pov简单小实验

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1、单片机POV十字旋转LED学院：电气与电子工程学院 班级：电子信息工程学号：110408324POV显示制作概要1什么是POVPOV即英文PersistenceofVision词的缩写，中文是“视觉暂留的意思。每当人的眼睛在观察物体之后，物体的映像会在视网膜上保留一段很短暂的 时间。在这短暂的时间段里,当前面的视觉形象还没有完全消退，新的视觉形象又 继续产生时，就会在人的大脑里形成连贯的视觉错觉。其实，对于这种独特有趣生 物现象，我们随时都能感受到。下雨时,纷纷快速下落的雨滴，在我们的眼里却成 了一条条富有诗意的“雨丝”；用一支激光笔射在墙上，并快速晃动，我们会感受 到一幅由线条组成的画面。进

2、一步的研究发现，人的视觉暂留时间约为l/24s,这 个时间值并非是个标准值，它因观察者的个体差异和观察的物体的亮度及大小约 有不同。现代电影根据这一事实，以每秒24个画格的速度进行拍摄和放映,使得一 系列原本不动的连续变化画面，在人眼里产生连贯的活动错觉影像。对“POV”现 象的认识和利用,可追溯到两百多年前。2 POV显示制作概要利用POV即“视觉暂留”这一原理,我们可以通过发光体的运动，产生一系 列运动轨迹的残留影像,达到漂浮在空中似的神奇梦幻般显示效果。纵观各种与 此相关制作，无论是商业化产品还是DIY作品，归纳起来无非就是看运动的是发 光体，发光体如何运动，如何给运动的系统供电，采用什

3、么样的传感器感知运行状 态，如何控制运转着的系统。下面将对这几个方面进行归纳和探讨。1. 发光体由于LED（发光二极管）有亮度高、色彩丰富、寿命长、耐冲击、功耗小、驱 动简单、工作电压低等优点，因而成为POV显示制作的首选发光体。各式各样发 着各种颜色光的LED形成了一个庞大家族，我们可以根据各自特殊的需要选择不 同的LED。本书制作中还用古老的辉光管制作POV显示,我们不妨把它看成是另类, 在这里就不再进一步探讨了。2. 运动状态发光体的不同的运动方式，成就了各种显示形态的POV。归纳起来看，形 形色色的POV制作，其运动状态大多超不出以下的这几种方式：1. 圆盘式旋转运动发光体安装在钟表指

4、针式的旋转体上,通过旋转形成圆形显示画面，如 图1 2所示。图1 -2圆盘式淀转运动图1 2圆盘式旋转运动这种运动方式的特点是：(1) 由于发光体旋转速度可一直保持不变，使得显示图案均匀一致。不过 显示字体时字型变化较大，特别在接近圆心的地方。如要想使显示的字体和图案不产生变形，还需要专门软件对发光点进行的坐标转换。(2) 制作调试时运转的振动现象易于控制。这种运动方式常见的制作有： 车轮上的POV显示。 风扇上的POV显示。 数字/模拟双模式显示时钟。2. 柱面式旋转运动让发光体与旋转轴处于平行状态，这样运动产生的画面效果为一柱面,如 图1 3所示。图1 -3 柱面式旋转运动其特点是：(1)

5、 发光体旋转速度可保持不变，这样能使显示图案均匀一致，字体及图案 都能原样显示出来。图13柱面式旋转运动(2) 由于显示面不是一个平面，一般无法完整观察整个显示面，多采取画面 滚动显示来弥补。(3) 制作调试时的运转的振动现象能很好控制。这种运动方式制作的POV屏很适合用于广告，造型能大型化。3. 摇摆式往复运动发光体分布在往复运动的摇摆状的棒上,通过棒体摇摆产生扇形画面，如 图1 4所示。图1-H摇摆式往复运动图1 4摇摆式往复运动这种方式的特点是：(1)静止的底座与运动的发光体之间可直接用柔性排线供电，与其他送电 方式相比，省去了复杂的送电装置。(2)由于光棒往复运动过程中并非均速，如在软

