摘要 为处理一般LED旋转屏显现颜色单一的缺点，依据时刻混色法运用单片机和三色LED规划了一种4 096色LED旋转屏。该旋转屏上的像素颜色编码为12 bit数据，经过4种亮度不同的帧的叠加，完成RGB每种颜色的16级灰度;运用在相邻两列LED显现空隙刺进黑时隙的办法，下降了LED显现屏横向显现拖影等问题。经过实测验证标明，体系安稳、显现作用杰出。
近年来，旋转柱式LED显现屏以其新颖、视角规模大、成本低、功耗小等长处引起人们的重视。这种显现屏的显现原理较为简略：将若干个LED排成一列构成一个LED线阵，当这个LED线阵绕与其平行的轴旋转时可构成柱面，按正截面圆周将柱面均分为许多细微的曲面，准确地操控LED线阵旋转到每个小曲面时的发光状况及发光时刻，因为人眼的视觉暂留特性，就可看到一幅完好的图画。现有的旋转柱式LED屏大多是单色LED屏，少量可以完成彩色显现，但显现的颜色较少。本文运用单片机STC12C5A60S2规划了一种4 096色旋转柱式LED显现屏操控体系。
1 体系整体规划
体系整体框图如图1所示，首要由电机转速与操控及LED阵列操控两部分组成。电机转速丈量与操控部分用于完成旋转屏转速安稳;LED阵列操控部分用于完成LED线阵旋转方位和发光状况的准确操控。旋转柱式LED屏显现图画能否安稳，首要取决于这两部分电路的操控精度。
体系作业原理如下：电机每滚动1周，霍尔开关输出1个脉冲信号，经过STC12C4052丈量出该脉冲的周期，可计算出电机转速，假如电机转速不等于设定值，则改动STC12C40 52输出的PWM信号的占空比，然后操控转速安稳不变;需求显现的内容经过编程接口下载到X28C512-90中，X28C512-90是容量为64 kB、读取时刻仅为90 ns的高速EEPROM。若显现柱面为256×16点阵，每个点4 096色，一个完好的柱面数据为8 kB，一片X28C512可存储8屏显现内容。方位检测电路用于确认柱面显现的开始方位。
2 体系硬件规划
硬件电路由电机转速丈量与操控电路、数据存储电路、LED阵列操控电路、无线供电电路组成，其间无线供电电路选用市售电压5 V、电流600 mA的无线供电模块。
2.1 电机转速丈量与操控电路
规划中选用R550型直流电机，其额外电压为12 V，最高转速为18 000转/分，这儿将电机转速设定为100转/s，转速丈量与操控电路如图2所示。霍尔开关输出的转速信号送至STC12C4052的外部中止引脚nINT0，依据两次中止时刻距离丈量出电机的转速;P3.7输出PWM信号经扩大后操控NMOS管75N75的通断，从而操控直流电机的转速。PWM信号占空比越小，一个PWM周期内NMOS管的导通时刻越长，转速越高;反之，转速越低。
2.2 数据存储电路
运用EEPROM芯片X28C512扩展了64 x 8 kB的存储器，用于存储显现数据，如图3所示。该电路是51系列单片机典型的存储器扩展电路。P10所接的是显现数据装载开关，当需求更新显现数据时，将该开关闭合后上电，可经过下载线将新的显现数据经过单片机STC12C5A60S2的串行口写入X28C512中。
2.3 LED阵列操控
LED阵列操控电路由6片74HC595级联而成，如图4所示。16个三色LED的公共端并联，接至单片机STC12C5Q60S2的PWM信号输出脚P13，其他48个引脚别离和6片74HC595的48个输出端相连。在SDATA和SCLK信号操控下，显现数据从单片机串行输出到6片74HC595内部的移位寄存器中，然后74HC595的RCLK端加上有用信号，将各芯片中数据由移位寄存器锁存到寄存器中，74HC595的输出使能端受单片机输出的PWM信号操控，当PWM信号为低电平时LED可发光。
3 软件规划
3.1 电机转速的丈量与操控
霍尔开关输出的信号送至单片机的外部中止引脚，电机每转1周发生一次外部中止，在中止服务程序中轮番运用T0和T1，丈量出电机滚动一周的时刻，与设定时刻10 ms/圈比较，若转速偏高，增大PWM信号的占空比，使转速下降;反之，减小PWM信号占空比。单片机的时钟为26 MHz，4分频后作为PWM模块的时钟，PWM周期为39.4μs，完好显现一帧图画时刻为39.4μs×254×4≈40 ms，图画改写速度为25帧/s。
3.2 4 096色的完成
依据时刻混色法，次序地让3种基色光呈现在同一外表的同一处，当相隔的时刻距离满足小时，人眼会感到这3种基色光是一起呈现的，具有3种基色相加后所得颜色的作用。运用时刻混色法完成4 096色显现，对应于一个12 bit数据，RGB每种颜色均有16级灰度，每帧图画细分为4个子帧，每个子帧便是电机旋转1圈显现的图画，每种颜色的16级灰度由4个子帧叠加完成。例如某个像素的颜色为1001(R)0111(G)1010(B)，将各颜色数据的对应位取出组合得到4组数据：101、010、011、110这4组数据别离用于操控第1～4个子帧中该像素点的操控如图5所示。1～4子帧的每个PWM周期中，低电平时刻顺次递减为上一子帧的1/2，留意每个PWM周期中，只要低电平期间74HC595才输出显现数据，因而4个子帧叠加的成果，每种颜色都有16级灰度。
3.3 主程序规划
电机每转1周，光电传感器输出一个脉冲信号，该信号既作为子帧的开始信号，又作为子帧计数信号。每个子帧分辨率为254×16，其间有用像素为248个，有6个像素时刻用于帧调整。依据计数成果设置各子帧的PWM信号占空比，P13输出对应于榜首个子帧的PWM波，如图6所示。
各子帧中对应每个像素的PWM波的高电平期间LED不发光，即旋转屏上相邻两列像素之间有黑时隙，既下降了旋转屏横向显现粘滞感，一起也运用这段时刻从X28C512中取出下一列要显现的数据并串行送入74HC595中。因为X28C512—90的读取时刻为90 ns，为确保数据正确读取，在读取数据前将体系时钟分频系数设置为4，即体系时钟为6.5 MHz，读取完成后，再将体系时钟分频系数设置为1，以进步运转速度。主程序流程图如图7所示。单片机复位后，若P10为低电平，则进入显现数据更新状况，经过运用STC单片机的下载线，经过图4中的编程接口将PC机串行输出的显现数据接纳并写入X28C512中;假如复位后P10为高电平，则进行数据显现，运用中止服务程序对光电传感器输出的脉冲信号在0～3规模内进行计数，依据计数成果相应地设置PWM信号的占空比，占空比设置完成后，等候PWM信号为高电平，在PWM信号为高电平期间，读取X28C512中的数据，经过串行口发送到6片74HC595中，因为PWM为高电平故LED均灭，当PWM信号为低时74HC595输出待显现的数据，然后等候PWM为高电平，在PWM为高电平期间取出下一列数据，并发送到74HC595中，依此类推。PWM信号的周期和占空比在一个子帧中无需改动。
4 结束语
LED旋转屏是一种新式的LED显现屏，具有成本低、可视规模大、节能等长处，可用于医院、信息中心等场所，完成信息的动态显现，具有杰出的使用远景。本文运用单片机依据时刻混色原理规划的LED旋转屏，可以显现更为丰厚的颜色，是LED旋转屏的一个发展方向。
