青岛碳中和投资主题产业基金成立，总规模100亿元
06-18
简介 在科技飞速发展的今天，LED显示屏已经成为一种新型的电子屏广告媒体。
与传统的喷墨和照片广告屏幕相比，它们僵硬且不活跃。
对于广告牌、广告灯箱等来说，LED显示屏给人们带来清晰、新鲜、活泼的广告效果。
同时，LED显示屏可以完全由计算机控制，屏体资源也可以重复利用，提高了很多企业的经济效益。
。
目前市场上的LED显示屏大多采用点阵模块或由发光二极管组成的像素单元组成大面积的平板显示屏。
屏幕采用快速的行扫描或列扫描来形成文字或图案，而扫描显示的一个突出特点是任何时候只有一列LED发光。
从左边开始，控制每一列的位选择，从第一列到最后一列逐一显示。
基于此，您可以只使用一列LED，并通过旋转形成相等数量的LED。
有效的点阵，并利用软件程序改变LED的位置来模拟点阵的列扫描，这就是所谓的LED旋转屏。
尤其是在当前低碳、节能、环保的背景下，设计一种用更少的材料就能达到同样效果的显示屏，具有一定的探索意义。
1 系统硬件设计 LED旋转屏显示系统的系统框图如图1所示。
AVR主控芯片是整个显示系统的核心。
由于系统依靠红外控制单元更新显示内容，以及系统后期的可扩展性，综合考虑应用需求和成本后，选择了高性能、低功耗的芯片。
AVR微处理器ATmega16L作为主控单元的核心芯片。
ATme-gal6L的工作电压为2.7~5.5 V，因此采用3.7 V锂电池为AVR芯片和柱状LED显示单元独立供电，从而解决了旋转屏设计过程中的供电问题。
1.1 AVR 基本外围电路设计 AVR 单片机的基本硬件电路包括复位电路、晶振电路、A/D 转换滤波电路、ISP 下载接口等部分。
1.1.1 复位电路 复位电路的设计如图2中①区所示。
ATmega16L已经内置了上电复位设计，复位时的额外时间可以在保险丝位。
因此，AVR的外部上电复位电路可以设计得非常简单：直接在Vcc上接一个10 kΩ的电阻（R17）即可。
为了可靠性，添加了一个 0.1μF 电容器 (C1) 以消除干扰和杂波。
图中D17（IN）有两个作用：一是将复位输入最高电压钳位在Vcc.5V左右；另一种是在系统断电时短路R17（10kΩ）电阻，使C1快速放电。
这样当下一个电话到来时，可以生成有效的重置。
当AVR处于工作状态时，按下开关S1，复位引脚RESET变为低电平，触发AVR芯片复位。
1.1.2 时钟电路 时钟电路的设计如图2中②区域所示，内置RC振荡电路，可产生1MHz、2MHz、4MHz和8兆赫。
但当需要更精确的波特率时，建议通过外部电路来实现，如图2中②区域所示电路。
图中晶振两端连接22 pF电容。
ATmega16L实际使用时，这两个小电容无需连接即可正常工作。
但为了线路的标准化，还是建议连接。
图1中的时钟单元不仅包括ATmega16L的时钟电路，还涉及到实现旋转屏实时显示的电路。
即ATmega16L主控芯片的D接口连接DS时钟芯片等DS时钟芯片，这样旋转屏就可以显示年前的实时时间。
年、月、日和其他时间值。
1.1.3 ISP 下载接口 ISP 下载接口如图2 中③ 所示。
该接口不需要其他设备。
双排2×5插座用于访问接口。
套接字的使用也为以后升级AVR中的软件提供了方便。
由于没有外围器件，PB5（MOSI）、PB6（MISO）、PB7（SCK）和RESET引脚仍然可以正常使用，不受ISP干扰。
1.1.4 A/D转换滤波电路 A/D转换滤波电路如图3所示，为了减少A/D转换的电源干扰，ATmega16L芯片具有独立的A/D电源。
Vcc 串联一个10μH 的电感L1，然后将一个0.1μF 的电容C5 连接到GND。
使用ATmega16L自带的2.56V标准参考电压。
参考电压也可以从外部电路输入。
例如，可以外接一个TL参考电压源，并在AREF引脚上接一个0.1μF电容C3至GND。
1.2 红外接收/发射控制单元 当LED旋转屏旋转时，借助红外传感技术可以随时更新显示内容和画面。
红外发射模块是一个类似于遥控器、独立于旋转屏的电路器件。
红外接收模块（irDA）固定在圆柱形旋转屏的顶部。
1.3霍尔传感器单元 LED旋转屏在旋转过程中，要解决的关键问题是让旋转屏旋转时显示内容流畅、无闪烁。
这就是所谓的同步。
在实际操作中，需要通过感应信号来识别旋转屏已经旋转到一圈的起始位置，然后触发相应的程序来保持显示内容的稳定。
本设计采用霍尔传感器获取感应信号，从而实现同步处理。
2 系统软件设计 LED旋转屏的软件程序设计主要包括通过两个中断实现多内容、多形式的图案显示。
系统上电后，首先检测红外信号。
如果接收到红外信号，首先确定要显示的内容。
然后安装在系统底部的霍尔元件检测开关信号来确定LED灯柱旋转时的起始位置，并获得相应的信号。
最后，AVR芯片通过数据处理将每一列的数据发送给旋转的列LED，然后以点阵屏的形式显示相应的内容。
系统主流程图如图4所示。
3 设计过程中解决的关键问题 3.1 供电问题 基于ATmega16L的工作电压，采用3.7V锂电池独立供电主控制系统。
锂电池固定在旋转底座上，配合整个控制系统与电机转子一起旋转，并预留接口可以随时给电池充电。
3.2平衡问题 基于SMD器件的显示系统比直插器件组成的系统体积要小，但整机的机械结构仍然是一个不可小觑的问题。
在设计中采用对称性 结构、底座设计和器件放置力求平衡，以尽量减少机械振动造成的负面影响。
图5(a)为LED旋转屏静态结构图；图5(b)是旋转屏工作状态的截图。
3.3 同步问题 要让旋转屏显示稳定清晰的画面，直流电机的转速是最大的关键。
当使用固定电压源为电机供电时，可以通过分压电阻控制电机达到最佳转速。
本设计在调试阶段，采用可调稳压电源，操作相对比较方便。
3.4 延迟问题 在调试过程中，系统主要出现两个显示问题。
一是一轮显示内容后出现一串乱码，二是显示内容出现横向拖尾，导致文字不清晰。
对于前一种情况，可以使用延迟子函数来给出适当的延迟时间。
对于后一种情况，可以在列扫描过程中添加一列或多列反电平，以增加字之间的时间间隔。
4 结论 基于AVR芯片技术和SMD技术设计的LED旋转屏，是将一排SMD LED安装在支架上，在直流电机的驱动下旋转。
它利用人的视觉暂留效应来显示 输出完整的文字或图案。
由于屏幕是旋转显示屏，因此可以从各个方向观看显示内容。
同时，旋转屏可以使用少量的发光二极管来实现传统方式需要大量发光二极管的显示屏，而SMT型器件的设计也使得系统体积更小、更紧凑。
完成相应的软硬件调试后，结果表明，该设计能够实现低成本、高质量的展示和宣传效果，具有一定的实用价值。
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