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1、-基于STC单片机的旋转LED屏的设计毕业设计论文-第 22 页一、原始依据（包括设计或论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等。）工作基础：熟练掌握基于C51的单片机应用程序设计。研究条件：利用直流电机、LED阵列以及无线供电技术，实现一个基于STC单片机的旋转双面点阵屏的设计。应用环境：基于STC单片机的应用系统的设计。工作目的：熟练掌握STC单片机的C编程。 掌握基于STC单片机的直流电机转速控制以及无线供电技术。 掌握LED点阵屏信息状态控制的基本方法。二、 参考文献1 李竹君,张恒超.Keil C51中断编程中寄存器组的选用与保护J. 空间电子技术. 2012(03). 2 孙
2、超,周国祥.面向网络传输的无损压缩算法优化研究J. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2012(06) .3 张明长.基于Atmega16和DS1302的数码管时钟设计J. 北京印刷学院学报. 2012(02) .4 胡阳.RGB POV在点阵旋转屏中的应用及其电源解决方案J. 中国科技信息. 2012(07) .5 胡阳.基于视觉暂留的动态扫描LED旋转屏J. 现代电子技术. 2012(05) .6 魏世秀,王翀.一种基于单片机的RGB LED背光源的设计J. 现代电子技术. 2012(04). 7 张玉健.基于nRF24L01的无线温湿度检测系统设计J. 物联网技术. 2012(01).
3、8 曹青梅,徐立友,曹艳玲,席志强.基于nRF24L01的移动数据通讯网络设计J. 微型机与应用. 2011(24).三、 设计（研究）内容和要求（包括设计或研究内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求。）1、设计基于STC单片机的下位机直流电机转速控制电路。2、设计基于无线供电的整流、滤波等电路。3、设计基于STC单片机的上位机的点阵屏控制电路、时钟电路。4、完成该电路的C程序设计。指导教师（签字）年 月 日审题小组组长（签字）年 月 日北京交通大学本科生毕业设计（论文）开题报告课题名称基于STC单片机的旋转LED屏的设计系 名信息工程系专 业自动化学生姓名 吕忠芮指导教师
4、扈书亮一、 课题来源及意义目前人们看到的绝大多数显示屏都是传统显示屏，它是由无数个LED组成的点阵集合。这种显示屏的优点是原理简单、控制方便，在生活中被广泛使用。但随着经济发展市场需求日益丰富，在很多情况下，传统LED显示屏已经无法满足实际需要。这主要表现在以下几个方面：第一，传统显示屏整个显示面积全由LED组成，器件数量多，硬件连接复杂，成本高；第二，由于显示屏是一个平面，有一定的视角限制；第三，传统显示屏显示画面单调，缺乏吸引力，容易使人产生审美疲劳。本设计针对以上传统LED显示屏的不足，研究并设计了采用旋转LED的方案，成功解决了传统平面LED显示屏器件数量多并且无法全方位显示的问题。系
5、统的特点是一次投入较小，能以少量的LED灯实现甚至超越传统方式下大量LED灯才能实现的显示功能，符合现阶段倡导的低碳理念、节约能源。其全方位的显示功能使处于不同角度人都拥有相同的视觉感受，可呈现出炫丽缤纷、流光溢彩的多层图文画面，极具吸引力。二、国内外发展现状我国的LED显示屏产业经过几年的发展，基本形成了一批具有一定规模的骨干企业。在国内市场上，国产LED显示屏的市场占有率近100%，国外同类产品基本没有市场，LED所占的市场将会越来越大，影响也会越来越深远。我国的LED显示屏产业已成较大规模，技术水平相对领先，应用领域也很广泛的特点。2008年北京举行的奥运盛会虽已顺利闭幕，但所展现出的种
6、种前所未有的规模已经深深的烙在了全世界人的心中。特别是奥运盛会上所应用的LED产品类型和数量规模都是空前的。LED显示屏作为一种新型的显示器件出现在2008 年北京奥运会的开幕式、比赛场馆、奥运文化广场以及奥林匹克公园等LED项目中，国内LED企业承接了主要的工程项目，提供了大量的LED产品,总体上展示了我国LED行业的技术产品优势和产业发展水平。也体现了我国LED产业的力量和技术这也在一定程度上预示着 LED 产业必是未来的一种趋势。日本Hibino公司展示了新产品STEALTH，这是一款能透视背景的穿透式LED 显示屏，可呈现出一个综合汇聚了影像、照明、舞台道具、背景灯元素的立体影像空间。
