專利名稱：轉(zhuǎn)盤式光電圖文顯示器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光電圖文顯示裝置，屬光電顯示技術領域。
一般而言，目前光電圖文顯示大體分為四種一是熒屏式顯示，如CRT、顯示終端、電視屏等，其基本原理是電子束在運動途中，使它受到規(guī)律變換(如鋸齒波)水平與垂直兩個方向電場力的同時作用，掃描狀激發(fā)屏上發(fā)光物質(zhì)，從而產(chǎn)生有色彩和亮度變換的圖像與文字。二是點陣式顯示屏，其基本原理是在一個二維點陣的各點上均勻安裝發(fā)光體(如LED、燈泡)，然后點亮圖像和文字在矩陣中各對應點上的發(fā)光體，則圖文便被顯示出來。第三種是字段式顯示，如7段譯碼器顯示，它與第二種方式本質(zhì)相同，不同的是，它將要顯示的文字或圖形做成字段而不是由許多點組成而已。第四種是熒光管式顯示，如日光燈，霓紅燈，它的原理是用瞬間高壓激發(fā)真空管中的熒光粉使其起輝，然后220伏供電維持發(fā)光。
上述四種技術或產(chǎn)品，前三種產(chǎn)品的分辨率、色彩等重要技術指標都很好，但價格昂貴技術復雜，用在對分辨率、色彩要求不高的場合不免浪費。熒光燈管式顯示，高壓易擊傷發(fā)光材料或使燈絲造成損壞，圖文一旦加工成型便不能修改，且安裝加工麻煩。
本實用新型的目的在于提供一種轉(zhuǎn)盤式光電圖文顯示器，它是用單片機實時控制轉(zhuǎn)盤上各發(fā)光二極管，按程序設定的位置和時間發(fā)光或熄滅來完成的。這種轉(zhuǎn)盤式光電圖文顯示器可根據(jù)需要進行在線或離線圖文更新，從而降低LED點陣類產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，并增強圖文顯示的動感和趣味性。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的一種轉(zhuǎn)盤式光電圖文顯示裝置，它是由如下四個部分組成由微機、RS232接口組成的圖文生成與傳送部分；由單片機、圖文存貯器、程序存貯器、放大整形抗干擾電路、譯碼鎖存驅(qū)動電路、串行口、中斷端口和聲音輸出電路組成的控制與通信部分；由電機、圓盤、LED、紅外發(fā)光二極管、光敏二極管組成的圖文顯示部分；以及由恒磁鐵、磁控開關電路、剎車裝置等組成的剎車制動部分。
在電機的轉(zhuǎn)軸上安裝一個印刷電路板圓盤，圓盤的正面相互垂直的兩條直徑上分為4組，每組安裝16個LED，共裝64個LED；圓盤背面則是單片機、程序存貯器、圖文存貯器、譯碼鎖存驅(qū)動電路、放大整形抗干擾電路、聲音輸出電路、光敏二極管及恒磁鐵；程序存貯器和圖文存貯器直接與單片機的數(shù)據(jù)線、地址線、控制線連接；放大整形抗干擾電路的輸出與單片機的中斷端口相連，輸入端與圓盤上的光敏二極管連接；譯碼鎖存驅(qū)動電路與單片機也是通過地址線、數(shù)據(jù)線和控制線連接的。單片機的輸出口與聲音輸出電路的輸入端連接；譯碼鎖存驅(qū)動電路的輸出分成64路與每個LED連通。已編輯好的圖文發(fā)送到圖文存儲器中。程序存儲器中存放著系統(tǒng)監(jiān)控制程序，控制整個系統(tǒng)的正常運行。電動機帶動裝在軸上的圓盤恒速轉(zhuǎn)動。微機的RS232接口與單片機的串口相連。
