旋转LED立体显示系统设计

徐志豪　刘峰　陈世豪　邸志刚　贾春荣

摘要：在人们的娱乐生活中，传统平面LED显示屏已相当成熟，而LED球形屏最近几年才出现的，其能够360度全方位显示内容。本设计开发一款大型彩色动态旋转LED显示系统，解决平面LED显示系统和单色旋转LED显示系统的缺点。使之在特定的环境中，有着更优越的应用。

关键词：旋转LED显示;视觉暂留;光电技术

中图分类号：TN873 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）03-0164-01

0 引言

随着信息时代的科学技术发展，信息显示技术百花齐放，并各有所长。LED显示具有亮度高、清晰度高、色彩鲜艳、视角宽等优点。其独特的优越性，促使其从广播、电力等高端专业领域扩展到能源、工业、民生、公共管理等领域。

在此之前，LED全彩显示主要用于广告媒体、运动场地、舞台背景和市政工程。现国内市场已经有了面向电子创意作品的小型单色旋转LED显示屏，但尚不具备广泛的应用条件。颜色显示单一，显示面积过小，无法实时更新数据，性价比低等缺点，使之无法广泛应用。[1]结合现有条件，本设计旨在于设计一款更大显示面积，更丰富色彩显示，提高旋转显示系统的性价比的旋转LED显示系统。

1 设计原理

旋转LED显示系统由三个部分构成：机械结构、STM32主控板和MBI5024LED驱动板。显示板在主控板程序的控制下，進行LED灯的控制显示，并在机械结构电机的带动下，线动成面，成为一个曲面的显示屏。电路结构如图1所示。

本设计以STM32单片机为核心控制芯片。由电机带动主板旋转达到一定速度稳定旋转，使单排LED旋转起来，给人的视觉效果将是一个圆柱或一个球形，并通过红外模块来感知旋转速度及起始位置。本显示屏拟选用具有超高处理速度，超低功耗，稳定性能STM32RCT6 单片机为主要控制元件，采用16位MBI5024LED驱动芯片，行扫描、列驱动进行动态扫描。

彩屏通过选用了三基色[2-3]混色的原理，通过时间混色法，LED点亮不同颜色，然后在同一空间位置重合实现。

2 整体设计

机械结构：机械结构可以称作为本设计的骨架，后续的硬件电路和其搭载的软件系统都需要一个牢固稳定的机械结构方能稳定高效的工作，尤其对于本设计来说，高速旋转的叶片更是高度需求一个设计精良的骨架。

主控板电路：主控电路板电路原理图如图2所示，主控电路板以贴片式封装的STM32F103RCT6单片机为主控芯片，从嵌入式最小硬件系统组成上来说，主控芯片STM32采用ARM Cortex内核，48KRAM，256KROM单片机上I/O口均被引出，为后续开发留下空间。电源电路采用两节4.8V电池和过流保护电路加3.3V稳压直流芯片LM2596为系统供电，体积小，功耗低，成本低。时钟电路以一个8MHz石英晶振作为的系统时钟源，并添加了一个32.768KHz的晶振作为RTC（实时时钟）的时钟源，以输出实时信息。

LED驱动电路：驱动芯片型号为聚积科技所生产的MBI5024 LED恒流驱动芯片。MBI5024是利用PrecisionDriveTM技术。MBI5024的输入电压为3.3至5伏特，提供16个电流源，可以在每个输出级提供1～45mA的电流量来驱动LED;并且可以通过选用不同阻值的外接电阻器来调整MBI5024各输出级的电流大小，通过这种机制，可精确地控制LED的发光亮度。通过9片MBI5024芯片，实现对3组单列48个LED灯的位控制。由于芯片的栓锁功能，使用该芯片点亮一个LED和点亮所有LED所需时间是一样的，显著的减少了LED的点亮时间，并增强了混色显示的效果。

3 实验结果

经过调试，显示效果十分理想，实物显示效果图如图3所示，目前显示系统可十分理想得显示不同色彩，不同字体，不同大小的文字信息，且当前显示系统可实现7种颜色自由切换，并显示了日期等相关信息。

4 结语

本文对其整体系统进行研究实验，确定部件选型，设计合理，已做出实物显示，整体性能可靠。相对市面上和其他研究者的研究也有着很多的内容和功能的创新，针对本设计的实际运转情况而言，本设计还存在待完善和进一步发展的空间。但就当前设计而言，完全可以在很多场合实现对普通平面LED显示屏进行替代。

参考文献

[1] 梁光胜，秦菁，陈世宏，陈志勇.旋转彩色LED显示屏设计与实现[J].液晶与显示，2014，29（05）：850-855.

[2] 诸葛桥忠.嵌入式LED全彩屏控制系统设计[J].电子世界，2017（05）：111.

[3] 朱广耀. LED显示屏系统功能分析与关键技术研究[J].无线互联科技，2017，（15）：48-49.

Design of Rotating LED Stereoscopic Display System

XU Zhi-hao，LIU Feng，CHEN Shi-hao，DI Zhi-gang，JIA Chun-rong

（College of Electrical Engineering， North China University of Technology， Tangshan  Hebei  063200）

Abstract：In people's entertainment life， the traditional flat LED display screen has been quite mature， while the LED spherical screen appeared in recent years， which can display 360 degrees of all-round content. This design develops a large color dynamic rotating LED display system to solve the shortcomings of flat LED display system and monochrome rotating LED display system. Make it have more superior application in specific environment.

Key words：rotating LED display; visual temporary; photoelectric technology