旋转LED显示屏Word文档格式.docx
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nRF401
Abstract
LEDdisplayhasbeenusedwidelyinadvertising,stations,banks,shoppingmallsandotherpubliclocations.Ithasalotofadvantages,suchaslowpower,longlifeandnicemulticolor.LEDflat-panelmoduleisusedmainlyintheLEDdisplaydevices,whichhassomeissuestobeimproved.First,theentireLEDdisplayareamakesupofanumberofLEDmodules,whichresultsinhighcost;
Secondly,theLEDdisplayisflat,andthentheinformationpromulgatedontheLEDdisplayisrestrictedbythevisualangleofdisplayself.
AnovelcolumnrevolvingLEDdisplayisintroducedinthisarticle,whichusingrevolvingscanmodereplacingprogressivescan,thenadvancesthevisualangleto360degrees,andreducethecostgreatly.Onthebaseofintroducingtheworkingprinciplebriefly,theprojectchoiceandsystemconfigurationoftherevolvingLEDdisplayareshowninthispaper,andthehardwareandsoftwareofthesystemareintroducedindetail.Otherwise,someofthedesignkeysofthenovelLEDdisplayarediscussed,andsomeimprovedstepsaregiveninthepaper.
Theperformanceandthetechnicalparametersmeasuredbymetricalinstrumentshowthatthesystemmeetsthedesignrequirements.Therefore,thenovelLEDdisplayhassomecreativedesignandappliedvaluebyallmeans.
Keywords：
LEDDisplay,Revolving,Focusadjusting,nRF401
引言1
1系统设计2
1.1系统的设计目标2
1.2总体设计2
2方案论证2
2.1系统供电方案2
2.2LED驱动芯片选择3
2.2.1LED驱动芯片选取原则3
2.2.2LED驱动芯片接口电路设计3
2.3单片机其他外围电路3
2.3.1通讯模块选择3
2.3.2电机选择3
3LED显示技术及系统中的主要芯片4
3.1LED以及旋转LED显示屏简介4
3.1.1LED应用简介4
3.1.2旋转LED显示屏简介5
3.2MAXIM6969LED驱动芯片6
3.3AT89S52、nrf401无线收发芯片简介8
3.3.1AT89S52芯片介绍8
3.3.2nRF401无线收发芯片8
4系统硬件设计9
4.1各功能实现原理9
4.1.1系统供电9
4.1.2重心调节9
4.2具体硬件电路实现10
4.2.1电源设计10
4.2.2LED旋转同步设计10
5系统软件设计11
5.1系统编程语言和编程工具12
5.2软件总体设计13
5.3系统各模块程序的设计13
5.3.1主控机程序模块13
5.3.2从机程序模块14
6系统调试15
6.1元件的焊接和整板测试15
6.2系统硬件调试16
6.3软件测试16
6.4系统联调17
7结论18
谢辞19
参考文献20
附录21
引言
由于物理学的重大突破，电子技术在20世纪取得了惊人的进步。
特别是近40年来，电子技术的发展突飞猛进，无论是工业、农业，还是国防领域都随之发生了重大变革，也为技术创新打下了坚实的理论基础。
我们则应当具备开发和创新的能力，本文所介绍的旋转LED显示屏就是一个例子。
通过单片机的应用和普通直流电机的改装实现这一功能，通过良好的视觉效果激发我们对电子科学的兴趣。
柱式旋转LED显示屏是一种新颖的显示屏，总的来看，成本低是一大优点，另外360度的可视角度使之非常适合于像大厅和候车室之类的场合。
如果能较好的解决显示亮度问题，可应用于室外，尤其是一些广告塔、楼顶等场合，是LED显示屏的一个新品种、发展的新方向。
此类显示屏如果更进一步，解决视频数据的传输，则可以做出旋转柱式视频显示屏，视频显示的控制电路较为成熟，显示器件只需换为RGB阵列即可，这样应用范围可大大增加。
