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    基于POV的旋轉(zhuǎn)LED顯示研究與實(shí)現(xiàn)

    2018-10-21 12:04:05楊光宇
    科學(xué)與信息化 2018年4期
    關(guān)鍵詞:單片機(jī)

    摘 要 本文以STC12C5A3S2單片機(jī)為核心,根據(jù)POV的原理,實(shí)現(xiàn)立體和平面旋轉(zhuǎn)LED動(dòng)態(tài)顯示設(shè)計(jì)。本文介紹了POV的顯示原理;硬件電路模塊的設(shè)計(jì),包括電源模塊、單片機(jī)模塊、時(shí)鐘模塊、LED模塊;軟件模塊的相關(guān)設(shè)計(jì),主要包括取字模塊和字幕計(jì)數(shù)器。通過“視覺暫留”現(xiàn)象,實(shí)現(xiàn)立體LED顯示屏實(shí)現(xiàn)文字和笑臉,平面LED顯示數(shù)字時(shí)鐘和模擬時(shí)鐘,實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常成功。

    關(guān)鍵詞 單片機(jī);視覺暫留(POV);旋轉(zhuǎn)LED

    前言

    POV即英文Persistence of Vision一詞的縮寫,中文是“視覺暫留”的意思。每當(dāng)人的眼睛在觀察物體之后,物體的映像會(huì)在視網(wǎng)膜上保留一段很短暫的時(shí)間。在這短暫的時(shí)間段里,當(dāng)前面的視覺形象還沒有完全消退,新的視覺形象又繼續(xù)產(chǎn)生時(shí),就會(huì)在人的大腦里形成連貫的視覺錯(cuò)覺。

    1 POV的顯示原理

    旋轉(zhuǎn)LED旋轉(zhuǎn)起來是一個(gè)圓,那么就需要有一個(gè)傳感器來判斷起點(diǎn)位置,本文采用紅外對(duì)管方式來實(shí)現(xiàn)。常見的LED旋轉(zhuǎn)方式:

    1.1 圓盤式旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

    發(fā)光體安裝在鐘表指針式的旋轉(zhuǎn)體上,通過旋轉(zhuǎn)形成圓形顯示畫面

    這種運(yùn)動(dòng)方式的特點(diǎn)是:

    (1)由于發(fā)光體旋轉(zhuǎn)速度可一直保持不變,使得顯示圖案均勻一致。不過顯示字體時(shí)字型變化較大,特別在接近圓心的地方。如要想使顯示的字體和圖案不產(chǎn)生變形,還需要專門軟件對(duì)發(fā)光點(diǎn)進(jìn)行的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

    (2)制作調(diào)試時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的振動(dòng)現(xiàn)象易于控制。

    1.2 柱面式旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

    讓發(fā)光體與旋轉(zhuǎn)軸處于平行狀態(tài),這樣運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的畫面效果為一柱面。

    這種運(yùn)動(dòng)方式的特點(diǎn)是:

    (1)發(fā)光體旋轉(zhuǎn)速度可保持不變,這樣能使顯示圖案均勻一致,字體及圖案都能原樣顯示出來。

    (2)由于顯示面不是一個(gè)平面,一般無法完整觀察整個(gè)顯示面,多采取畫面滾動(dòng)顯示來彌補(bǔ)。

    (3)制作調(diào)試時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的振動(dòng)現(xiàn)象能很好控制,這種運(yùn)動(dòng)方式制作的POV屏適合用于廣告,造型能大型化[1]。

    2 硬件電路模塊

    2.1 單片機(jī)電路模塊

    單片機(jī)電路包含:STC12C5A3S2單片機(jī)、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。

    P0.0—P0.7:P0口是一個(gè)漏極開路型準(zhǔn)雙向I/O口。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí),它是分時(shí)多路轉(zhuǎn)換的地址(低8位)和數(shù)據(jù)總線,在訪問期間激活了內(nèi)部的上拉電阻。在EPROM編程時(shí),它接收指令字節(jié),而在驗(yàn)證程序時(shí),則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí),要求外接上拉電阻。