在圓盤的中心螺釘連結(jié)一個絕緣圓柱體，絕緣圓柱體是與電機的轉(zhuǎn)軸固定連接的，在絕緣圓柱體上嵌有五個銅環(huán)，其中2根作為電源，另2根作為RS232，1根作聲音。5個碳刷被5根彈簧壓接在對應的5個銅環(huán)上。碳刷、彈簧、紅發(fā)光二極管等都是裝在支架上的。在電機的軸上還有一個剎車裝置，并與磁控開關電路連接，電機供電是交流220伏。
紅外發(fā)光二極管及光敏二極管相對安裝在同一半徑的圓周上，恒磁鐵與磁控開關電路也相對安裝在同一半徑的圓周上，但光敏二極管和恒磁鐵是固定在圓盤上并隨之轉(zhuǎn)動的。
圓盤每旋轉(zhuǎn)一周，則光敏接收管在經(jīng)過發(fā)光管時就產(chǎn)生一個脈沖。為了避免可見光的干擾，發(fā)光二極管和光敏二極管都應工作在紅外波段，挑選元件時應盡量注意暗電流、動態(tài)變化范圍、溫度特性各項技術指標。
根據(jù)用戶的要求在通用微機(1)上進行圖文的制作編輯，將已編輯好的圖文送入單片機(2)的圖文存儲器(3)中，圖文存儲器可采用EEPROM或EPROM兩種芯片，以便用戶選用顯示內(nèi)容離線更新或在線更新工作方式。電動機(5)帶動裝在軸上的圓盤(6)恒速轉(zhuǎn)動，盤上裝有發(fā)光二極管(7)，盤每轉(zhuǎn)動一周，光敏管二極管(9)在經(jīng)過紅外發(fā)光二極管(8)時可產(chǎn)生一個脈沖并向單片機發(fā)出中斷請求(14)。程序存儲器(4)中存放著系統(tǒng)監(jiān)控程序，單片機依據(jù)中斷請求進行測速和計算，控制著運動的發(fā)光二極管(7)在經(jīng)過空間某一點時，按一定的頻率和占空比斷續(xù)發(fā)光，利用人眼的視覺滯留現(xiàn)象，各發(fā)光點不同位置上的連續(xù)，便組成所需要的圖像文字。其特點是圓盤轉(zhuǎn)動時圖文產(chǎn)生，一旦運動停止，圖文便不復存在。
利用現(xiàn)代計算機強大的作圖、編輯、錄入(如掃描儀)功能將欲在轉(zhuǎn)盤上顯示的圖文修改編輯完善后存入計算機(1)中。
微機RS232接口(12)與單片機(2)的串口(13)相連，并將已編輯好的圖文發(fā)送到圖文存儲器(3)中，程序存儲器(4)存放著系統(tǒng)監(jiān)控制程序，該程序能實時檢測轉(zhuǎn)速，以此為據(jù)精確計算高速旋轉(zhuǎn)中的各LED所在空間位置，并精確控制LED發(fā)光或熄滅的時間，發(fā)光時間控制具有很強的實時性，達到幾個微秒。系統(tǒng)監(jiān)控程序程序包括主程和若干子程序，除具有上面所述功能外還具有外部、內(nèi)部中斷管理，軟件抗干擾，與微機通信以實現(xiàn)圖文更新等重要功能。
由于電機旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電磁干擾和機械顫動以及雜散光干擾，還由于光敏二極管本身特性所限制，所以產(chǎn)生的脈沖不僅波形歧變，而且幅度低動態(tài)范圍小，因此本實用新型設計了放大整形抗干擾電路(10)，并配合有效的軟件抗干擾程序，軟硬兼施的對抗和防范可能產(chǎn)生的種種干擾以求整機穩(wěn)定可靠運行。放大整形抗干擾電路主要由阻容寬帶濾波器、小信號直接耦合多級放大器、施密特觸發(fā)器組成。
本實用新型中LED因是斷續(xù)發(fā)光，為達到一定亮度瞬間工作電流必須達幾十毫安，利用單片機輸出口直接驅(qū)動LED是不行的，只有設置功率放大電路(11)才能保證電路正常工作，本實用新型選用集電極開路高壓反向驅(qū)動器，有效保證了64個LED正常發(fā)光。單元(11)通過地址線、數(shù)據(jù)線、控制線與單片機相連，因數(shù)據(jù)線上負載較重，所以設有總線驅(qū)器。又由于每個LED每轉(zhuǎn)一周只占用極少時間進行數(shù)據(jù)更新(幾微秒)，故設置輸出鎖存器以保證其余時間狀態(tài)穩(wěn)定不變。地址譯碼也是在本單元中完成的。