6、件编程上不作特别处理的 图1 5球状体旋转运动话,显示的字符和图案会出现中间宽两边窄的变形现 象。(3) 在机械方面，运行时振动较大，不易大型化。这种运动方式的POV屏，大多 做成时钟。3. 送电方式由于大多数POV制作中的发光体是处于运动状态，为了简化接线,一般都 将主控电路也与发光体安排在一起同时运动。这样，如何给系统供电,就成为制作规划时必须考虑的一个关键问题。1. 电池供电这种供电方式简单方便，易于携带,但不适合长时间运行。常用在摇摇棒这 类便携式制作上。2. 柔性导线供电这种供电方式简单直接，适用范围较单一，仅适合用于摇摆运动类的POV制作上。3. 电动机转子取电由于显示部件与旋转驱

7、动电动机的旋转轴是相对静止的,可通过主轴的结 构特点，对电动机进行改造，将电动机内部的整流子上的电直接引出作为主控显 示板的电源。电动机转子取电这种方式能得到较大的电能,不会另外产生噪声。 但对电动机改造需要很高的机械加工技能，另外，对取得的电还要进行整流滤波， 主控显示板上要添加相应的电路。4. 电刷送电与直流电动机电刷类似的方式，在静止状态的底座上安装电刷，并通过电动 机轴上或主控显示板上的金属环传输电能，保证系统长时间运行。两种常用的电 刷供电方式此供电方式能传送较大电流强度的电能。业余制作时，材料的加工制 作有一定难度，高速旋转时会产生较大的噪声。5. 自发电根据主控显示板与底座相对旋

8、转运动状态，在运转部分安装直流电动机，通 过旋转运行产生电能，给主控显示系统供电。这种方式不会产生新的噪声,但结构 较为复杂，产生的电能有限，选用主轴电动机的功率要相对大些的，以保证小发电 动机获得足够的机械能。6. 感应供电这里介绍的感应供电的原理与变压器原理相当，就是在两个相距很近的线 圈中，一只线圈作为电能发送端，另一只线圈作为电能接收端，发送端接入交变 电流，在相距很近的接收端就能同时感应到交变电流，只是这种状态下的初级与 次级两组绕组的耦合度较低，因此，为提高传输效率，需要在送电的初级考虑选 择合适的振荡频率，让初级线圈处于共振状态，这是制作是否成功的关键。这种方 式为无接触方式供电

9、，无新增噪声，只是制作难度较大，而且传输效率低,在大电流供电的情况下受限。4. 传感器要使运动的发光体形成的显示画面显示正常和稳定,POV显示系统大多需 要通过传感器来感知发光体的运动位置或状态,确定显示的起始位置。以下列举 了几种在POV制作中常用到的传感器。外部较强磁场能对干簧继电器产生作用， 可将它作为磁感应开关。光断续器可对发射和接收之间光强度发生的变化作出反 应。水银开关能感知物体的倾斜状态。当压电陶瓷发生变形时，会在电极两端产 生电压，这一特性能感知弹性板状物体的变形。有关传感器方面的详细介绍，将安 排在各制作实例讲解中。5. 系统的控制与通信为了能将运动的POV显示系统的显示内容

10、进行调整和更新，我们还需要考虑 与系统的通信问题。最为简便的方法是红外通信方式，较为先进的方法是无线通 信方式（如给系统发送显示信息），另外，电源载波方式也是一种选择。旋转LED显示原理介绍如何让一列灯旋转起来感觉像稳定的字显示在空中呢？首先我们来分析下 人的眼睛，其实人的眼睛非常好骗的，只要让电机扫描的快一点就行了，实际上 肉眼在24帧/秒以上就不会看到闪烁的，所以要保证电机的速度能在一秒转24 圈以上，这样的话人眼就觉得旋转的字很稳定很清晰的显示在空中了。旋转LED旋转起来是一个圆，那么就需要有一个传感器来判断起点位置， 有人用霍尔传感器，有人用红外对管，笔者觉得用红外对管来的便宜些，而且

