基于STC11F02E的立體旋轉LED設計與實(shí)現

摘要：新型的柱式LED顯示屏，以旋轉掃描方式代替傳統的逐行掃描，可視范圍達到360度。在穩定旋轉的載體上安裝16個(gè)LED發(fā)光器件，靜止時(shí)，各列發(fā)光管等間距分列排開(kāi)，隨著(zhù)掃描速度的加快，在計算機軟件精確的時(shí)序控制下，不斷掃描出預設的文字、圖案等，利用STC11F 02E單片機控制，采用NE555多諧振蕩電路來(lái)無(wú)線(xiàn)供電，并用移位寄存器74HC595控制LED顯示字符，成本低廉，簡(jiǎn)單易實(shí)現。
關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C；LED；無(wú)線(xiàn)供電；STC11F02E

0 引言
立體旋轉LED也稱(chēng)POV LED，是利用人眼視覺(jué)暫留效應進(jìn)行圖形、動(dòng)畫(huà)等信息顯示的一種電子產(chǎn)品，它是通過(guò)一個(gè)旋轉的支架，支架上排列的LED受單片機的控制在特定的位置亮或滅，從而顯示出特定的字符或圖形，其中利用無(wú)線(xiàn)供電技術(shù)，采用高速電動(dòng)機帶動(dòng)LED旋轉時(shí)，從視覺(jué)效果上會(huì )產(chǎn)生一種柱狀的LED顯示屏的狀態(tài)。顯示的字符或圖形看起來(lái)是漂浮在空中的，不僅美觀(guān)，而且新穎，適用于很多場(chǎng)合。本文中外圍電路搭建以單片機為主控元件，利用兩個(gè)74HC595芯片對16個(gè)LED控制，根據霍爾原理，采用一個(gè)AH1344霍爾元件檢測磁感應變化以顯示特定字符。

1 STC11F02E單片機簡(jiǎn)介
STC11F02E是宏晶科技設計生產(chǎn)的STC11／10xx系列單片機之一，其特點(diǎn)為：高速，1個(gè)時(shí)鐘／機器周期，增強型8051內核，速度比普通8051快8～12倍；寬電壓，5．5～4．1V／3．7V；低功耗設計；工作頻率，0～35MHz，具有2kB的片內Flash程序存儲器、2kB的EEPROM存儲器和256kB的片內SRAM數據存儲器，體積小價(jià)格低廉。

2 硬件設計
由STC11F02E的16個(gè)I／O端口控制兩個(gè)74HC595芯片工作，再由兩個(gè)74HC595的8個(gè)I／O端口控制16個(gè)LED亮滅，在單片機中寫(xiě)入程序，當電動(dòng)機通電時(shí)，單片機所在的電路板會(huì )隨著(zhù)轉動(dòng)。根據霍爾傳感器原理，每當霍爾元件轉到磁鋼附近時(shí)，電路輸出端變?yōu)榈碗娖?，從而產(chǎn)生下降邊沿，使單片機中斷口接收到下降沿而發(fā)出中斷，使得電路能夠同步，最終顯示出特定的字符。該旋轉裝置由霍爾傳感器模塊、LED顯示模塊、電源模塊組成。
霍爾傳感器模塊：霍爾傳感器是一種磁傳感器，本設計運用AH3144芯片。AH3144是單極性霍爾開(kāi)關(guān)電路，是由電壓調整器、霍爾電壓發(fā)生器、差分放大器、施密特觸發(fā)器和集電極開(kāi)路的輸出級組成的磁敏感電路，其輸入是磁感應強度，輸出是一個(gè)數字電壓訊號。它是一種單磁極工作的磁敏感電路，適合于矩形或者柱形磁體下的工作。
LED顯示模塊：采用16個(gè)并排發(fā)光二極管，利用人眼的“視覺(jué)暫留效應”顯示文字及圖案，旋轉LED顯示器是一種通過(guò)同步控制LED位置和點(diǎn)亮狀態(tài)來(lái)實(shí)現圖文顯示的新型顯示器，其結構新穎、成本低廉、可視角度達360°。
電源模塊：220V交流電壓經(jīng)過(guò)變壓器輸出為12V交流電壓，再經(jīng)過(guò)橋式整流成為單向脈沖電壓，再經(jīng)過(guò)濾波電路成為比較平穩的直流電壓，最后通過(guò)7805穩壓成輸出穩定的8V直流電。
無(wú)線(xiàn)供電模塊：無(wú)線(xiàn)供電是一種方便安全的新技術(shù)，無(wú)需任何物理上的連接，電能可以近距離無(wú)接觸地傳給負載。本設計采用NE555多諧振蕩電路來(lái)實(shí)現無(wú)線(xiàn)供電。立體旋轉LED電路硬件原理圖如圖1所示。