基于嵌入式的LED显示系统创新设计与实现
2014-11-26宿俊
宿俊
摘 要：近年来，LED显示系统在诸多领域得到了广泛应用，尤其是在广告行业，具有效果明显、可随意更改显示内容等优点，使其逐渐代替了传统的广告指示牌。但LED显示系统由多块LED矩阵组成，其搭建成本较高，这阻碍了其推广速度。通过采用动态LED显示和人体视觉滞留效应，使基于嵌入式元件的单排LED显示系统具备了多排LED的显示效果。
关键词：LED显示系统；广告行业；电路设计；MCU控制
中图分类号：TN873 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）20-0129-02
1 系统设计
视觉滞留（Persistence of vision），是指当人眼看到的影像消失后，该影像仍能保留0.1～0.5 s。
该系统采用单排LED显示，LED每次只能显示1排字符，但利用电动机使LED显示器转动后，LED显示器会出现一个圆形的显示面，可在不同时间点上显示不同的字符，每次显示后利用视觉滞留效应在人眼内形成一幅图画，连贯起来就形成了整个圆弧LED面，再通过编程使电机的转动时间与LED的显示时间同步，这样就可以在LED圆弧显示面上显示字体。
2 硬件系统设计
该系统计划通过电机的转动旋转单排LED显示器，以达到动态显示的效果，并在LED显示器上搭载红外遥控控制系统，以实现显示内容的随时切换。按照设计可将其分为3部分，即电机动态部分、MCU控制和显示部分、红外遥控部分。
在MCU控制和显示部分中，主控芯片选用STC89C58RD+单片机，它是一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有32 K可编程Flash存储器。采用该主控芯片作为CPU的情况下，在其外围搭载16路LED灯显示器，并设计复位和切换电路。设计电路如图1所示。
在电机动态部分中，需要兼顾电机旋转和LED系统供电的问题。由于电机供电与LED显示系统不属于同一供电系统，电机采用+12 V供电，而LED显示系统采用+5 V供电，因此，电机采用单独外部供电，而LED显示系统选择电刷电路供电。电刷原理是将2个环状电路板分别接入+5 V和GND，转动过程中电刷始终不脱离这2个圆环，从而达到持续供电的目的。供电原理如图2所示（内圈为+5 V，外圈为GND）。
红外控制电路基于MCU控制器，通过红外遥控器可实现单片机内部多种字模之间的切换。该系统将红外模块直接嵌入MCU控制电路，并解码遥控器，从而确定遥控器上每个按键存储的字符。在实际应用中，通过按下不同的按键，可实现在不停机的状态下无缝切换各种字符信息，从而实现多种显示效果。
3 软件系统设计
软件部分由LED显示部分和红外遥控部分组成。其中，LED显示部分可以存储多组字符和不同的内容，并通过红外遥控系统切换。
程序的关键点在于通过延时同步电机的转动时间与单片机显示LED字符的时间，并合理控制每一次的显示时间，将整个画面衔接起来，形成流畅的LED显示圆弧平面。以下是部分程序内容。
4 效果
通过上述设计制作了电路板，并在调试程序后实现了预期的效果。具体效果如图3所示。
5 结束语
综上所述，通过设计实现了以单排LED显示多排LED的效果。经研究发现，电机只是一个运动载体，只要在运动的物体上安装单排LED，就可以实现LED大屏的效果。在实际运用中，我们可以将此类LED广告灯用于汽车、火车等车身广告。在具体运用中，会存在LED点阵显示时间、运动物体时间与视
觉滞留时间相结合的问题，希望相关研究者能共同解决该问题，争取将此技术应用于更多的实物当中。
〔编辑：张思楠〕
摘 要：近年来，LED显示系统在诸多领域得到了广泛应用，尤其是在广告行业，具有效果明显、可随意更改显示内容等优点，使其逐渐代替了传统的广告指示牌。但LED显示系统由多块LED矩阵组成，其搭建成本较高，这阻碍了其推广速度。通过采用动态LED显示和人体视觉滞留效应，使基于嵌入式元件的单排LED显示系统具备了多排LED的显示效果。
关键词：LED显示系统；广告行业；电路设计；MCU控制
中图分类号：TN873 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）20-0129-02
1 系统设计
视觉滞留（Persistence of vision），是指当人眼看到的影像消失后，该影像仍能保留0.1～0.5 s。
该系统采用单排LED显示，LED每次只能显示1排字符，但利用电动机使LED显示器转动后，LED显示器会出现一个圆形的显示面，可在不同时间点上显示不同的字符，每次显示后利用视觉滞留效应在人眼内形成一幅图画，连贯起来就形成了整个圆弧LED面，再通过编程使电机的转动时间与LED的显示时间同步，这样就可以在LED圆弧显示面上显示字体。
2 硬件系统设计
该系统计划通过电机的转动旋转单排LED显示器，以达到动态显示的效果，并在LED显示器上搭载红外遥控控制系统，以实现显示内容的随时切换。按照设计可将其分为3部分，即电机动态部分、MCU控制和显示部分、红外遥控部分。
在MCU控制和显示部分中，主控芯片选用STC89C58RD+单片机，它是一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有32 K可编程Flash存储器。采用该主控芯片作为CPU的情况下，在其外围搭载16路LED灯显示器，并设计复位和切换电路。设计电路如图1所示。
