北京理工大学珠海学院2013届本科生毕业设计
1绪论
1.1引言
LED显示屏（LEDdisplay,LED Screen）：又叫电子显示屏。它是有LED点阵平板模块组成的。LED显示屏能够显示出文字和图片等内容，均是由各种色彩LED灯亮灭组合来实现的。LED显示屏可以更改显示内容，只需要通过用flash将显示的内容制作成一个动画,存放在显示屏的一张内存卡里,通过技术手法显示出来的。因此可以根据现场的需要在不同的场合进行相应的调整，所以同一块LED显示屏可以灵活地运用于各种各样的场合。内容可以根据不同的求进行随时更换，显示灵活多变，便于经常需要更改内容的人群使用。传统LED显示屏通常由显示模块、控制系统及电源系统组成。
LED之所以受到重视并且能够迅速地广泛地发展，跟它本身所具有的种种优点有关。LED灯的显示亮度较高、需要的工作电压比较低、消耗的功耗较小、可以做成大型显示屏、而且LED灯寿命一般都很长、耐冲击能力强同时性能相比其他照明灯具稳定。LED的发展前景极为广阔，在未来的研究发展中主要朝着做到更高的照明亮度、更耐气候变化、发光密度更强、发光更加均匀、更加安全可靠、色彩显示更全面的方向发展。
1.2 本设计的意义
在这一个世纪，光电子产业在社会上得到了广泛的重视，信息显示技术发展非常迅速，随着LED器件材料性能的不断提高，现在已经广泛应用在室内外需要进行服务内容和宣传服务宗旨的公众场所，在路边很多地方我们都能见到LED显示屏的踪影。
传统的LED字屏使用的是LED点阵屏，屏幕需要做到越大，LED的数量就需要越大，因为需要使用LED等铺满整个显示屏。相比起来，一旦大型化价格相当高昂、安装及操作起来都极其麻烦，同时因为使用器件数目多，也不易维护。
而电风扇POV显示器由于LED灯使用数量少，只需要使用单排LED灯（即能填满圆形屏幕的半径长度的单排LED灯），从根本上避免了传统LED显示屏的种种不足。因此，设计一个可以平面旋转LED显示屏，具有十分重大的意义。
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1.3 POV的含义
POV（全称Persistence of vision）中文意思是视觉暂留，具体是指视觉暂留这一现象，这种现象也叫余晖效应。
人的肉眼之所以为看到景象是因为景象上的光信号通过肉眼传入到大脑神经，在大脑中进行处理形成我们所看到的景象。而光信号从景象上通过肉眼传入大脑神经需要经过一段短暂的时间。所以在景象上的光作用结束之后，作用在大脑神经并不会马上结束，所以在这段时间差上面就形成了一个视觉形象的残留。这种因为时间差残留下来没有马上消失的视觉影像被科学家称之为“后像”，而顾名思义这种视觉的残留现象就称之为“视觉暂留现象”。
视觉光作用在视网膜上而产生的。当光结束作用之后，我们神奇的肉眼把视觉保留了下来，残留了一段短暂的时间才会消失。光信号传入大脑神经需要经过一段时间，而这段时间的时值约是二十四分之一秒，所以由于视神经的反应速度，造成了对于不同频率的光有不同的暂留时间。
显示器的显示是通过一定频率的刷新来实现图像的变化，一旦频率足够大，在视觉中产生视觉暂留现象，那么人的肉眼就看不到刷新的动作，而是在上一帧画面的残留视觉影像还没消失的情况下看到了新一帧的画面，从而形成了视觉错觉，形成了连续性的画面。这也是动画、电影等视觉媒体形成和传播的根据。
根据历史的记载，最早发现视觉暂留现象的人是中国人，在宋朝有一种灯名为“马骑灯”，这种灯就是我们现在说的走马灯，走马灯就是涉及到视觉暂留现象的典型产物。在这之后1828年那年一个名叫保罗的法国人发明了留影盘，所谓的留影盘就是通过将绳子从两面穿过一个一边画着一只鸟一边画着一个空的笼子的圆盘。当圆盘旋转时，鸟就会出现在笼子里。当时这些发现都轰动了整个世界，而人们也就是在这时候认识到了视觉暂留这一现象的存在。因为这证明了当眼睛看到一系列的图像时，能保持上一个图像的画面。
平面旋转LED显示器，就是利用POV技术仅使用单排LED灯来显示整个圆形范围的图像，从而大大减少对LED灯的使用，从而也减少了LED灯损坏的几率，减少维修成本。
1.4 国内外LED显示屏的发展现状
1. 国内LED显示屏研究现状
在我国，经过几年的发展，LED灯行业的一些企业已经具有了一定规模，成为行业内的骨干企业。国产LED显示屏在国内几乎占据了整个市场，国外同类产
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品基本无法竞争，存在市场上的寥寥无几。近几年来，我国的LED显示屏产业以规模较大，技术水平相对领先，应用领域广泛的特点，在LED市场所占的的比重越来越大，影响也越来越深远。
