基于STC11F02E的立體旋轉(zhuǎn)LED設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：新型的柱式LED顯示屏，以旋轉(zhuǎn)掃描方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的逐行掃描，可視范圍達(dá)到360度。在穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)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，隨著掃描速度的加快，在計(jì)算機(jī)軟件精確的時(shí)序控制下，不斷掃描出預(yù)設(shè)的文字、圖案等，利用STC11F 02E單片機(jī)控制，采用NE555多諧振蕩電路來無線供電，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(xiàn)。
關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；LED；無線供電；STC11F02E

0 引言
立體旋轉(zhuǎn)LED也稱POV LED，是利用人眼視覺暫留效應(yīng)進(jìn)行圖形、動(dòng)畫等信息顯示的一種電子產(chǎn)品，它是通過一個(gè)旋轉(zhuǎn)的支架，支架上排列的LED受單片機(jī)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，其中利用無線供電技術(shù)，采用高速電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)LED旋轉(zhuǎn)時(shí)，從視覺效果上會(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是漂浮在空中的，不僅美觀，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(jī)為主控元件，利用兩個(gè)74HC595芯片對(duì)16個(gè)LED控制，根據(jù)霍爾原理，采用一個(gè)AH1344霍爾元件檢測(cè)磁感應(yīng)變化以顯示特定字符。

1 STC11F02E單片機(jī)簡(jiǎn)介
STC11F02E是宏晶科技設(shè)計(jì)生產(chǎn)的STC11／10xx系列單片機(jī)之一，其特點(diǎn)為：高速，1個(gè)時(shí)鐘／機(jī)器周期，增強(qiáng)型8051內(nèi)核，速度比普通8051快8～12倍；寬電壓，5．5～4．1V／3．7V；低功耗設(shè)計(jì)；工作頻率，0～35MHz，具有2kB的片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器、2kB的EEPROM存儲(chǔ)器和256kB的片內(nèi)SRAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，體積小價(jià)格低廉。

2 硬件設(shè)計(jì)
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(jī)中寫入程序，當(dāng)電動(dòng)機(jī)通電時(shí)，單片機(jī)所在的電路板會(huì)隨著轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)霍爾傳感器原理，每當(dāng)霍爾元件轉(zhuǎn)到磁鋼附近時(shí)，電路輸出端變?yōu)榈碗娖剑瑥亩a(chǎn)生下降邊沿，使單片機(jī)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(zhuǎn)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(shè)計(jì)運(yùn)用AH3144芯片。AH3144是單極性霍爾開關(guān)電路，是由電壓調(diào)整器、霍爾電壓發(fā)生器、差分放大器、施密特觸發(fā)器和集電極開路的輸出級(jí)組成的磁敏感電路，其輸入是磁感應(yīng)強(qiáng)度，輸出是一個(gè)數(shù)字電壓訊號(hào)。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“視覺暫留效應(yīng)”顯示文字及圖案，旋轉(zhuǎn)LED顯示器是一種通過同步控制LED位置和點(diǎn)亮狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)圖文顯示的新型顯示器，其結(jié)構(gòu)新穎、成本低廉、可視角度達(dá)360°。
電源模塊：220V交流電壓經(jīng)過變壓器輸出為12V交流電壓，再經(jīng)過橋式整流成為單向脈沖電壓，再經(jīng)過濾波電路成為比較平穩(wěn)的直流電壓，最后通過7805穩(wěn)壓成輸出穩(wěn)定的8V直流電。
無線供電模塊：無線供電是一種方便安全的新技術(shù)，無需任何物理上的連接，電能可以近距離無接觸地傳給負(fù)載。本設(shè)計(jì)采用NE555多諧振蕩電路來實(shí)現(xiàn)無線供電。立體旋轉(zhuǎn)LED電路硬件原理圖如圖1所示。