1、第7卷第2期2007年6月上海應用技術學院學報JOURNAI,0F掰舢蚓HAI IN盯m胍oF刪OLoGY Vbl-7No.2Jm.2007文章編號:16717333(2007020150一04基于視覺暫留原理的旋轉式線陣LED顯示屏開發沈新創,錢平(上海應用技術學院機械與自動化工程學院,上海200235摘要:基于“視覺暫留”原理,開發出了一種旋轉式線陣U、D顯示屏。從機械與電氣兩個方面介紹了該U、D顯示屏的設計。重點介紹了軸套的設計及軟件設計,實現了顯示屏轉動與屏幕顯示內容出現時序的匹配。該顯示屏具有原理應用巧妙、成本降低、解析度提高、節省能源等特點。關鍵詞:視覺暫留;C8051810;U如

2、屏幕中圖分類號:TN873文獻標識碼:ADeVeIOpment Of ReVOIVing Linear LEDSCreen BaSed On ViSiOn HyStereSiSS陋八f.Xi咒一c矗“a7zg,QL4N P西zg(Sc100l of M艘11anical and Aut=lation Engirle甜ng,Shar】ghai Institute0f Techncdogy,Shar】911ai200235,C1inaAbstract:BaSed on the vision hystereSis,a revolving linear U!D screen is developed.

3、The deSign of this Screen is introduced in detail.Linl【er is the ernphaSeS on mechallical deSign,a11d the CMOS dip C8051F310 is used in the electrical device design,the印plication sof押are is deSigned to match the running screen of the display time.The Rev01ving Linear U、D Screen haS many excellent pe

4、rhlT】anees and it will be accepted by the future nlal-ket.Keywo陸:vision hySteresis;C8051F310;LED screen人的眼睛對動態頻次分辨率一般為1/16 1/24s。電影片放映機以24幀/s的速度過卷,由于視覺滯后效應,使映現在屏幕上的單個靜態畫面,變成了連續動作的圖文畫面,配上聲音就成了電影。而U、D旋轉式顯示屏,也是植根于“視覺滯后效應”和U、D顯示屏控制軟件基礎上而演繹出來的電子信息顯示媒體,但它比歷經百年發展起來的電影更復雜。在能穩定旋轉的載體上安裝多列um發光器件,靜止時,各列發光管等間距分列

5、排開,隨著旋轉速度的加快,在計算機軟件精確的時序控制下,不斷掃描出預設的圖案、符號和文字,猶如海市蜃樓般的幻景映現流淌在柱型、球型、盤型、扇型等載體的表面上,給人以全新的感覺。收稿日期:2007一0314作者簡介:沈新創(1985一,男,機械與自動化工程學院03103202班學生。第2期沈新創,等:基于視覺暫留原理的旋轉式線陣uD顯示屏開發151本文介紹的旋轉式線陣U、D屏幕是以高亮發光二極管U、D為發光器件,并結合機械部分精確設計以及合理運用“視覺暫留”原理開發出來的,其節能高亮的特點以及在成本、環保方面的優勢決定它具有極好的應用前景。1機械部分設計1.1總體設計設備機械部分總體結構如圖1所

6、示。圖中,最上部是一個圓筒,圓筒上有四列u、D,每列有16個二極管;圓筒的作用是使四列u、D通過繞軸心轉動,達到像一個16mm16mm面陣U、D文字顯示屏的目的;UD的尺寸是筋mm,它們之間的間距是7mm。中間是連接圓筒和電動機的軸套;下部是一個直流電動機,電動機作為整個設計中的一個關鍵部件,需要根據視覺暫留原理達到一定的轉速,同時便于控制。本設計選擇的直流電動機的參數為,額定電壓:30V;額定功率:50W;最大轉速:2200r/rmin。圖1機械部分總體結構示意圖1.2軸套的設計軸套的設計是本次開發的一個難點和重點,軸套的設計尺寸圖如圖2所示。設計軸套時主要考慮的問題是緊固問題,因為電動機要

