立體點陣式LED顯示屏設計與實現
( 發布時間：2019-09-25 )文摘：為了滿足立體顯示在實際應用中的要求，降低設計成本，設計了一種彩色立體LED顯示屏。立方體由512個8*8*8高亮度LED燈組成。LED燈的時間由單片機控制，預置的文字和圖形在平面上掃描。分析了掃描方法，給出了pwm調制的灰度算法。給出了系統設計方案和硬件原理圖。硬件工作完成，軟件編程調試。實驗結果表明，512像素可以清晰地顯示不同的圖形和字符，實現8級灰度控制，立體效果良好。
表1 256級灰度對應PWM值
數據0123?255點亮時間0 T/256T 2T/256T 3T/256T ?255T/256 PWM值0/256 1/256 2/256 3/256 ?255/256總時間256T 256T 256T 256T ?256T
圖2所示是主控芯片STC12C5A60S2硬件電路，該芯片屬于增強型單片機，P1口可實現10 bit A/D采集，用P14和P15實現對光敏的采集。用其余I/O接口引腳驅動HC595點亮LED燈，其中HC595屬于串-并轉換芯片，兩個HC595可驅動16 個LED燈，對燈的亮度調節通過I/O口輸出PWM實現，灰度算法和掃描算法在軟件中實現［9］。
表2 8級灰度對應PWM值
數據012345678點亮時間T/256T 2T/256T 4T/256T 8T/256T 16T/256T 32T/256T 64T/256 128T/256 256T/256T PWM值1/256 2/256 4/256 8/256 16/256 32/256 64/256 128/256 256/256總時間256T 256T 256T 256T 256T 256T 256T 256T 256T
2。主硬件電路設計
傳統的pwm算法通過調節脈沖寬度來調節電流，并根據電流來調節燈的亮度。256的灰度值由8位二進制數調整。每個開關時間的占空比與每個開關時間的占空比不同。如果照明時間從低增加到高，則將有256個組合照明時間。照明時間和關閉時間的定義是一個時間單位，設置為256t。256級漸變控制時間和脈寬調制值之間的對應關系如表1所示。
文化旅游產業整合對技術創新路徑的溢出效應顯著（模式9的beta 1=7.5575，P<0.01）；模式10的文化旅游整合對旅游產業升級也有積極的促進作用?；貧w系數大于基準模型?；貧w方程3為1.526。這個數字是2.9156，系數減少了1.389。此時，調解效果占總效果的47%。理論假設2通過了檢驗。這表明，文化旅游整合過程中的知識溢出和技術進步可以提高文化旅游產品的生產率，促進旅游產業價值鏈的優化升級。
圖1 系統總體框圖
但是，該算法有明顯的缺點。首先，時鐘頻率很高。二是灰度不清晰。同時也帶來了視覺閃爍、分色、動態圖像不穩定等缺陷，影響了顯示效果[4-7]。在此基礎上，提出了一種8級灰度控制方法。對應關系見表2。每個灰度值增加2倍，可以顯著改善圖像的水平顯示[6]。單片機實現簡單，圖像顯示穩定，無閃爍現象。
系統框圖如圖1所示。主控單元采用高性能大晶體技術的單片機STC12C5A60S2。立方體LED燈的亮度由感光集合的亮度自動調節。led驅動電路由兩級hc595芯片實現。由于STC12C5A60S2是一款高性能微控制器，內部存儲器可以用作顯示存儲器。主控單元生成灰度算法和掃描算法。
在軟件編程中，一個由8位和64個元素組成的數組被創建為顯示存儲器。每個元素的值對應于掃描列，每次掃描64列，相應列的值被分配給顯示存儲器陣列。這樣，一列中應該顯示的內容可以直接分配給顯示內存，整個屏幕信息分配給8行64列。由于它可以連續驅動，為了得到更多的結果，只需要修改內存的內容。
監理單位資源配置是否科學，是測繪裝備體系的關鍵研究對象。監理單位條件成熟后，可建立監理業務管理信息系統，按照信息化要求對監理要素進行管理，以滿足工程質量、進度、安全生產和機密數據管理。結合管理要求，可在網絡環境下開展多級監控服務，方便生產調度和監控信息上傳。初步實現了監理業務的可視化、無紙化管理。
圖2 LED燈顯示電路
圖3 LED驅動電路
圖4 光敏采集電路
3 軟件流程圖
軟件流程圖如圖5所示。
圖4是光敏采集電路，通過R30和R32兩個光敏采集環境亮度，電路中采用測電壓方式確定當前亮度值。
圖5 軟件流程圖
軟件部分主要通過光檢測外圍光的亮度，將亮度轉換成電壓值，并發送到單片機的A/D接口進行采集。LED的亮度是根據收集到的數據來控制的。讀取顯示存儲器中預先存儲的數據，并通過I/O端口執行列掃描傳輸?？刂芁ED燈的對應時間，達到立體顯示的目的。
4試驗結果
據此，在keil下用c語言編程調試硬件后，測量結果如圖6所示。要顯示特定的信息，只需修改顯示內容，控制灰度[10]，并在軟件中使用循環讀取模式，就可以達到更加豐富多彩的效果。
圖6
5 總結與展望
本文設計和實現了立體點陣式LED顯示屏，根據視覺暫留原理設計了掃描算法，并用PWM調節實現了灰度算法，以STC12C5A60S2做為主控設計了硬件電路圖，在KEIL軟件下用C語言進行了編程，有效的控制了512個LED的亮滅時間和亮度，制作出了對應的樣品并進行了硬件調試，成功顯示了字符和圖形。實測結果表明，該系統顯示穩定、立體感強，可傳遞不同信息，具有平面顯示無法比擬的優點，有一定的實用價值和娛樂性。
