基于視覺(jué)暫留的動(dòng)態(tài)掃描LED旋轉屏

摘要：為了研究并控制基于視覺(jué)暫留的發(fā)光二極管旋轉顯示屏，在系統仿真研究的基礎上，設計并改善了紅外驅動(dòng)電路、磁電傳感器電路以及單片機控制系統，在Keil-匯編語(yǔ)言環(huán)境下編寫(xiě)了單片機控制程序，制作出PCB電路板并進(jìn)行了軟硬件調試。實(shí)驗結果表明，設計的基于視覺(jué)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(shí)用性，實(shí)現了非矩形及高速旋轉場(chǎng)合下的應用。
關(guān)鍵詞：視覺(jué)暫留；磁電傳感器；紅外傳感器；動(dòng)態(tài)掃描；LED旋轉屏；單片機

0 引言
LED顯示屏(Light Emitting Diode Display)又稱(chēng)電子顯示屏，由LED點(diǎn)陣組成，通過(guò)控制發(fā)光二極管亮滅來(lái)顯示文字、圖片、動(dòng)畫(huà)、視頻等信息，可以由有線(xiàn)或者無(wú)線(xiàn)通信的方法隨時(shí)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(cháng)壽命、性能穩定等投影儀、電視墻、液晶屏無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。
LED的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著(zhù)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(shí)現一種小型化可由紅外信號控制的，利用人眼視覺(jué)暫留，動(dòng)態(tài)掃描出信息的新型LED電子顯示屏。該種器件與LED點(diǎn)陣電子屏比較有如下優(yōu)點(diǎn)：
(1)顯示分辨率為R×R的漢字，需要發(fā)光二極管僅R個(gè)，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(chǎng)合下。
(3)可應用于旋轉物體表面，如風(fēng)扇扇葉，汽車(chē)車(chē)輪等。

1 POVLED顯示原理
1．1 視覺(jué)暫留與POV LED成像分析
所謂視覺(jué)，實(shí)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(jīng)電流，傳回大腦形成的。感光所依賴(lài)的感光色素的形成需要一定時(shí)間，光對視網(wǎng)膜所產(chǎn)生的視覺(jué)在光停止作用后，仍會(huì )保留一段時(shí)間，這稱(chēng)為視覺(jué)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(shí)每顆發(fā)光二極管均會(huì )產(chǎn)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(shí)，一個(gè)刷新周期TI內，可以通過(guò)控制屬于TI的每一個(gè)Y0～Y16的亮滅來(lái)實(shí)現圖片、信息及動(dòng)畫(huà)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(diǎn)陣，其中白色區域代表二極管滅，由數字量1表示；黑色區域代表二極管亮，由數字量0表示。對基于視覺(jué)暫留的LED，一個(gè)刷新周期TI內的各個(gè)時(shí)間區域(以下簡(jiǎn)稱(chēng)時(shí)區，該段延時(shí)時(shí)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(shí)區，Y0～Y16=11111111 11111111；
I=3時(shí)區，Y0～Y16=11100000 00001111；
I=4時(shí)區，Y0～Y16=11101101 11011111；
I=16時(shí)區，Y0～Y16=11111111 11111111。
完成一個(gè)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(shí)區數據，……，重復上述步驟直到TI=TMAX=T255，此時(shí)完成一輪動(dòng)態(tài)刷新。

與傳統點(diǎn)陣LED顯示屏類(lèi)似，它們二者顯示數據信息都需要動(dòng)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(xiàn)更加簡(jiǎn)潔；而POV LED顯示屏的動(dòng)態(tài)刷新實(shí)質(zhì)上是PCB板繞旋轉軸在空間中的位移。