淺談旋轉(zhuǎn)LED設(shè)計(jì)和制作的理實(shí)一體化的教學(xué)

狄麗娟

摘 要：LED顯示屏大街小巷隨處可見(jiàn)，各位同學(xué)是否看到過(guò)一種特殊的LED顯示屏，也就是會(huì)旋轉(zhuǎn)的LED顯示屏。也許大家會(huì)覺(jué)得很神奇，技術(shù)也許會(huì)很復(fù)雜，但如果大家一起來(lái)參加這次旋轉(zhuǎn)LED的設(shè)計(jì)和制作，就會(huì)覺(jué)得很簡(jiǎn)單了。

關(guān)鍵詞：protel2004繪制旋轉(zhuǎn)LED電路圖；STC11F04E單片機(jī)

led顯示屏屏是一種通過(guò)同步控制發(fā)光二極管位置和點(diǎn)亮狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)圖文顯示的新型顯示屏，因其結(jié)構(gòu)新穎，成本低廉，可視范圍達(dá)360°而得到了迅速的發(fā)展，其核心技術(shù)在于精確控制戶外LED顯示屏位置與發(fā)光狀態(tài)的同步。

led顯示屏的顯示器件只有一列，并且這一列戶外LED顯示屏由轉(zhuǎn)速恒定的戶外LED顯示屏帶動(dòng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時(shí)由控制電路對(duì)戶外LED顯示屏的點(diǎn)亮狀態(tài)進(jìn)行同步控制，使電機(jī)每轉(zhuǎn)過(guò)一定角度，這一列戶外LED顯示屏的顯示內(nèi)容就改變一次，在旋轉(zhuǎn)到任何一個(gè)位置都有唯一確定的顯示內(nèi)容，也就是說(shuō)led顯示屏是采用逐列顯示的，并且采用了機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)替代掃描顯示。

旋轉(zhuǎn)LED顯示屏制作的原理是利用機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)態(tài)掃描代替?zhèn)鹘y(tǒng)逐行掃描方式，是一種近期出現(xiàn)的電子產(chǎn)品，成本低，商業(yè)化應(yīng)用LED顯示屏是一個(gè)新的發(fā)展方向，適應(yīng)性廣泛，實(shí)用性強(qiáng)，它具有耗能小，壽命長(zhǎng)，色彩好、色彩穩(wěn)定、易操作，可視范圍大燈優(yōu)點(diǎn)。

一、旋轉(zhuǎn)LED顯示屏功能介紹

（1）可以靜止顯示多個(gè)英文或者漢字，可以滾動(dòng)顯示100個(gè)漢字（200個(gè)英文）的廣告內(nèi)容。（2）顯示內(nèi)容在一個(gè)平面以圓形懸空展示，四周圍觀的識(shí)字的人員都能讀懂顯示內(nèi)容。（3）耗電量極小（4）適合商場(chǎng)柜臺(tái)、店鋪、地?cái)偂⒁故械葟V告展示用，也適合業(yè)余愛(ài)好者制作自我欣賞。

二、旋轉(zhuǎn)LED的制作過(guò)程

（1）使用protel2004繪制旋轉(zhuǎn)LED電路圖

Altium公司作為EDA領(lǐng)域里的一個(gè)領(lǐng)先公司，在原來(lái)Protel 99SE的基礎(chǔ)上，應(yīng)用最先進(jìn)的軟件設(shè)計(jì)方法，于2002年率先推出了一款基于Windows2000和Windows XP操作系統(tǒng)的EDA設(shè)計(jì)軟件Protel DXP。并于2004年推出了整合Protel完整PCB板級(jí)設(shè)計(jì)功能的一體化電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)環(huán)境——Altium Designer2004版。