    P1.0—P1.7:P1口是帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。在EPROM編程和程序驗(yàn)證時(shí),它接收低8位地址。

    P2.0—P2.7:P2口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí),它送出高8位地址。在對(duì)EFROM編程和程序驗(yàn)證期間,它接收高8位地址。

    P3.0—P3.7:P3口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。

    主要功能:CPU控制LED,讀取時(shí)鐘信息,接收遙控,起點(diǎn)檢測(cè)。

    2.2 電源電路模塊

    主要功能:給旋轉(zhuǎn)主板供電。

    2.3 時(shí)鐘電路模塊

    主要功能:提供時(shí)鐘信息。

    2.4 立體LED和平面LED顯示電路模塊

    主要功能:通過對(duì)LED燈的控制,實(shí)現(xiàn)可視化LED屏[2]。

    3 軟件模塊

    3.1 實(shí)現(xiàn)一個(gè)文字的顯示

    文字取模的原理:這里采用的是PC2002字幕軟件,取一個(gè)16*16的中文字,見字幕選項(xiàng)設(shè)置,如圖4-1所示。

    從第一列開始向下每取8個(gè)點(diǎn)作為一個(gè)字節(jié),如果最后不足8個(gè)點(diǎn)就補(bǔ)滿8位。取模順序是從低到高,即第一點(diǎn)作為最低位。取模順序是從低到高,即第一個(gè)點(diǎn)作為最低位。如*-------取為00000001,"學(xué)"字取模后如下:

    {0xBF,0xFB,0xCF,0xFB,0xEE,0xFB,0x69,0xFB,0x6F,0xFB,0x6F,0xBB,0x6E,0x7B,0x69,0x81,0x6F,0xF9,0x6F,0xFA,0x67,0xFB,0xEB,0xFB,0xEC,0xFB,0xAF,0xFB,0xCF,0xFB,0xFF,0xFF},/*"學(xué)",0*/

    現(xiàn)在我們知道16*16取模是一列一列取的,一列有2個(gè)字節(jié),一共16列,所以一個(gè)16*16的漢字就有32個(gè)字節(jié),需要占用單片機(jī)的Code空間 32個(gè)字節(jié)。然后再結(jié)合硬件來分析:

    一列燈16個(gè)剛好對(duì)應(yīng)16*16一個(gè)漢字的一列:2個(gè)字節(jié),所以把取模到的數(shù)據(jù)依次送到P2口 和P4 P5口,這里硬件中P4 P5組成一個(gè)字節(jié)。

    當(dāng)單片機(jī)IO判斷到紅外接收管接收到起點(diǎn)信號(hào),就開始顯示,顯示完16列后等待下一次的起點(diǎn)信號(hào)。這樣只要電機(jī)的速度夠快就會(huì)穩(wěn)定的把字顯示字空中。平面的文字顯示同理。

    3.2 讓文字移動(dòng)

    這就需要一個(gè)字幕計(jì)數(shù)器,旋轉(zhuǎn)LED每旋轉(zhuǎn)一圈,這個(gè)字幕計(jì)數(shù)器就加一,指向下一列,這樣不斷刷新,感覺文字就在移動(dòng)。

    4 結(jié)束語

    本文通過POV原理,實(shí)現(xiàn)了立體和平面的動(dòng)態(tài)LED圖像顯示,采用的普通直流電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定,成本低,線圈無限供電的方式增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

    參考文獻(xiàn)

    [1] 童詩白,華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社,2005:223-232.

    [2] 戶川治朗.實(shí)用電源電路設(shè)計(jì)[M].北京:科學(xué)出版社,2006:32-36.

    作者簡介

    楊光宇(1993-),男,四川眉山;學(xué)歷:碩士,現(xiàn)就職單位:西南石油大學(xué),研究方向:模式識(shí)別與智能系統(tǒng)。

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