7、从可视性影像到体验型影像，展示演出及舞台设计创意空间得到扩展，视觉表现的世界无限延伸。随着LED高性能材料的发展，LED显示屏也必将得到发展，从而旋转LED显示屏也将随之发展，并相信，旋转LED显示屏将会给人们的生活带来更多的便利，造福于人类。三、研究目标及意义本课题主要针对产品结构多样化、中小型化、产业化这一趋势，以及市场上的中小型LED显示屏由于大量采用发光二极管以及驱动电路庞大导致成本居高不下这一特点，采用STC15F2K作为主控芯片，两列发光二极管对称的排列在周围上作为显示屏，采用人眼的视觉暂留特性，控制直流电机的转速，使显示屏幕以一定的转速旋转，事先整幅画面信息的显示，在工作过程中用
8、户可利用无线遥控器实现显示屏画面的切换。四、研究内容1、设计基于STC单片机的下位机直流电机转速控制电路。2、设计基于无线供电的整流、滤波等电路。3、设计基于STC单片机的上位机的点阵屏控制电路、时钟电路。4、完成该电路的软件设计。设计一个旋转的LED 时钟，将一排LED 灯组安装在指针旋转板上，利用人眼的视觉暂留效应，使用单片机I /O 端口控制LED 的点亮和熄灭形成图像从而显示出时钟画面。单片机负责数据的处理并控制LED 的显示; 红外接收模块由一体化红外接收头和红外接收管组成，分别负责处理红外遥控器发出的调时信号和识别旋转的起始位置的作用; 时钟模块负责记录时间数据，节省单片机的资源，
9、提高其工作效率，可在系统掉电后正常计时，不需重新设定时钟时间。本旋转LED时钟设计的主要思路是，由电机带动显示屏做高速旋转，通过单片机控制LED旋转到不同位置的亮灭，利用人眼的视觉暂留从而看到完整的显示内容。过零检测侧面LED显示驱动平面LED显示驱动红外遥控供电模块STC15F2K最小系统实时时钟DS1302STC旋转LED开发板原理图五、研究方法与手段在充分了解旋转时钟原理、硬件设计及软件设计的基础上进行旋转LED显示屏的设计。1、通过查阅相关资料,充分了解旋转时钟的设计原理及设计方案，从而将旋转时钟的硬件设计与软件设计结合。2、分析硬件系统，了解旋转时钟的工作方法，由于软件是基于STC1
10、5F2K单片机控制的，因此要了解STC15F2K单片机的使用方法，掌握基于STC单片机的直流电机转速控制以及无线供电技术，LED点阵屏信息状态控制的基本方法。3、设计出基于STC单片机的下位机直流电机转速控制电路，无线供电的整流、滤波等电路，上位机的点阵屏控制电路、时钟电路。4、完成该电路的C语言的程序设计，撰写论文。六、进度安排2014.12.07-2015.03.15 查找资料，总结文献综述，完成开题报告；2015.03.17-2015.03.23 仔细研究课题，完善开题报告，查漏补缺；2015.03.25-2015.04.15 完成方案设计；2015.04.17-2015.04.25 对
11、所设计课题进行模拟演示，以便能达到理想效果；2015.04.27-2015.05.10 参阅有关文献，写毕业论文并完善修改；2015.05.10-2015.06.01 撰写论文，准备答辩。七、方案可行性分析本设计中要解决的核心内容是如何精确的控制LED在不同位置的亮灭，通过加入位置检测装置，成功的解决了这一问题，实际显现效果良好。八、 主要参考文献1 李竹君,张恒超. Keil C51中断编程中寄存器组的选用与保护J. 空间电子技术. 2012(03). 2 孙超,周国祥. 面向网络传输的无损压缩算法优化研究J. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2012(06) .3 张明长.基于Atmeg
12、a16和DS1302的数码管时钟设计J. 北京印刷学院学报. 2012(02) .4 胡阳. RGB POV在点阵旋转屏中的应用及其电源解决方案J. 中国科技信息. 2012(07) .5 胡阳. 基于视觉暂留的动态扫描LED旋转屏J. 现代电子技术. 2012(05) .6 魏世秀,王翀. 一种基于单片机的RGB LED背光源的设计J. 现代电子技术. 2012(04). 7 张玉健. 基于nRF24L01的无线温湿度检测系统设计J. 物联网技术. 2012(01). 8 曹青梅,徐立友,曹艳玲,席志强. 基于nRF24L01的移动数据通讯网络设计J. 微型机与应用. 2011(24).选题