在电机动态部分中，需要兼顾电机旋转和LED系统供电的问题。由于电机供电与LED显示系统不属于同一供电系统，电机采用+12 V供电，而LED显示系统采用+5 V供电，因此，电机采用单独外部供电，而LED显示系统选择电刷电路供电。电刷原理是将2个环状电路板分别接入+5 V和GND，转动过程中电刷始终不脱离这2个圆环，从而达到持续供电的目的。供电原理如图2所示（内圈为+5 V，外圈为GND）。
红外控制电路基于MCU控制器，通过红外遥控器可实现单片机内部多种字模之间的切换。该系统将红外模块直接嵌入MCU控制电路，并解码遥控器，从而确定遥控器上每个按键存储的字符。在实际应用中，通过按下不同的按键，可实现在不停机的状态下无缝切换各种字符信息，从而实现多种显示效果。
3 软件系统设计
软件部分由LED显示部分和红外遥控部分组成。其中，LED显示部分可以存储多组字符和不同的内容，并通过红外遥控系统切换。
程序的关键点在于通过延时同步电机的转动时间与单片机显示LED字符的时间，并合理控制每一次的显示时间，将整个画面衔接起来，形成流畅的LED显示圆弧平面。以下是部分程序内容。
4 效果
通过上述设计制作了电路板，并在调试程序后实现了预期的效果。具体效果如图3所示。
5 结束语
综上所述，通过设计实现了以单排LED显示多排LED的效果。经研究发现，电机只是一个运动载体，只要在运动的物体上安装单排LED，就可以实现LED大屏的效果。在实际运用中，我们可以将此类LED广告灯用于汽车、火车等车身广告。在具体运用中，会存在LED点阵显示时间、运动物体时间与视
觉滞留时间相结合的问题，希望相关研究者能共同解决该问题，争取将此技术应用于更多的实物当中。
〔编辑：张思楠〕
摘 要：近年来，LED显示系统在诸多领域得到了广泛应用，尤其是在广告行业，具有效果明显、可随意更改显示内容等优点，使其逐渐代替了传统的广告指示牌。但LED显示系统由多块LED矩阵组成，其搭建成本较高，这阻碍了其推广速度。通过采用动态LED显示和人体视觉滞留效应，使基于嵌入式元件的单排LED显示系统具备了多排LED的显示效果。
关键词：LED显示系统；广告行业；电路设计；MCU控制
中图分类号：TN873 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）20-0129-02
1 系统设计
视觉滞留（Persistence of vision），是指当人眼看到的影像消失后，该影像仍能保留0.1～0.5 s。
该系统采用单排LED显示，LED每次只能显示1排字符，但利用电动机使LED显示器转动后，LED显示器会出现一个圆形的显示面，可在不同时间点上显示不同的字符，每次显示后利用视觉滞留效应在人眼内形成一幅图画，连贯起来就形成了整个圆弧LED面，再通过编程使电机的转动时间与LED的显示时间同步，这样就可以在LED圆弧显示面上显示字体。
2 硬件系统设计
该系统计划通过电机的转动旋转单排LED显示器，以达到动态显示的效果，并在LED显示器上搭载红外遥控控制系统，以实现显示内容的随时切换。按照设计可将其分为3部分，即电机动态部分、MCU控制和显示部分、红外遥控部分。
在MCU控制和显示部分中，主控芯片选用STC89C58RD+单片机，它是一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有32 K可编程Flash存储器。采用该主控芯片作为CPU的情况下，在其外围搭载16路LED灯显示器，并设计复位和切换电路。设计电路如图1所示。
在电机动态部分中，需要兼顾电机旋转和LED系统供电的问题。由于电机供电与LED显示系统不属于同一供电系统，电机采用+12 V供电，而LED显示系统采用+5 V供电，因此，电机采用单独外部供电，而LED显示系统选择电刷电路供电。电刷原理是将2个环状电路板分别接入+5 V和GND，转动过程中电刷始终不脱离这2个圆环，从而达到持续供电的目的。供电原理如图2所示（内圈为+5 V，外圈为GND）。
红外控制电路基于MCU控制器，通过红外遥控器可实现单片机内部多种字模之间的切换。该系统将红外模块直接嵌入MCU控制电路，并解码遥控器，从而确定遥控器上每个按键存储的字符。在实际应用中，通过按下不同的按键，可实现在不停机的状态下无缝切换各种字符信息，从而实现多种显示效果。
3 软件系统设计
软件部分由LED显示部分和红外遥控部分组成。其中，LED显示部分可以存储多组字符和不同的内容，并通过红外遥控系统切换。
程序的关键点在于通过延时同步电机的转动时间与单片机显示LED字符的时间，并合理控制每一次的显示时间，将整个画面衔接起来，形成流畅的LED显示圆弧平面。以下是部分程序内容。
4 效果
通过上述设计制作了电路板，并在调试程序后实现了预期的效果。具体效果如图3所示。
5 结束语
综上所述，通过设计实现了以单排LED显示多排LED的效果。经研究发现，电机只是一个运动载体，只要在运动的物体上安装单排LED，就可以实现LED大屏的效果。在实际运用中，我们可以将此类LED广告灯用于汽车、火车等车身广告。在具体运用中，会存在LED点阵显示时间、运动物体时间与视
觉滞留时间相结合的问题，希望相关研究者能共同解决该问题，争取将此技术应用于更多的实物当中。
〔编辑：张思楠〕
