一可調值，其值的改變直接影響到字體大小的顯示，根據實際情況及美觀程度來調整，實為必要。以上所述則為電機運行一周時所需執(zhí)行的程序，由于電機運行速度非?？欤姍C在每運行一周均執(zhí)行以上程序，又由于人的眼睛存在視覺暫留現(xiàn)象，故一個完整的“大”字將出現(xiàn)在綠色的屏幕上。注：此僅為一個字的調試程序，如需增加字數，則相應的 t，y 大小都將改變，需要進行反復調試。南京 xxxx 學院?？粕厴I(yè)論文 28第五章第五章 系統(tǒng)的安裝與調試系統(tǒng)的安裝與調試5.15.1 旋轉旋轉 ledled 動態(tài)顯示屏的設計實物動態(tài)顯示屏的設計實物5.1.1

59、5.1.1 旋轉旋轉 ledled 動態(tài)顯示屏的前期設計實物動態(tài)顯示屏的前期設計實物圖 5.1 旋轉 led 動態(tài)顯示屏后期設計實物57112單位單位/mm圖 5.2 旋轉 led 動態(tài)顯示屏的設計前期實物實際尺寸示意圖如圖 15 所示，此為前期設計的實際實物，在此實物中前期設計的 pcb5489南京 xxxxx 學院?？粕厴I(yè)論文 29電路板與實際設計實物有所誤差，經過精密測量出實際尺寸大小，具體尺寸大小如圖 16 所示。5.1.25.1.2 旋轉旋轉 ledled 動態(tài)顯示屏的后期設計實物動態(tài)顯示屏的后期設計實物圖 5.3 旋轉 led 動態(tài)顯示屏后期設計實物圖801327312362單位

60、單位/mm圖 5.4 旋轉 led 動態(tài)顯示屏的設計后期實物實際尺寸示意圖如圖 17 所示，此為后期設計的實際實物，在此實物中后期設計的 pcb 電路板與實際設計實物有所誤差，經過精密測量出實際尺寸大小，具體尺寸大小如圖 18 所示。南京 xxxxx 學院?？粕厴I(yè)論文 305.1.35.1.3 旋轉旋轉 ledled 動態(tài)顯示屏的下載模塊設計實物動態(tài)顯示屏的下載模塊設計實物圖 5.5 下載模塊設計實物圖 5.6 下載模塊實際尺寸示意圖如圖 19 所示，此為設計的實際實物，在此實物中后期設計的 pcb電路板與實際設計實物有所誤差，經過精密測量出實際尺寸大小，具體尺寸大小如圖 20 所示。5.2