13、是否合适： 是 否课题能否实现： 能 不能指导教师（签字）年 月 日选题是否合适： 是 否课题能否实现： 能 不能审题小组组长（签字）年 月 日摘 要在当今社会中，LED显示屏的应用已经非常广泛，新型的LDE显示屏，以旋转扫描方式代替传统的逐行扫描，可视范围达到360度，在稳定旋转的载体上安装LED发光器件，静止时，各列发光管等间距分列排开，随着扫描速度的加快，在计算机的软件精确的时序控制下，不断扫描出预设的文字和图案，利用STC15F2K单片机控制，采用NE555多谐振荡电路来无线供电，并用移位寄存器控制LED显示符，成本低廉，易于实现。LED显示屏是种用发光二极管按顺序排列而成的新型成像电
14、子设备，可以显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的有点。由于其亮度高、可视角度广、寿命长等特点，正被广泛应于户外广告等产品中。本设计通过在等稳定的旋转的载体上安装多列LED发光器件实现旋转式显示功能，根据视觉滞后效应的原理，在静止时将各列发光管等间距分列排开，然而随着旋转速度的加快，在LED显示屏控制软件的时序控制下，使预设的图案显示在载体的表面上。关键词：单片机； LED显示屏；旋转扫描；无线供电ABSTRACTIn todays society, the LED display screen has a very w
15、ide range of application of new type of LDE display, instead of the traditional progressive scan in rotating scanning way, visual range up to 360 degrees, LED light-emitting devices installed on the stable rotating carrier, resting, the columns solid light-emitting tube, spacing respectively, with t
16、he speeding up of the scanning speed, the computer software of precise timing control, constantly scanning the default text and design, using STC15F2K single-chip microcomputer control, adopting many harmonic oscillation of NE555 circuit for wireless power, and the shift register control LED display
17、, low cost, easy to implement.LED display is a kind of using leds in sequence of new imaging electronic equipment, can display the change number, text, graphics, image ;Not only can be used in indoor environment also can be used in outdoor environment, with a projector, TV wall, LCD display screen t
18、he incomparable a bit . Due to its high brightness, wide viewing Angle, long life and other characteristics, is being widely should be in outdoor advertising and other products .Stable rotating carrier like this design by installing multiple columns LED light-emitting devices realize rotary display