2008年北京举行的奥运盛会已顺利闭幕很久了，但其所展现出的种种前所未有的规模仍旧深深的烙在了全世界人的心中。特别是在奥运盛会上所应用的LED产品类型和数量规模都是前所未有的。在2008 年北京奥运会的开幕式、比赛场馆、奥运文化广场以及奥林匹克公园等项目中，国内LED企业承接了主要的工程项目，提供了大量的LED产品,LED显示屏作为一种新型的显示器件充分地展现了我国LED行业的技术产品优势和产业发展水平，同时也体现了我国LED产业的力量和技术这也在一定程度上预示着 LED 产业必是未来的一种趋势。
在2007年，中国政府为了呼应节能减排的措施，启动了各种扶持政策和措施对LED产业进行正常上的支持。在这种环境下中国LED企业开始迅速发展。目前我国不止有三十家具有相应的规模企业在生产上游中低端芯片。现在全世界60%的LED来着中国，主要是因为大部分企业集中在珠三角和长三角地区。据统计仅LED封装和应用这一块的企业在深圳这一地区就已经超过了3000家，由此可以看出国内下游终端应用产品数量是如此的庞大。 2. 国外LED显示屏研究现状
目前世界上有技术可以生产最高亮度LED的国家依旧是日本，日本还掌握了封装所用的高档荧光粉技术。在国外的LED技术中日、韩的大企业占据了绝大多数，但是仅日本日亚、丰田合成、三菱化工掌握了一流的芯片、荧光粉以及光学材料等技术。而日本众多著名企业也占据了封装高端产品市场。LED材料不断地高性能化，LED显示屏也因此而得到发展，同样的LED旋转显示屏也会得到相应的发展，并相信，旋转LED显示屏将会给人们的生活带来更多的便利，造福于人类。
1.5现有常见的LED方案的比较
1．点阵模块方案：
这是最早的LED设计方案，是从室内伪彩点阵屏发展得来的。
优势：原材料成本具有很大的优势，而且在生产加工工艺上相对简单，同时
质量也比较稳定。
缺点：一旦需要显示全彩图像色彩上面要做到一致比较难，而且在显示图片
方面会出现马赛克现象，因此显示出来的效果总体较差。
2．单灯方案：
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借鉴户外显示屏技术而得到的一种方案，这种方案将户外的像素复用技术（又叫像素共享技术，虚拟像素技术）同时移植到了室内显示屏中。这种方案解决了点阵屏色彩问题。
优势：色彩一致性比点阵模块方式的好，弥补了点阵模块方式的缺点。 缺点：混色效果依然无法处理完善，同时显示时的视角范围比较窄，而且最
大的确定是在水平方向从左右两旁观看都会出现色差，影响显示质量。而且在加工方面较为复杂，抗静电要求非常高。同时实际像素分辨率要做到10000点以上比较难。
3．贴片方案：
采用贴片发光管为显示元件的方案。
优势：是目前现有的方案中最好的一种，这种可以达成的色彩一致性，视角
等重要显示指标都很高，其中三合一表贴的混色效果方面处理得非常好。
缺点：加工工艺比较麻烦，成本较为高昂。 4. 亚表贴方案：
实质上其实是单灯方案的一种改进，目前依然还在完善之中。
优势：在参数指标上面和贴片方案相差不大，主要是相对来说成本更低，显
示效果更好，而且分辨率可以做到非常高。
缺点：加工还是比较复杂的，而且抗静电要求也非常高。
1.6 LED显示屏研究现状总结
随着LED高性能材料的发展，LED显示屏也必将得到相应的发展，从而旋转
LED显示屏也将随之发展，由于旋转LED显示屏制作起来，成本低廉，调试方便。在制作方面，显示同样的内容，普通LED显示屏需要铺满整一个显示区域，所需要的器件数量非常庞大，而旋转LED显示屏只需要单排长度为显示区域半径长的LED灯就可以了，可见旋转LED显示屏在发光二极管数量上大大减少了，从而可有效降低能耗和维修成本。
因此从种种的优点来看，本设计中所研究旋转时LED显示屏对于LED显示屏来说具有很大的意义。
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2系统的总体设计
2.1设计任务
本课题运用51单片机、LED发光二极管和电风扇等器件设计一个POV显示器。显示内容及要求： 1、显示“WILL COME”；
2、显示“北京理工大学珠海学院”；
3、要求字迹清晰； 4、系统工作稳定。
2.2 系统硬件框图
系统硬件框图如图2.1所示。
图2.1 系统硬件框图
使用5V的直流电源为单片机和电机供电，用单片机控制LED灯的亮灭。
5V 电源 单片机STC12C2052 5V 电源 直流电机 LED显示 5