7、達到1500r/min的高速運轉,如果安裝不夠牢固,則會產生整體構架松動,零件脫落乃至整體崩潰的問題,會造成安全隱患。所以在軸套的上方開了3個M4的螺孔,與上方圓筒的底座用螺絲固定。下面軸套側面開了1個M4的螺孔,通過螺絲插入電動機軸芯的槽內達到牢固穩定的效果。這樣設計可以保證上方的圓筒在高速旋轉的過程中,不會出現整體結構松動而引起圓筒飛出傷人的事故。圖2軸套的設計尺寸圖另外,當電動機高速轉動時,不可能接人大量的信號線進人圓筒,否則會使外接信號線在轉動的時候絞合在一起。所以在設計的時候將程序寫入芯片內,置于轉筒中央,但是兩根電源線是必不可少的,根據目前的硬件配置和狀況只能外接,所以在電動機的軸

8、套上方開了2條5mm的槽,并布上磷青銅皮,在槽內開2個直徑2.5mm的圓孑L直通軸套的中心圓孔,由這2個圓孔引入2條電線分別焊接于2條銅皮上,另外一端則與芯片的線路板接上,在電動機轉動的時候通過外設支架連接電源與軸套上的2條銅皮接觸供電。2電氣部分設計2.1硬件設計電氣部分硬件總體設計原理如圖3所示。本設計采用了C8051F310單片機為核心,利用其處理速度快,具有豐富的內置資源和I/O口多的優勢對U、D進行控制。C8051F31x器件是完全集成的混合信號片上系統型MCU芯片,片內Sili一n Labs二線(C2開發接口允許使用安裝在最終應用系統上的產品MCU進行非侵入式(不占用片內資源、全速

9、、在系統調試。調試邏輯支持觀察和修改存儲器和寄存器,支持斷點、單步、運行和停機命令。在使用C2進行調試時,所有的模擬和數字外設都可全功能運行。 上海應用技術學院學報第7卷圖3電氣部分總體設計原理圖選擇MCl4514譯碼器,邏輯高電平輸出,經過限流電阻與u、D相接。MCl4514譯碼器能提供16位輸出(硬件設計每列U、D為16個,且具有輸人鎖存功能,僅占用單片機4個I/0口,并能提供u、D相當的亮度。將64個L王、D做在4塊板上,16個為一組,通過MCl4514對每個u、D進行操作,這樣就可以自由控制每個燈的亮與暗,若是真彩uD,則可通過控制其色彩達到更好的視覺效果。LED必須加入相應的限流電阻

10、,防止在電平接入瞬間將U、D擊穿以致損壞,在設計中,采用了100歐姆的貼片電阻。2.2軟件設計在實時操作系統下的主程序流程如圖4所示。本設計的難點在于對點的捕捉,由于電動機的轉速大約在2000r/min,因此控制U、D何時點亮是關鍵。我們的設計運用了光電傳感器,在電動機座部分設置反光點,并將傳感器及其單片機等一同放入旋轉裝置中,在裝置底部開孔將傳感器探頭固定,并和反光點基本處于同一位置,這樣在高速運行的過程中,傳感器將每次反射都反饋給單片機,從而通過算法得出每排燈的位置。但必須先對光電傳感器初始化,在反光點處檢測圖4主程序流程圖到信號后發給單片機時,由于電動機的轉動,可能出現不穩定的周期,因此

11、先求平均周期,再進行單片機I/O口的操作。由單片機提取相應的字庫,則可顯示出文字。此裝置可接無線射頻芯片將漢字 第2期沈新創,等:基于視覺暫留原理的旋轉式線陣UD顯示屏開發通過串口由電腦發給單片機則對應顯示該漢字,選用的芯片為000,此部分有待進一步開發。其中值得注意的是,MCl4514設定工作在輸入鎖存的狀態下,在下一次對其操作之前, MCl4514保持原有狀態,這樣則可以大大增加LED的亮度。另外,MCl4514由單片機進行對P1口的操作即可完成;在操作之后,選中相應的LED后,適當的延時以保證亮度。3結論與平板式U、D顯示屏和其他顯示器技術(如CRT、LCD、PDP相比較,旋轉式線陣U屏