19、function, according to the principle of visual lag effect, will be the columns when still luminous tube spacing were lined, however, with the speeding up of the rotation speed, under the sequential control of LED display control software, make the preset pattern shows on the surface of the carrier.K
20、ey words：Single chip microcomputer ； LED display ；Rotating scanning ；Wireless power supply目 录第一章 绪论11.1 课题的提出及研究意义11.2 课题背景21.2.1 旋转LED显示屏的设计背景21.2.2 旋转LED显示屏的设计依据21.3 课题的主要工作3第二章 硬件部分42.1 系统总体硬件构成42.2 STC15F2K芯片简介42.3 LED显示器的控制系统52.3.1 电源模块52.3.2 红外传感部分62.3.3 时钟模块62.3.4 单片机最小系统72.3.5 过零检测模块82.3.6红外
21、遥控接收模块92.4 LED驱动电路102.4.1 旋转LED平面板电路图102.4.2 旋转LED侧面电路图10第三章 软件部分123.1 POV LED软件简介123.2 上位机软件ZQ-B 2.0.0简介123.3 系统编程语言和编程工具133.4 系统各模块程序的设计143.4.1 主控机程序模块143.4.2 从机程序模块15第四章 系统调试184.1 原件焊接和整版测试184.2 系统硬件测试184.3 软件测试184.4 系统联调20第五章 总结与展望21参考文献22外文资料23中文译文28致 谢32第一章 绪论1.1 课题的提出及研究意义近年来微型计算机不断地更新换代，新产品层
22、出不穷。微型机体积小，成本低，容易掌握，适用面广。单片机属于微型计算机的一种。单片机是在一块超大规模集成电路芯片上，集成了CPU 存储器、定时器和多种输入输出接口等电路。LED显示屏已经进入了我们的日常生活，我们看到的绝大多数显示屏都是由无数个LED 组成的点阵集合。这种传统显示器的独特优点是不容质疑的，但它需要使用大量的LED却是一个让人十分头痛的问题。通过单片机控制的旋转LED灯在现代娱乐场所，诸如宾馆、餐厅、酒吧，在适当的地方以此创意新颖的形式代替传统的普通灯，或其他宣传工具，可以更加吸引顾客，增加企业的竞争力。不仅如此，在雷达干扰和预警侦察等军事方面也逐渐得到更多的应用。眼睛的一个重要
23、特性是视觉惰性，即光像一旦在视网膜上形成，视觉将会对这个光像的感觉维持一个有限的时间，这种生理现象叫做视觉暂留性。对于中等亮度的光刺激，视觉暂留时间约为005至02秒。因为人类能够将看到的影像暂时保存，在影像消失之后，之前的影像还会暂时停留在眼前。这就是会动的卡通的基本原理，称为视觉暂留。视觉暂留就是我们的眼睛看任何东西时，都会产生一种很短暂的记忆。把这些记忆记下来，连结在一起，我们就会看到动作，产生画面连续不断的错觉，这就是视觉暂留！像在房间里把灯关掉，拿着手电筒快速地旋转，你们会看到一个光环，这也是视觉暂留的一种现象。旋转LED显示屏是一种通过同步控制发光二极管（LED）位置和点亮状态来实
24、现图文显示的新型显示屏，因其结构新颖、成本低、可视视角达360度而得到了迅速的发展。目前，常见的LED显示屏都是采用扫描方式进行显示的，其实现原理是在不同时间段内控制不同批次的LED轮流点亮，根据人眼的视觉暂留特性，当扫描帧频达到24HZ以上时，人眼便感觉不到扫描过程，而是一幅稳定的图像。旋转显示屏则是通过控制一行或一列LED快速移动位置和改变点亮状态来实现图形的显示，如果LED在各位置循环变换速度足够快，同样可以显示出一幅稳定的图像。本文的设计很好的解决了普通LED显示屏中的不足，通过双排LED旋转显示，使得可视范围达到360度。每排18个高亮度的LED，总共36个，大大减少了LED数量，克