本文所设计的旋转LED显示屏以AT89S52单片机为核心，最大限度的利用单片机的资源，与LED驱动芯片紧密结合，通过无线收发芯片控制，实现显示功能。
本文分为六章，详细说明了LED旋转屏的原理、设计方法、以及设计流程。
第1章主要介绍系统总体设计方案；
第2章对系统设计方案作了较详细的论证和介绍。
第3章对LED旋转显示及系统设计中使用的主要芯片作了简单介绍。
其主要是对MAX公司LED驱动芯片MAX6969作了一下介绍。
第4章详细介绍了系统的硬件设计。
本章对电路的设计原理、芯片的选择和各功能的实现作了详细的介绍。
第5章详细介绍了系统的软件设计方案及系统的开发平台。
第6章讲解系统的调试过程和实现的主要功能。
对系统软、硬件调试和调试中遇到的问题作了说明，并对各功能进行了测试和分析。
1系统设计
1.1系统的设计目标
本设计要求进行旋转LED显示屏的研究和设计。
系统以MCS-51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；
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。
1.2总体设计
旋转LED显示屏的系统总框图，如图1.1所示。
系统由6个部分组成：
系统供电模块、数据处理与控制单元、显示单元、通讯单元和键盘输入单元。
其中，LED显示由单片机和MA6969大电流LED控制器共同控制，键盘则用来实现人机交互的功能，系统供电是通过从电机中心引出，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主单片机，并将命令通过串口无线传输到从单片机，再由从单片机对命令进行译码由MA6969大电流LED控制器控制LED的循环显示。
系统中，主单片机负责人机界面的交互，从单片机负责对主机命令的翻译，利于系统的改进和更新。
图1.1系统总框图
2方案论证
2.1系统供电方案
方案1：
采用固定电池供电。
即在电路板是直接附带一个蓄电池，为系统供电。
这种供电方式比较简单。
但是，有两个问题难以解决。
首先，高亮度LED的功耗比较大，而电池的蓄电量有限，这就难以实现系统的长期运作；
其二，由于电池的体积和重量比较大，若固定在板子上，电量用完后，难以替换。
若不固定，在电机转动的时候可能会甩出去，引起安全隐患。
同时，也增加了旋转重心的调节的难度。
故不采用此方法。
方案2：
采用电刷供电。
即在电机的转轴上，手工增加一个电刷，通过电刷为系统供电。
此方法能够让系统长期供电，但是由于增加了电刷，电机的摩擦增大，势必会使
系统的功耗增加。
方案3：
从电机转子中引出电源线，为系统供电。
此方法直接在电机的转子中引出电源线，通过整流滤波后，可以作为系统供电，同时也可以作为系统控制时序的中断源。
此方法容易实现，并且一举两得，因此选用。
2.2LED驱动芯片选择
2.2.1LED驱动芯片选取原则
LED驱动芯片关键的指标之一输出功率的大小。
LED的亮度直接决定了显示屏的可见范围。
采用大电流驱动芯片，使得可视距离更远。
高功耗，同时意味着芯片的能够良好的散热。
LED驱动芯片的另一个关键指标是工作频率，即工作的速度。
为了能够更清晰的显示字体和图像，芯片的工作速度是不可忽视的。
芯片必须能够快速响应和编码输出。
MAX6969串行接口LED驱动器提供16个漏极开路、恒流吸收、额定5.5VLED驱动器输出。
MAX6969采用3V至5.5V电源供电。
采用工业标准移位寄存器加锁存器形式的串行接口。
数据通过数据输入DIN和时钟输入CLK移入驱动器的16位移位寄存器。
采用高效散热的24引脚封装。
2.2.2LED驱动芯片接口电路设计
采用数字信号处理单片机MSP430和LED驱动芯片接口，由于MSP430速度比较快，有较强的运算能力，大大提高了计算调整LED显示的时间的模糊算法的时间，并且能够快速的对通讯数据进行CRC校验，减少了程序的复杂程度。
采用单片机AT89S52与LED驱动芯片MAX6969接口，AT89S52逻辑能力较强但速度比较慢，价格相对比较便宜，但工作量要比方案1大的多。
综合考虑价格、元件是否容易购买等因素，在此设计中选用方案2。
2.3单片机其他外围电路
2.3.1通讯模块选择
使用采用红外通讯，电路简单，但红外通讯需要大量的编码、译码，程序设计复杂，且由于AT89S52速度比较慢，在短时间难以做太多的运算，故不采用此方法。
使用数字载波无线通讯。
电路比较简单，使用方法也简单，只需把数据送到串口，就可以立即发送，无需进行初始化，不需要对数据进行曼切斯特编码，具有半双工的通讯功能，并且有两个通讯频道，受外界影响较小。
在处理器运算速度相对比较慢的情况下，采用此方法。
2.3.2电机选择
采用步进电机。
步进电机能够准确的定向
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