12、幕有著幾個明顯優勢。(1成本低。與平板式U、D 屏相比,發光器成本可降低1020倍以上,總體成本可降低510倍以上。這對以高價位LED 管為發光器的全彩色顯示屏來說,更有使用價值;(2分辨率高。(3功耗小。包括強電功耗在內,一般最大功耗約150w/m2,而平板式戶外全彩屏則為1500w/rm2左右,100m2的全彩屏則需160kvA供電。因負荷太大,往往成為平板式全彩屏使用的主要障礙。通過對快速運轉、視覺暫留、時序軟件等幾個部分的結合,最終開發出旋轉式的線陣U、D屏幕。通過設計,我們認識到:(1必須使電動機保持相對較穩定的速度,否則屏幕在電動機高速旋轉和單片機快速運算的過程中將出現誤差,導致屏

13、幕效果不好,甚至出現斜點;(2應保證圓筒內電源的穩定,否則將導致整個系統無法正常運行;(3時序軟件方面,采用C的編程,對每列U、D 進行操作,并可以對應字庫顯示出漢字、數字、英文等。參考文獻:1汪清明.U、D點陣顯示牌的設計與動態顯示控制J.微計算機信息,2001,17(8:6467.2邱寄帆.LED電子顯示屏原理與實現J.成都航空職業技術學院學報,200l,17(1:4751.3丁元杰.單片微機原理及應用M.北京:機械工業出版社,2002.4何立民.單片機應用技術選編M.北京:北京航空航天大學出版社,2000.5諸昌鈐.LED顯示屏系統原理及工程技術M.成都:電子科技大學出版社,2000.6

14、蘇家健,曹柏榮.單片機原理及應用M.北京:高等教育出版社,2004.下期文章摘要預報電子商務研究中的行業理論模型述評熊焰行為理論模型在電子商務的研究中發揮越來越重要的作用。分析了行為理論模型在電子商務研究中得到廣泛應用的原因,并介紹了合理行業模型、計劃行為模型、技術接受模型在電子商務中的應用情況,對技術接受模型在電子商務中應用的最新模型進行了述評,并總結了行為模型在電子商務研究中的應用趨勢。流線型主梁斷面的氣動導納互譜識別陳曉冬,葛耀君氣動導納是描述大跨度橋梁斷面抖振氣動力的關鍵環節,現存的各種導納函數識別方法以及經典的SearS函數均與試驗結果存在著不小的誤差。本文擯棄相關的假定,引入了考慮

15、六個導納的互譜導納識別方法,對于流線型主梁的典型斷面進行了氣動導納識別,并分析了欄桿、紊流度、攻角等對識別結果的影響。 基于視覺暫留原理的旋轉式線陣LED顯示屏開發作者:沈新創, 錢平, SHEN Xin-chuang, QIAN Ping作者單位:上海應用技術學院,機械與自動化工程學院,上海,200235刊名:上海應用技術學院學報(自然科學版英文刊名:JOURNAL OF SHANGHAI INSTITUTE OF TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE年,卷(期:2007,7(2被引用次數:3次參考文獻(6條1.汪清明LED點陣顯示牌的設計與動態顯示控制期刊論文-微計算機信息 2001(082.邱寄帆LED電子顯示屏原理與實現 2001(013.丁元杰.吳大偉.陳瀛清單片微機原理及應用 20024.何立民單片機應用技術選編 20005.諸昌鈐LED 顯示屏系統原理及工程技術 20006.蘇家健.曹柏榮單片機原理及應用 2004引