一种新的LED旋转显示屏控制系统设计与实现

冯洋

【摘 要】设计了一个基于单片机控制的旋转LED显示屏。显示屏在直流电机的带动下利用视觉残留原理显示内容，并采用无线供电的方式，利用电磁感应原理给控制主板供电，并在系统装有时钟芯片，通过红外遥控控制文字、时间及日期的显示，实现了显示屏以多样化的方式显示各种信息的功能。经测试，该显示屏具有运行可靠、节能、成本低、使用方便的特点。

【关键词】单片机;显示屏;红外遥控;红外对管

中图分类号： TP368.1文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）31-0009-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.31.004

The Design and Realization of A New Control System of Rotating LED Display

FENG Yang

（School of Physics and Electronic Engineering，Weinan Normal University，Weinan Shaanxi 714000，China）

【Abstract】A rotary LED display based on single-chip control was designed.The display screen uses the principle of visual residue display driven by a DC motor，and using wireless power，using the principle of electromagnetic induction to supply power to the control board，and in the system is equipped with a clock chip，infrared remote control of text， time and date display，enables the display to display various information in a variety of ways.After testing，the display has the characteristics of reliable operation， energy saving，low cost and convenient use.

【Key words】Single chip microcomputer;Display screen;Infrared remote control;Infrared tube

随着电子信息行业的迅速发展，LED显示屏被广泛应用于各大领域作为显示终端。正是由于LED灯具有轻巧、亮度高、低热量、环保、寿命长、坚固耐用等特点使得LED显示屏在当下收到市场的青睐[1-2]。对比传统的LED显示屏显示视角极小，体积较大且搬运不便，而且价格昂贵，使得LED显示屏的广泛推广受到了很大的限制。而新型的立体柱式旋转LED显示屏，它应用人体“视觉暂留”的原理，可360度全方位观看，不仅扩大了视觉范围，而且其结构更加简单，体积较小便于运输，价格低廉，使用方便，适合各种空间的应用。本文利用单片机控制实现了一个旋转LED显示屏设计，可以通过红外遥控控制文字、时间及日期的显示等，实现了显示屏以多样化的方式显示各种信息的功能。

1 系统方案设计

本设计以单片机为核心实现的立体柱式旋转LED显示屏主要由电源模块、单片机模块、红外控制模块、定位模块、时钟模块、显示模块构成。整个运行系统以单片机为核心，电源保持电机的正常转动以带动显示屏的运转，并采用无线发电的方式为显示主板提供稳定的电源;红外控制模块通过向红外接收头发送信号，由红外接收头接收信号，将信号发送给单片机，由单片机完成最终控制;定位模块控制显示屏显示信息的起始;时钟模块控制显示屏时间日期的显示;显示模块由单片机控制显示各项内容。此系统的总体设计框图如图1所示，采用STC12C5A32S2作为本设计的主控芯片。

图1 总体设计框图

2 硬件系统的设计

2.1 电源模块设计

本设计中的电源模块主要给单片机及显示板供电。考虑系统实用性，电源模块的设计采用无线供电方式。整个电源模块由直流电源、直流转交流电路、初级感应线圈、次级感应线圈以及电机构成。首先电机接直流电后高速转动带动显示主板旋转。接着电流经过自激振荡电路将直流电转变成交流电，电机高速旋转时利用电磁感应原理经过初、次级感应线圈后，通过整流滤波形成稳定的直流电给单片机及显示主板供电，保持系统的正常运行[3-5]。

其自激振荡电路图如图2所示。

图2 自激振荡电路图

次级线圈在电机的带动下高速旋转，切割磁感线，利用电磁感应的原理得到交流电。交流电经过整流电路将交流变成单向脉冲直流电，在经过电容滤波，滤波后的电流经过稳压二极管，便得到了稳定的直流电。图中VCC连接至单片机，为单片机及显示屏提供稳定的电源。整流滤波电路图如图3所示。

图3 整流滤波电路图

2.2 红外控制模块设计

本设计采用红外遥控的方法控制显示屏旋转时各项功能的运行，主要由遥控器和红外一体接收管组成。控制时遥控器发送红外信号，一体化接收管接收到信号后，将信号发送给单片机，单片机收到信号就激发外部中断，由外部中断控制完成各种功能[6]，具体电路略。

2.3 显示模块设计

LED显示屏作为本设计的显示终端，是非常重要的部分。它是由35颗LED灯和限流电阻焊接而成的T字形立体显示主板。将显示主板接入主控单片机，电路中的每个LED灯都是由单片机独立控制显示的，D0是电源指示灯（不可控）。通过单片机控制显示屏何时点亮或熄灭，这樣在电机保持稳定的速度转动时，带动显示主板旋转，形成连贯的图像[7]。具体电路如图4所示。

图4 立体单排LED显示屏电路图

2.4 定位模块和时钟模块设计

本设计采用红外对管控制系统转动位置的定位，由红外发射二极管和红外接收二极管组成定位模块，红外发射管通过测定电机的转速向红外接收管发送信号，单片机接收到红外接收管的信号开始逐列扫描，电路简单实用。时钟模块采用DS1302时钟芯片来实现时钟功能，它是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路。采用主电源/后備电源双电源引脚，因此在整个系统停止运行的状态下后备电源也能时时钟保持连续运行，当再次重启系统时不必在进行校时操作。定位模块和时钟模块具体电路略。

3 系统的软件设计

基于单片机的旋转LED显示屏控制系统设计是以单片机为核心的运行系统，系统的软件设计采用模块化的设计方法。程序开始运行时，首先对系统的各个模块进行初始化操作。初始化完成后，通过向上位机发送显示信息，单片机接收上位机处理生成的显示数据。单片机读取数据并将数据送入存储区，由单片机接收红外信号并进行解码，解码完成后控制显示屏更新相关内容，如果未接收到红外信号，则继续显示上次显示的内容。软件总体设计流程图如图5所示。

图5 软件总体流程图

4 结论

本设计通过以单片机为核心，结合时钟、定位、显示、红外遥控及供电模块共同构成旋转LED显示屏控制系统。采用无线供电的方式为系统供电，各个模块协调进行促进系统的正常稳定运行。该设计在运行时，能够控制显示数字、文字及动态时钟，同时无线供电大大减少了对显示主板的损耗，延长使用年限。从整体上看，该旋转LED显示屏制作简单且成本较低，性能稳定，环境适应力强，能耗低，具有较大的市场价值。

【参考文献】

[1]关积珍，陆家和.我国LED显示屏技术和产品发展及展望[J].现代显示，2000（18）：5-9.

[2]关积珍.LED显示屏发展状况及趋势[J].世界产品与技术，2000（2）：21-22.

[3]张鑫，郭洪岩.基于单片机的旋转LED显示屏设计[J].大学物理实验，2014（6）：24-26.

[4]邓亚峰.无线供电技术[M].北京：冶金工业出版社，2013.179.

[5]侯清江.无线供电技术方案及应用[J].光盘技术，2009（2），2-4.

[6]王梦蛟.学习型红外遥控装置的研究与设计[J].国外电子元器件，2008，（11）：59-60.

[7]李金荣.基于51单片机点阵显示屏系统设计[D].黑龙江：佳木斯大学，2012.6-7.