-旋转led动态显示屏的设计学士学位论文.doc
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1、南京XXXXX学院专科生毕业论文 英文摘要提供全套毕业论文,各专业都有毕业设计(论文)旋转LED动态显示屏的设计 院(系) 自动控制系 专业班级 自动化XXX学生姓名 XXX 学 号 090XXX 指导教师 XXXX 评阅教师_ _ 20XX 年1X月 摘要进入新世纪,光电子产业在社会上受到了广泛重视,LED显示作为信息传播中的一种重要的手段,已被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LED的优越性体现得非常明显,在当今高度发达的经济市场上,富有创意、应用面广的、挪移方便、具有吸引力的信息传播系统显得十分的重要!二十一世纪是数字传播的时代,随着L
2、ED技术的应用和普及,数字LED显示屏的应用非常广泛。传统的LED显示屏以平面效果居多,旋转式LED环形显示屏的设计,是利用人眼视觉暂留效应,通过高速电机带动LED阵列旋转,给人们一种新的视觉体验。本设计基于STC89C52RC单片机,采用独立的LED,通过直流电机带动旋转,可形成平面显示效果可广泛应用于家居,企业和公共场所。本文在简要介绍旋转LED显示屏工作原理的基础上,详细说明了旋转显示屏的方案选择和系统结构设计,以及具体硬件电路和软件设计流程。在此基础上,本文还讨论了旋转LED显示屏设计中需要注意的一些关键问题,给出了相应的解决方案,并提出了一些改进和完善本系统的思路和设想。实际制作的L
3、ED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符合设计要求,具有一定的创新性和实际应用价值。旋转 STC89C52RC单片机 时钟芯片DS1302 LED灯ABSTRACTIn the new century, the photoelectron industry wide attention by society, LED display as an important means of information dissemination, has been widely used in indoor and outdoor services, cont
4、ent and services needed publicity purposes in public places. In particular, there is no projector in place, rotating LEDs superiority reflected very clearly in todays highly developed economy markets, creative, application wide, the diversion of convenient, attractive information dissemination syste
5、m is extremely important! The twenty-first century is the era of digital communication, with the LED technology and the popularity of digital 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 visu
6、al effects, high-speed motor to drive the LED array rotation, the formation of 360-degree circular display can stand on any point of view, complete 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
7、form two-dimensional effect, it can be widely used in homes, businesses and public places. On the base of introducing the working principle briefly, the project choice and system configuration of the revolving LED display are shown in this paper, and the hardware and software of the system are intro
8、duced in detail. Otherwise, some of the design keys of the novel LED display are discussed, and some improved steps are given in the paper. The performance and the technical parameters measured by metrical instrument show that the system meets the design requirements. Therefore, the novel LED displa
9、y has some creative design and applied value by all means.Keywords: Rotary; LED array; STC89C52第一章 绪论1.1课题背景随着信息化社会的到来,促进了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,主要包括:证券交易、金融信息显示;机场航班、汽车站动态信息显示;港口、车站旅客引导信息
10、显示;体育场馆信息显示;道路交通信息显示;调度指挥中心信息显示;邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示;广告媒体新产品介绍;大型演出和集会;展览会、宣讲会。1.1.1此设计本身存在的作用进入新世纪,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LED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
11、、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,具有十分实际的意义。1.2国内外发展现状一、LED显示屏发展的简要回顾发光二极管(LED)是六十年代未发展起来的一种半导体显示器件,七十年代,随着半导体材料合成技术、单晶制造技术和P-N结形成技术的研究进展,发光二极管在发光颜色、亮度等性能得以提高并迅速进入批量化和实用化。进入八十年代后,LED在发光波长范围和性能方面大大提高,并开始形成平板显示产品即LED显示屏。LED显示屏发展经历了三个阶段:(1)1990年以前LED显示屏的成长形成时期。一方面,受LED材料器件的限制,LED显示屏的应用领域没有广泛展开,另一方面,显示屏控制