25、服传统LED显示屏的不足，同时也能充分保证了显示的清晰度。通过线圈供电，取代旋转臂的电池供电，使得悬臂结构简化，电路更加简单。1.2 课题背景现代信息显示技术的发展，形成了CRT、LCD、PDP、LED、EL、DLP等系列的信息显示产品，纵观各类显示产品，各有其所长和适宜的市场应用需求。但是随着LED材料技术和工艺的提升，LED显示屏以突出的优势成为平板显示的主流产品之一，并在社会经济的许多领域得到广泛应用。进入新世纪，光电子产业得到社会广泛的重视，信息显示技术发展迅速，随着LED器件材料性能的不断提高，已广泛应用于室内外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所。尤其在没有投影仪的地方,旋转L
26、ED的优越性体现得非常明显，传统的LED字屏相比价格高昂、操作麻烦，放置位置固定、应用面狭窄、挪动不变；而传统的平面显示，信息量不大，互动性不强，显得十分的不便。因此，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旋转LED显示屏，具有十分重大的意义。1.2.1 旋转LED显示屏的设计背景随着科学技术的发展，社会不断进步，电子事业也有着突飞猛进的改革。单片机以极其高的性价比受到人们的重视和关注，所以应用很广，发展很快。单片机的优点是体积小、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性很高，灵活性好，开发较为容易。LED显示屏分为图文显示屏和视
27、频显示屏，均由LED均由矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文字和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、VCD节目以及现场实况。LED显示屏显示色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于交通运输、车站、商场、医院等公共场所。由于大规模集成电路技术的发展，其控制系统已能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，还可以通过软件控制来实现，并能够实现智能化。人们对公共传媒质量的要求越来越高。随着近几年来LED字符显示器的推出和不断完善，他的应用范围正在扩大，应用效果十分显著。不难看出，这一电子信息技术发展的新成果在宣传、政治思想教育、广
28、告娱乐等方面的应用日益突出。1.2.2 旋转LED显示屏的设计依据根据LED显示屏设计的基本原理，结合其设计要求：“1.显示汉字；2.显示时钟；3.可以移动；4.可循环显示。”由此设想出以下设计方案有STC15F2K单片机最小控制系统、控制部分、显示部分组成，进行汉字的循环显示以及时钟显示。1.3 课题的主要工作本设计主要进行旋转LED显示屏的研究和设计。系统以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；单片机根据LED旋转的速度，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。基于此要设计基于STC单片机的下位机直流电机转速控制电
29、路，设计基于无线供电的整流、滤波等电路，以及设计基于STC单片机的上位机的点阵屏控制电路、时钟电路并完成该电路的C程序设计。第二章 硬件部分2.1 系统总体硬件构成旋转LED显示屏的系统总框图，如下图所示。系统由7个部分组成：系统供电模块、按键模块与单片机控制单元、显示模块、直流电机模块以及红外发射模块、红外接收模块。其中，LED显示由单片机和直流电机共同控制，键盘则用来实现人机交互的功能，系统供电是通过外接直流电源，然后通过整流滤波，给系统供电。用户可以通过按键输入命令到单片机去控制LED控制器控制LED的循环显示。红外接收LED直流电机单片机红外发射电源按键2.2 STC15F2K芯片简介
