技术与市场
技术应用
２０２１年第２８卷第５期
袁正辉
（清远职业技术学院，广东清远５１１５００）
摘 要：根据余晖效应的原理，详细阐述ＬＥＤ阵列显示屏的设计过程及应用测试。该ＬＥＤ阵列显示屏共采用１６个ＬＥＤ灯，以直线的形式排列固定在一块板材上，控制电动机带动板材进行高速旋转，当旋转速度达到一定程度时，直线排列的ＬＥＤ灯会在人眼中呈一个平面显示，通过软件计算将想要显示的对象进行编码发送，以此来控制１６个ＬＥＤ灯的开关频率，显示出想要表达的图像文字，从而达到模拟显示屏的目的。ＬＥＤ阵列显示屏制作完成后进行了应用测试，结果表现良好，能够清晰准确地显示出想要表达的图文信息。关键词：余晖效应；ＬＥＤ阵列；图文信息；显示屏ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－８５５４．２０２１．０５．０３８! 引言 当前ＬＥＤ屏广泛应用于各个领域，但是市面上的ＬＥＤ屏只能用于平面显示，无法满足社会的需求，ＬＥＤ阵列显示屏的设计想法就来源于此。这种ＬＥＤ显示屏是通过电机旋转带动ＬＥＤ灯阵列高速旋转，基于余晖效应原理，可让人从不同的角度都能看到显示的图文信息牙科涡轮机
［１－４］
。相较传统的液晶显示屏和
ＬＥＤ点阵显示屏，ＬＥＤ阵列显示屏优势明显，其体积小、造价低，使用维护简便，对使用地点的尺寸要求也低，应用范围更加广泛。
" 23*阵列显示屏基础原理
ＬＥＤ阵列显示屏是以人眼的余晖效应为基础研究设计的，人眼成像是因为感光细胞将光信号以神经电流的形式传递给大脑，由大脑形成视觉。感光细胞采集光信号需要一定的时间，因此，当物体在进行高速运动时，人眼所看到的物体消失后，该物体的影像仍然能在人的视网膜中停留４１．６～５５．５ｍｓ。根据这个原理，当ＬＥＤ阵列显示屏的转速达到５０ｍｓ／ｒ时，就可以达到人眼余晖效应的条件。当Ｌ
ＥＤ阵列显示屏以５０ｍｓ／ｒ旋转时，在单位时间内通过软件传输信号控制直线排列的１６个ＬＥＤ灯的开关时间就可以组合成任意想要表达的图文信息。单位时间的算法可通过度数划分来进行计算，
即ＬＥＤ阵列显示屏旋转一周为３６０°，时间为５０ｍｓ，那么ＬＥＤ阵列显示屏每移动１°的时间为０．１３８ｍｓ。# 23*阵列显示屏设计２ １ 系统构成
ＬＥＤ阵列显示屏的整体系统由主控系统和驱动系统构成。图１为主控系统结构，主要功能是控制ＬＥＤ阵列显示屏内灯的开关显示，保证ＬＥＤ灯开关时间能够与转速相配合，避免图文信息出现模糊不清，显示混乱，无法形成有效信息。图２为驱动系统，其主要功能是控制电机的驱动以及电机转速监测，并根据电机的实时转速计算出ＬＥＤ灯在表达所需图文信息时
的显示次序以及显示时间间隔。
图１
主控系统结构
电热手套图２ 驱动系统结构
电子式电压互感器２ ２ 主体电路设计
主体电路中，主控系统部分需要保持高速旋转，因此，电源部分采用电池进行供电，
ＬＥＤ灯的亮度控制采用光敏进行调节，通过光敏对外部光感信息进行收集并转换，然后将转换后的外部光感信息以电压值的形式传送至驱动部分的主控单元内，主控单元采用ＭＳＰ４３０系列单片机，该系列单片机具备强大的性能，低功耗，同时接口丰富，能够兼容各种使用方式，能够满足系统整体的控制需求。如图３所示，ＬＥＤ阵列显示屏主体电路设计中，
ＭＳＰ４３０系列单片机能够通过２个接口来同时控制１６个ＬＥＤ
灯的显示情况。
图３ ＬＥＤ阵列显示屏主体电路设计
３
０１