12、技术基本上是通讯控制方式,客观上影响了显示效果。这一时期的LED显示屏在国外应用较广,国内很少,产品以红、绿双基色为主,控制方式为通讯控制,灰度等级为单点4级调灰,产品的成本比较高。(2)1990-1995年,这一阶段是LED显示屏迅速发展的时期。进入九十年代,全球信息产业高速增长,信息技术各个领域不断突破,LED显示屏在LED材料和控制技术方面也不断出现新的成果。蓝色LED晶片研制成功,全彩色LED显示屏进入市场;电子计算机及微电子领域的技术发展,在显示屏控制技术领域出现了视频控制技术,显示屏灰度等级实现16级灰度和64级灰度调灰,显示屏的动态显示效果大大提高。这一阶段,LED显示屏在我国发
13、展速度非常迅速,从初期的几空企业、年产值几千万元发展到几十家企业、年产值几亿元,产品应用领域涉及金融证券、体育、机场、铁路、车站、公路交通、商业广告、邮电电信等诸多领域,特别是1993年证券股票业的发展更引发了LED显示屏市场的大幅增长。LED显示屏在平板显示领域的主流产品局面基本形成,LED显示屏产业成为新兴的高科技产业。(3)1995年以来,LED显示屏的发展进入一个总体稳步提高产业格局调整完善的时期。1995年以来,LED显示屏产业内部竞争加剧,形成了许多中小企业,产品价格大幅回落,应用领域更为广阔,产品在质量、标准化等方面出现了一系列新的问题,有关部门对LED显示屏的发展予以重视并进行
14、了适当的规范和引导,目前这方面的工作正在逐步深化。国外发展现状2008年全球LED市场销售将逾56亿美元美国市场研究公司CommunicationsIndustryResearchers(CIR)预测,5年内全球LED市场将从2004年的32亿美元,增长至2008年的56亿美元。CIR新出的报告指出:2006年之后高亮度LED(亦即HB-LED)尤其是超高亮度的LED(又称UHB-LED),销售增长幅度势必极速B-LE到在2008年的营收估计可达26.4亿美元,而UHB-LED可望占全球LED市场的22%。CIR表示:“一般照明设备将是未来的主流,2008年可望达8.44亿美元。”其分析师预计
15、明年将是LED发展的重要关键:“因成本大幅减少,数量势必剧增。”1.2.1国内LED显示屏研究现状我国的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
16、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。1.2.3 LED显示屏制作方案比较生产LED显示屏有多种方案,具体情况如下介绍: 点阵模块方案:最早的设计方案,由室内为彩点阵屏发展而来。优势:原材料成本最有优势,且生产加工工艺简单,质量稳定。 缺点:色彩一致性差,马赛克现象较严重,显示效果较差。 单灯方案:为解决点阵屏色彩问题,借鉴户外显示屏技术的一种方案,同时将户
17、外的像素复用技术(又叫像素共享技术,虚拟像素技术)移植到了室内显示屏。优势:色彩一致性比点阵模块方式的好。 缺点:混色效果不佳,视角不大,水平方向左右观看有色差。加工较复杂,抗静电要求高。实际像素分辨率做到10000点以上较难。 贴片方案:采用贴片发光管为显示元件的方案。 优势:色彩一致性,视角等重要显示指标是现有方案里最好的一种,特别是三合一表贴的混色效果非常好。 缺点:加工工艺麻烦,成本太高。 亚表贴方案:实际上是单灯方案的一种改进,现在还在完善之中。 优势:在显示色彩一致性,视角等首要指标和标贴方案差别不大了,但成本较低,显示效果很好,分辨率理论上可以做到17200以上。 缺点:加工还是
18、较复杂,抗静电要求高。因此在进行方案选择时,应根据实际情况来加以选择,如若选错,或者选择的方案不是最佳方案,轻则损失些许资金;重则,自身的品牌也将不保,从中可以看出科技的重要性是不可小觑的。1.2.4 LED显示屏研究现状总结随着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,由于旋转LED显示屏制作起来,成本低廉,调试方便,给人们带来一种新的视觉体验。而且在显示相同信息量上,旋转式LED显示屏使用的发光二极管数量更少,可有效降低能耗和维修成本。本设计无论是从观赏性、实用性和成本上考虑,都具备传统LED显示屏无法比拟的优越性。特别适合作为家居的一件艺术,也
19、可以作为企业宣传的一个平台,更适合在人潮汹涌的公众场所。其使用范围非常广,市场前景很好。相信未来旋转式LED环形显示屏将会迎来广阔的市场空间,带来无穷的商业价值。1.2 主要研究内容红外遥控器控制红外接收管,红外接收管接收信号,传给单片机处理信号,可以达到单片机控制显示滚动显示汉字、数字,旋转时钟调时和复位。对类似旋转广告屏等装置进行调研,实现旋转时钟的设计与实现。当它工作时,电机带动一排高亮LED绕电机轴旋转,LED灯在单片机控制下进行一定规则的显示,从而形成平面显示汉字、并实现滚动显示的情况,并模拟出一个时钟的时针、分针和时间刻度,并按每分每小时走动。2 总体设计方案2.1 系统总体方案设
20、计旋转LED显示屏是通过一个旋转的电路板,电路板上排列的24个LED灯受单片机控制在特定的位置(传感器感应位置)亮或灭,从而显示出特定的字符或图形。本作品主要是根据人的视觉暂留原理设计的。采用高速旋转的电机带动电路板高速旋转,从视觉效果上就会产生一种圆盘状的LED显示屏的状态。旋转显示屏是利用机械转动动态扫描代替传统逐行扫描方式,是一种新型的显示屏,具有成本低,可视范围大的特点,是LED显示屏的一个新的发展方向。其实质就是与机械转动配合起来的动态扫描显示技术。本次“旋转LED显示屏”的制作用于提高我们的实践能力和创新能力,激发学生学习兴趣,引导自主学习及培养创新能力、协作精神、工程实践素质。本
21、设计利用高速旋转中控制LED的亮灭,进行字符的显示,控制器采用单片机,完成显示内容的传输、字库的转换、显示等功能。动态扫描原理是利用人眼具有视觉暂留的特性,当画面以一定的速度刷新时,我们看到的就是连续的图像。例如:传统的逐点扫描方式,采用逐行换位的扫描方式,每一行都必须要有LED显示器件,这使显示屏成本偏大,功耗增加。旋转扫描采用了不同的形式,其显示器件只有一列,由机械旋转运行到某一位置时就显示该位置的状态,到下一位置后又显示下一位置的状态,即一列图像要完成全部图像的显示,扫描过程由机械转动更换位置来实现的。旋转LED显示的旋转显示,可采用机械旋转的扫描方式。2.1.1电路结构图的设计系统总体
22、由软件和硬件两部分构成。硬件部分由单片机、DS1302时钟芯片、LED阵列、电源、旋转电机、绕线圈、红外接收管、红外遥控器组成。总体框图如下: 图2-1系统整体方框图旋转时钟设计方案有八部分基本组成,首先由电源给电机供电,从而可以使电机旋转,这样可以让绕线圈耦合产生感应电压,就可以给旋转板供电,旋转板是以单片机为核心,有DS1302提供时钟信号脉冲。红外遥控器控制红外接收管,红外接收管接受信号,传给单片机处理信号,可以达到单片机对旋转时钟调时和复位。2.1.2电路原理图的设计 图 1.2.1 主控板原理图2.2 总体方案设计及硬件指标2.2.2方案比较与论证单片机、LED等电路必须安装在高速旋
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