30、STC15F2K系列单片机是STC生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速、高可靠、低功耗、超强抗干扰的新一代51单片机。在相同的时钟频率下，速度又比早期的1T系列单片机的速度快20%。STC15F2K系列单片机中包含中央处理器、程序存储器、数据存储器、定时器、I/O口、高速A/D转换、看门狗等。STC15F2K系列单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块，可称得上一个片上系统。STC15F2K系列单片机有3个16位可重装载普通定时器/计数器,这三个普通的定时器/计数器分别是定时器/计数器0、定时器/计数器1和定时器/计数器2；三路CCP/PWM/PCA(可再实现3个定时器或3
31、个D/A转换器)；掉电唤醒专用定时器；5个外部中断INT0/INT1/INT2/INT3/INT4；2组高速异步串行口（可同时使用）；1组高速高速同步串行口通信SPI；8路高速10位A/D转换器；2个数据指针DPTR；外部数据总线等功能。2.3 LED显示器的控制系统本系统的硬件设计中，控制芯片采用的是低电压低功耗单片机STC15F2K，射频采用的是Nrf24L01芯片，电源解决方案采用基于松耦合的无线电供电。系统采用模块化设计方案，本系统由无线电源，整流电压，USB-UART桥接电路，射频，红外传感，SD存储，时钟控制，显示等若干模块组成。LED系统板上的射频识别系统，当接收到信道中的射频信
32、息时，会分析、识别控制信号及数据信号；当接收到红外信号时，会分析、识别控制信号。通过上位机可对系统进行参数设定，状态调整，信息更替等一系列调整。时钟模块为整个系统提供始时钟信息。系统可以读取SD卡或者片内ROM的数据进行色彩显示。2.3.1 电源模块在LED系统中，显示是否稳定、工作是否可靠与电源的能量供给有着密不可分的关系。电源为机械旋转部件、射频通信、LED显示提供能量，是系统正常运转的基础。在本系统中，无线供电的发射电路如图2-1所示，在输出端产生100K赫兹的交变信号，能量通过定线圈发射到空间中。 图2-1 无线供电发射电路 由于电源是从电机中引出来，所以需要通过整流、滤波才能为系统供
33、电。整流滤波电路图如图2-2所示 图2-2 整流滤波电路2.3.2 红外传感部分红外部分采用红外传感器，接收到红外信号后，将译码成控制信号，控制整个LED系统的状态切换，信息读取、存入、更新等。红外传感部分的原理图如图2-3所示图2-3 红外发射原理图2.3.3 时钟模块对于常规的点阵LED显示器，不仅可以显示信息，简单动画，还常常在屏幕上显示当前的时间，时钟芯片的选取我们使用的是DS12887，它在万年历的制作中被广泛使用。但是由于本系统对体积及重量有着非常高的要求（传动系统为12V直流无刷电机，高速旋转时要求整个系统旋转面的几何中心与质量中心为同一点，否则将产生剧烈的抖动，影响系统正常运转
34、。特别将旋转板的质量越大时，对系统物理稳定性要求越高，且转速与质量成正比，过大的质量影响转速从而进一步影响效果）故在芯片选用上采取体积小质量低的贴片DS1302。DS1302具备了运行的高可靠性、能量的低损耗性、并内置了具备存取存储器的实时时钟电路，拥有对year、mouth、weekend、minute、second进行计时能力，并具备闰年补偿能力。DS1302运行电压为2.4V-5.5V,采用SCLK、I/O、CE与MCU进行同步通讯。实时时钟部分原理图如图2-4所示图2-4 实时时钟部分原理图2.3.4 单片机最小系统 单片机最小系统由按键复位RESET电路、晶体震荡电路以及I/O接口电
35、路组成。复位的实现通常用两种方式：开机上电复位和外部手动复位，本设计采用的是外部手动复位，单片机最小系统的原理图如图2-5所示图2-5 单片机最小系统原理2.3.5 过零检测模块过零检测指的是在交流系统中，当波形从正半周向负半周转换时，经过零位时，系统作出的检测。在本课题中过零检测是必不可少的，设计中既涉既到了红外过零检测又涉及到霍尔元件过零检测。其电路图如2-6所示 图2-6 过零检测电路图霍尔元件应用霍尔效应的半导体。所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。金属的霍尔效应是1879年被美国物理学家霍尔发现的。当电流通过金属箔片时，若在垂直于电