11、实 现起来也容易。这个起点检测非常重要，单片机就是根据这个起点来判断是否要 开始显示数据的。如果起点检测不到单片机就不开始显示。如何让一列灯不断的送数据实现一个文字的显示呢？这个我们就要了解文 字取模的原理了，这里以PC2002字幕软件为例，取一个16*16的中文字，见字幕选项设置:从第一列开始向下每取8个点作为一个字节，如果最后不足8个 点就补满8位。取模顺序是从低到高，即第一个点作为最低位。如*取为 00000001取模后如下表:0xFF,0x7F,0xFF,0xBF,0x3F,0xC8,0xBF,0xFB,0xBF,0xFB,0xBF,0xEB,0x80,0x9B,0xB7,0xFB,0

12、xB7,0xEB,0xB7,0x9B,0xB7,0xFB,0x37,0xF8,0xF7,0xEF,0xF7,0x1F,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,/*点,0*/现在我们知道16*16取模是一列一列取的了，一列有2个字节，一共16 列，所以一个16*16的汉字就有32个字节，需要占用单片机的Code空间32个 字节。然后再结合硬件来分析，如下图：1114 i1 * *i bilitSLED一列灯16个 刚好对应16*16 一个汉字的一列：2个字节，所以把取模到 的数据依次送到P2 口和P4 P5 口，这里硬件中P4 P5组成一个字节，所以显示 程序如下：for(i=0;iv16;i+

13、) 送16列 显示 这里只显示一个字。 P2=zimoi*2; /送数据低位显示 P4=(zimoi*2+1);送数据高位显示这里用了单片机P4和P5 口是LQFP48脚才有的10 口P5=(zimoi*2+1)4;这里行和列都是IO 口独立驱动的 LEDDelayUs(200);延时让LED亮起来 每列延时的时间P2=0XFF;P4=P5=0XFF;在什么时候送显示呢？单片机10 判断到 红外接收管接收到起点信号， 就开始显示，显示完16列后等待下一次的起点信号。这样只要电机的速度够快 就会稳定的把字显示字空中了。平面的文字显示同理。如何让一组文字不断的移动？这就需要一个字幕计数器，旋转LE

14、D每旋转 一圈，这个字幕计数器就加一，指向下一列，这样不断的刷新，感觉文字就在移 动了，程序如下：j就是字幕计数器，每转一圈j就会加1；if(KEY=0) /红外接收管判断起始位j+；if(j672) 根据显示的字数定义改数值672/16=42个字 显 示完42个字后 重新开始j=0 ;for(i=j;i4;这里行和列 都是IO 口独立驱动的LED DelayUs(200);延时让LED亮起来 每列延时的时间P2=0XFF;P4=P5=0XFF;最后一点是供电的问题，旋转LED供电问题是比较麻烦的，这里我采用了 无线供电方式，经过实践论证，功率很有限，需要改进的地方还很多，电路原理 是把直流转

15、成交流，然后经过初级线圈，最后次级线圈感应得电，经过整流滤 波后给旋转部分供电，直流转交流部分电路是一个自激震荡电路。动手能力强的 朋友经过改造电机电刷方法实现，如果有条件制作的欢迎用此种方式。470Q电阻50K电阻4148二极管8050三极管222涤纶电容B772中功率三极管 散热片470uf4148贴片5V1稳压管470uf电容原件清单22pf晶振旁路电容10K电阻 104pf电容 焊接红外接收管排针 固定次级线圈及焊接线圈 固定铜柱Stc89c52rc 贴片LED灯 470欧姆电阻 固定旋转转接板原理图1无线供电小板原理图2旋转LED主板原理图实验程序旋转LED立 体显示字测试程序单片机S