Protel DXP在前版本的基礎(chǔ)上增加了許多新的功能。新的可定制設(shè)計(jì)環(huán)境功能包括雙顯示器支持，可固定、浮動(dòng)以及彈出面板，強(qiáng)大的過(guò)濾和對(duì)象定位功能及增強(qiáng)的用戶界面等。Protel DXP是第一個(gè)將所有設(shè)計(jì)工具集于一身的板級(jí)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，電子設(shè)計(jì)者從最初的項(xiàng)目模塊規(guī)劃到最終形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)都可以按照自己的設(shè)計(jì)方式實(shí)現(xiàn)。Protel DXP運(yùn)行在優(yōu)化的設(shè)計(jì)瀏覽器平臺(tái)上，并且具備當(dāng)今所有先進(jìn)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，能夠處理各種復(fù)雜的PCB設(shè)計(jì)過(guò)程。通過(guò)設(shè)計(jì)輸入仿真、PCB繪制編輯、拓?fù)渥詣?dòng)布線、信號(hào)完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等技術(shù)融合，Protel DXP提供了全面的設(shè)計(jì)解決方案。

在這個(gè)過(guò)程中，第一周學(xué)生在機(jī)房完成，對(duì)軟件protel2004的熟練使用，在老師的指導(dǎo)下完成旋轉(zhuǎn)LDE電路的設(shè)計(jì)。

（2）單片機(jī)原理及基本的操作和軟件的使用

第二周復(fù)習(xí)單片機(jī)編程，用單片機(jī)編出顯示武漢市儀表電子學(xué)校的程序。

單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，如圖所示為STC11F04E單片機(jī)實(shí)物圖。

STC11F04E單片機(jī)是51單片機(jī)的升級(jí)版，內(nèi)置復(fù)位電路和振蕩電路。STC11/10xx系列單片機(jī)是宏晶科技設(shè)計(jì)生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期（1T）的單片機(jī)，它的優(yōu)點(diǎn)是具有高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的能力；指令代碼完全兼容傳統(tǒng)51單片機(jī)，但其速度要快8～12倍；內(nèi)部集成高可靠復(fù)位電路，針對(duì)高速通信，智能控制。

三、旋轉(zhuǎn)LED的總裝和調(diào)試

這個(gè)步驟在第三周完成。

（1）旋轉(zhuǎn)LED正面焊接（2）旋轉(zhuǎn)主板反面焊接及側(cè)面板焊接（3）供電板焊接（4）組裝與調(diào)試：將旋轉(zhuǎn)LED中的hex文件下載到旋轉(zhuǎn)LED板上，觀察LED流動(dòng)情況，檢測(cè)LED是否焊接正常。程序下載方法：?jiǎn)纹瑱C(jī)型號(hào)選擇IAP15W4K61S4，然后勾選內(nèi)部晶振，18.432MHZ。打開(kāi)程序文件，選擇實(shí)驗(yàn)1中的led.hex文件下載到旋轉(zhuǎn)主板中（需配備USB轉(zhuǎn)串口模塊）。

四、學(xué)生之間相互考核和評(píng)價(jià)

（1）真確分析電路中，各模塊電路的工作原理，利用測(cè)量?jī)x器測(cè)量電路參數(shù)及相關(guān)數(shù)據(jù)。（2）掌握電子產(chǎn)品整機(jī)裝配與調(diào)試、故障現(xiàn)象分析。（3）自評(píng)互評(píng)。

通過(guò)這次旋轉(zhuǎn)LED的制作，把軟件protel2004和單片機(jī)編制理論與電子產(chǎn)品實(shí)訓(xùn)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了理論運(yùn)用與實(shí)踐，由原先的驗(yàn)證書(shū)本理論，轉(zhuǎn)向書(shū)本知識(shí)的綜合應(yīng)用和實(shí)踐動(dòng)手能力培養(yǎng)上來(lái)，為學(xué)生可能進(jìn)行的創(chuàng)新與探索提供了較為完備的理論和物質(zhì)基礎(chǔ)。

（作者單位：武漢儀表電子學(xué)校）