36、流的方向施加磁场，则金属箔片两侧面会出现横向电位差。半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显，而铁磁金属在居里温度以下将呈现极强的霍尔效应。利用霍尔效应可以设计制成多种传感器。霍尔电位差UH的基本关系为:UH=RHIB/d （1） RH=1/nq（金属） （2）式中 RH霍尔系数；n单位体积内载流子或自由电子的个数；q电子电量；I通过的电流；B垂直于I的磁感应强度；d导体的厚度。由于通电导线周围存在磁场，其大小和导线中的电流成正比，故可以利用霍尔元件测量出磁场，就可确定导线电流的大小。利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感器。其优点是不和被测电路发生电接触，不影响被测电路，不消耗被测电源的功率，特
37、别适合于大电流传感。若把霍尔元件置于电场强度为E、磁场强度为H的电磁场中，则在该元件中将产生电流I，元件上同时产生的霍尔电位差和电场强度E成正比，如果再测出该电磁场的磁场强度，则电磁场的功率密度瞬时值P可由P=EH确定。利用这种方法可以构成霍尔功率传感器。如果把霍尔元件集成的开关按预定位置有规律地布置在物体上，当装在运动物体上的永磁体经过它时，可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号列可以传感出该运动物体的位移。若测出单位时间内发出的脉冲数，则可以确定其运动速度。2.3.6红外遥控接收模块在本设计中可以用遥控器来控制旋转led，所以再设计时要设计车红外遥控接收电路，使得遥控器和旋转LED连接
38、起来，用遥控器来控制LED，达到人机交互。红外遥控接收电路及流程图如图2-7所示 图2-7 红外遥控接收电路图NNYY退出根据键值置相应的标志位处理是否成功键值处理开始按键是否完了图2-8 红外遥控接收流程图2.4 LED驱动电路LED驱动电路是整个LED的核心，由芯片协同控制。考虑到在同一时刻，MCU可能需要进行射频接收，解压缩码，读取写入，显示控制等一系列操作，根据显示原理，在延时区间内，LED需要保持状态不变，在空间划过轨迹形成文字图案等。故以上操作必须在该延时区间内完成，如果无法完成将导致显示不畅或者显示变形，所以LED驱动电路是整个设计的核心部分2.4.1 旋转LED平面板电路图旋转
39、LED时钟工作原理是利用人眼视觉暂留的原理。如图2.1(a)所示，最内侧的一个发光二极管和最外侧的一个发光二极管在点亮并绕电机轴高速旋转后就形成了图2.1(b)所示的内框和外框。紧挨着外框的那个LED灯用来显示时间刻度，如图2.1(b)所示。假设12点那个刻度为0，那么每个小时时针之间的角度为36012=30，于是当一列发光二极管每旋转30，该LED灯就点亮一个瞬间以呈现出时间刻度。如果在小于0.1秒的时间内这列LED灯能旋转完一圈，人眼就会误认为先后产生的12个刻度是同一时刻显示出来的。显示秒针、分针、时针的方法跟显示时间刻度的原理一样。平面板电路如图2-8所示图2-8 旋转LED平面板原理
40、图2.4.2 旋转LED侧面电路图采用的是旋转扫描显示方法，即显示器件只有一列共36个高亮度发光二极管，由电机带动其进行旋转，运行到某一位置时就显示该位置的状态，到下一位置时又显示下一位置的状态，由于人眼具有视觉暂留的特性，当画面以一定速率刷新时，人眼看到的就是连续的图像。本设计用一列显示器件即完成了全部内容的显示，扫描过程由机械转动更换位置来实现。旋转LED侧面电路图如2-9所示图2-9 旋转LED侧面板电路图第三章 软件部分3.1 POV LED软件简介新型旋转LED显示器控制系统与软件件的开发与设计选用的是宏晶科技的八位MCU，采用C语言完成代码编写。在下位机，采用改进的LZSS算法对数
41、据包进行压缩；在旋转板系统中，编写、调试代码，完成各个模块正常稳定的工作；设计转速控制与显示的自适应算法，使整个系统显示与电机转速构成信息上的反馈。系统程序由C语言编写，使用Keil uVision2 完成编写、编译、纠错、连接。Keil uVision2是德国Keil Software 公司出品的C语言软件开发系统，该软件还能嵌入汇编语言，使程序达到接近于汇编的工作效率。Keil uVision2共丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面，生成的目标代码效率非常高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。3.2 上位机软件ZQ-B 2.0.0简介软件主要由三部分组成，（
