基于視覺暫留的動態(tài)掃描LED旋轉屏
摘要:為了研究并控制基于視覺暫留的發(fā)光二極管旋轉顯示屏,在系統(tǒng)仿真研究的基礎上,設計并改善了紅外驅動電路、磁電傳感器電路以及單片機控制系統(tǒng),在Keil-匯編語言環(huán)境下編寫了單片機控制程序,制作出PCB電路板并進行了軟硬件調試。實驗結果表明,設計的基于視覺暫留的發(fā)光二極管旋轉顯示屏具有良好的可控制性和實用性,實現了非矩形及高速旋轉場合下的應用。
關鍵詞:視覺暫留;磁電傳感器;紅外傳感器;動態(tài)掃描;LED旋轉屏;單片機
0 引言
LED顯示屏(Light Emitting Diode Display)又稱電子顯示屏,由LED點陣組成,通過控制發(fā)光二極管亮滅來顯示文字、圖片、動畫、視頻等信息,可以由有線或者無線通信的方法隨時更換內容,室內外均適用。其具有高亮度、低工作電壓、小功耗、易小型化、長壽命、性能穩(wěn)定等投影儀、電視墻、液晶屏無法比擬的優(yōu)點。
LED的發(fā)展前景極為廣闊,目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性、可靠性、全彩化方向發(fā)展。本文利用STC89C51RC單片機及其外圍接口電路實現一種小型化可由紅外信號控制的,利用人眼視覺暫留,動態(tài)掃描出信息的新型LED電子顯示屏。該種器件與LED點陣電子屏比較有如下優(yōu)點:
(1)顯示分辨率為R×R的漢字,需要發(fā)光二極管僅R個,器件成本低,易于維護。
(2)可應用于圓面、柱面、球面等非矩形場合下。
(3)可應用于旋轉物體表面,如風扇扇葉,汽車車輪等。
1 POVLED顯示原理
1.1 視覺暫留與POV LED成像分析
所謂視覺,實際上是在人眼晶狀體成像后由感光細胞將光信號轉換為神經電流,傳回大腦形成的。感光所依賴的感光色素的形成需要一定時間,光對視網膜所產生的視覺在光停止作用后,仍會保留一段時間,這稱為視覺暫留。本文中的POV LED顯示屏(Persistence of Vision Light Emitting Diode Display)由16顆發(fā)光二極管組成,它們構成y軸,旋轉時每顆發(fā)光二極管均會產生位移,該位移構成x軸,x軸位移量值受到半徑R及轉速V的精確控制,當PCB板旋轉時,一個刷新周期TI內,可以通過控制屬于TI的每一個Y0~Y16的亮滅來實現圖片、信息及動畫的顯示。
1.2 字模的獲取與顯示
如圖1所示,將“電”字轉換成分辨率為16×16的點陣,其中白色區(qū)域代表二極管滅,由數字量1表示;黑色區(qū)域代表二極管亮,由數字量0表示。對基于視覺暫留的LED,一個刷新周期TI內的各個時間區(qū)域(以下簡稱時區(qū),該段延時時間大小的計算方法將在后文中介紹)依次送如下數據:
I=1=2時區(qū),Y0~Y16=11111111 11111111;
I=3時區(qū),Y0~Y16=11100000 00001111;
I=4時區(qū),Y0~Y16=11101101 11011111;
I=16時區(qū),Y0~Y16=11111111 11111111。
完成一個分辨率為16×16的漢字的讀取后,數組指針I(yè)自加1,讀新時區(qū)數據,……,重復上述步驟直到TI=TMAX=T255,此時完成一輪動態(tài)刷新。
與傳統(tǒng)點陣LED顯示屏類似,它們二者顯示數據信息都需要動態(tài)刷新,但是不同之處在于,前者是為了減少芯片管腳數量的使用,并使物理連線更加簡潔;而POV LED顯示屏的動態(tài)刷新實質上是PCB板繞旋轉軸在空間中的位移。
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