技术应用ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡＮＤＭＡＲＫＥＴ
Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．５，２０２１
２ ３ 驱动电机设计
驱动电机采用霍尔传感器进行转速监测，电机每移动一圈，单片机的ＩＯ接口将会接受到一个脉冲信号，通过脉冲信号
接受数量判别电机的转速，然后通过ＰＷＭ对电机转速进行调节或控制，驱动电机电路设计如图４
所示。
电容手套
图４ 驱动电机电路设计
软件应用流程
光敏监测外部光感信号，通过软件将信号转换成电压值的形式，再通过接口传送至单片机，根据所采集的外部光感信号数据对Ｌ
ＥＤ灯的显示亮度进行调节。需要在ＬＥＤ阵列显示屏上显示特定的图文信息时，可通过前文阐述的计算方法进行计算，然后根据字模序号由单片机通过接口将序号信息传输出去，完成ＬＥＤ阵列显示屏上的图文信息显示控制。
应用测试
根据ＬＥＤ阵列显示屏的设计原理，需要对其效果进行应用测试，测试内容为在显示屏上显示“Ｔ”“Ｉ”这２个字母符号。
假如要在圆形屏幕上显示２个字符“
ＴＩ”，需将圆形屏幕划分为１
２０份，间隔为５°。若将每一条半径最外端定义为数据的第１５位，圆心位置定义为数据的第０位，黑点表示１（亮），空白表示０（灭）。共１６个灯，则字符“Ｔ”和“Ｉ”所对应的编码如表１所示，
图５为“Ｔ”“Ｉ”的显示效果。表１ 英文字符“ＴＩ”所对应的编码值
Ｔ８
ＯＨ，００Ｈ；８ＯＨ，００Ｈ；８ＯＨ，００Ｈ；８ＯＨ，００Ｈ；８ＯＨ，００Ｈ；ＦＦＨ，ＦＦＨ；８ＯＨ，００Ｈ；８ＯＨ，００Ｈ；８ＯＨ，００Ｈ；８ＯＨ，００Ｈ；８ＯＨ，００Ｈ；
Ｉ
陶瓷滤波器
８ＯＨ，１０Ｈ；８ＯＨ，１０Ｈ；８ＯＨ，１０Ｈ；ＦＦＨ，ＦＦＨ；８ＯＨ，１０Ｈ；８ＯＨ，１０Ｈ；８ＯＨ，１０Ｈ；
图５ “Ｔ”“Ｉ”字符显示效果
结语
为满足社会对ＬＥＤ显示屏的使用需求，根据人眼的余晖效应研究设计出一套ＬＥＤ阵列显示屏，这种显示屏是采用１６个ＬＥＤ灯进行直线排列组合，然后通过主体电路部分以及软件计算部分相互配合，在高速旋转的显示屏上清晰准确地显示所需表达的图文信息内容。
在显示屏高速旋转的过程中，通过编码计算来控制１６个固定排列的Ｌ
ＥＤ灯明亮程度以及开关状态。这种ＬＥＤ阵列显示屏成本低廉，使用和维护都十分便捷，功耗低、体积小、安装方便，对使用地点的要求进一步降低，ＬＥＤ阵列显示屏实用性强，具有一定的推广价值。参考文献：
［１］ 赵新．基于单片机控制的ＬＥＤ线阵显示装置的设计［Ｊ］．
武汉交通职业学院学报，２０２０，９（２５）：９０－９４．［２］ 陈万疆．基于单片机ＬＥＤ显示屏显示系统设计［Ｊ］．电子
元器件与信息技术，２０２０，８（６１）：１３４－１３６．
［３］ 崔景萍．基于单片机的ＬＥＤ线阵显示装置的研究［Ｊ］．
工业技术与职业教育，２０２０，２（７）：２５－２８．
［４］ 谢海军，刘运红．公交站名播报显示系统设计与实现
［
Ｊ］．电子设计工程，２０２０，１０（４）：７９－８５．基金项目：
磨内喷水
清远职业技术学院校级自然科学科研项目“一种ＬＥＤ线阵显示的装置”（ＺＫ２０００５）作者简介：
袁正辉（１９８５—），男，江西吉安人，本科，助理实验师，从事实验教学工作。
４
０１
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议