42、1）菜单、展示栏与状态栏（2）平面图形涂鸦部分（3）软件主体操作部分。如图3-1所示图3-1 上位机软件圆形涂鸦部分正右方代表起始位置“0”，正左方为位置“89”，整个圆分为180份。当鼠标在圆内活动时，按下左键，则鼠标过往的地方LED灯亮，按下右键，则鼠标过往的地方LED灯灭。矩形LED部分能够精确描绘内部LED灯状态，其中左边为高位，右边为低位，8盏LED灯为一个存储字节，数据存储从左到右。矩形LED边框右侧是表示LED灯旋转位置，从0-179共180份。软件主体操作部分：（1）标题：当无工程时，显示无工程；当建立了工程后，显示对应工程名字；当文件修改了以后，在工程名前面会出现一个“*”号
43、，保存后，“*”号消失；（2）平面（图片/动画）：图片取模，是将符合的格式进行取模；注意，仅支持24位真彩图片，不支持其他格式的图片；图片取模的方法，不论图片大小，先将图片按比例缩小，并在图片中心取模；注意，图片至少应该为67x67，再次导入图片时，原来的数据不丢失，方便数据合成；单选按钮“动画”、“图片”，在列表框中显示当前保存的动画和图片数据；在列表框中可以按上下键进行翻看，也可以按组合键ctrl+上下键进行上下图片、动画帧的互换；保存&增加，将左侧平面中的数据保存到“动画”或者“图片”中去；删除，选择右侧的帧，从指定的列表中删除；保存修改，当对右侧的帧修改后，点击此按钮将保存数据；循环预
44、览，对右侧列表中的数据进行循环演示；（3）平面（字符）：栏1，选择目前自带的字体；栏2，输入需要在平面上显示的字符，不能超过4个；栏3，调整字体大小；栏4，调整字符上下位置；按钮5，将文字上投至平面；（4）平面（快捷操作）：按钮“矩”，对矩形LED部分执行下拉栏操作；按钮“圆”，对整个平面执行下拉栏操作；下拉栏，显示平面填充样式；按钮“P”，将当前平面中的数据显示出来；（5）侧面（文字）：文字输入窗口，输入需要计算的16点阵字符；按钮“M”，将当前输入的字符数据显示出来；（6）时间：对下位机进行时间同步，会在消息窗口中显示信息同步过程信息；注意，需要下位机代码支持，并且要打开串口；（7）串口：
45、串口通信的设置；（8）烧写：将上位机的数据传递给下位机，并在消息窗口中显示下载数据的过程；注意，需要下位机代码支持，并且要打开串口；（9）消息：显示上位机与下位机通信消息；3.3 系统编程语言和编程工具在单片机的开发应用系统中，汇编语言作为系统的嵌入式系统的编程语言，已经不能满足实际需要，高级语言被逐渐引入，C语言就是其中之一。C语言是一种通用的计算机程序设计语言，它既有高级语言的各种特征，又能直接操作系统硬件。对于大多数S系列单片机，使用C语言与汇编语言相比具有如下特点：不需要了解处理器的指令集，也不必了解存储器结构。(2) 寄存器分配和寻址方式由编译器进行管理。 (3) 指定操作的变量选择
46、组合提高了程序的可读性。 (4) 可使用与人的思维更相近的关键字和操作函数。 (5) 程序的开发和调试时间大大缩短。 (6) C语言中的库文件提供了许多标准的例程。 (7) 可实现模块化编程技术，从而可将己编制好的程序加入到新程序中。 (8) C语言可移植性好且非常普及。3.4 系统各模块程序的设计3.4.1 主控机程序模块首先，对单片机串口初始化，设置波特率为2400bit/s，以及nRF401初始化设置，因为nRF401是半双工的无线通讯，所以初始设置为发射状态，选择通信频道1。然后，调用键盘函数读取键盘状态，通过读取键盘状态，获得要发送的控制数字指令，通过CRC检验转换成数字命令，从串口通过nRF401把命令发送出去。主程序流程图如图3-2所示关闭显示遥控按键信息获取时间数据库0串行口初始化获取1302的时间DS1302初始化外部中断初始化关闭显示开始根据DIS-MODE执行相应的显示函数图3-2 主程序流程图3.4.2 从机程序模块从机的程序开始，对NRF401、串口、MAX6969以及中断进行初始化，然后进入默认的中文显示模式，等待中断。因为16阵列每个点显示的时间是由定时器确定的，但是，电机的转速，一开始都是不