本實用新型考慮到可能在某些應用場合需要聲音配合效果更富趣味，故利用音樂芯片技術設計了特定的聲音輸出電路，比如轉(zhuǎn)盤上顯示一匹昂首長嘯的奔馬時，存放在音樂芯片中的馬叫聲適時播則更會烘托出形象逼真有動感的環(huán)境氛圍。
本實用新型作為光電顯示器的一種創(chuàng)新，它具有簡單、廉價、新穎、動感強、圖文更新既可在線又可離線等特色。本轉(zhuǎn)盤式光電圖文顯示器一屏顯示8個漢字(可擴展)，每個漢字為16×16的點陣，如采用現(xiàn)有的點陣顯示，則需要16×16×8個發(fā)光二極管，而本實用新型只用了16×4各發(fā)光二極管，為現(xiàn)有型的1/32。特別應該提出的是，每個LED都需要對應的驅(qū)動器、譯碼器、占用單片機的軟、硬件資源，這些開銷遠大發(fā)光二極管。本實用新型特別適用裝潢與廣告制作、玩具、或?qū)Ψ直媛始吧室话阋蟮阮I域。
本實用新型非常易于實現(xiàn)，全部材料市面上隨手可購得。生產(chǎn)和安裝只需要常用電工、電子類設備即可。生產(chǎn)時只需按用戶圖文顯示內(nèi)容容量及顯示方式適當選擇軟件功能，設計印刷電路板和制作外殼，經(jīng)模擬整機調(diào)試后就可批量生產(chǎn)或到用戶現(xiàn)場安裝。由于本實用新型應用面寬，又有具有上述特色，預期經(jīng)濟效益可觀。


圖1為本實用新型的系統(tǒng)邏輯框圖；圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。(在圖1中，譯碼鎖存驅(qū)動的輸出為64路，為了圖面簡潔，圖中只給予出了一路輸出。)圖中1為通用微機，2為單片機，3為程序存貯器，4為圖文存儲器，5為電機，6為圓盤，7為LED，8為紅外發(fā)光管，9為光敏二極管，10為放大整形抗干擾電路，11為譯碼鎖存驅(qū)動，12為RS232接口，13為串行口，14為中斷端口，15為聲音輸出電路，16為銅環(huán)，17為恒磁鐵，18為磁控開關電路，19為剎車裝置，20為絕緣圓柱體，21為碳刷，22為彈簧，23為支架。
以下結(jié)合附圖對本實用新型具體實施作進一步描述一種轉(zhuǎn)盤式光電圖文顯示裝置，如圖1-2所示，它由發(fā)光二極管、光敏管、轉(zhuǎn)盤、交流電機、單片機系統(tǒng)、微機、譯碼鎖存驅(qū)動電路、聲音輸出電路、放大整形抗干擾電路、系統(tǒng)監(jiān)控軟件組成。包含有23個邏輯單元，各單元的名稱和基本功能上面已經(jīng)做了必要的說明。從邏輯關系來看，這種轉(zhuǎn)盤式光電圖文顯示裝置分為四大部分第一部分包括通用微機(1)、RS232接口(12)，完成圖文的生成與傳送；第二部分包括單片機(2)、圖文存貯器(3)、程序存貯器(4)、放大整形抗干擾電路(10)、譯碼鎖存驅(qū)動電路(11)、串行口(13)，中斷端口(14)、聲音輸出電路(15)，本實用新型的核心部分，對上完成與微機的通信，對下實時控制LED發(fā)光；第三部分包括電機(5)、圓盤(6)、LED(7)、紅外發(fā)光管(8)、光敏二極管(9)，為圖文顯示的終極體現(xiàn)。第四部分包括銅環(huán)、(16)、恒磁鐵(17)、磁控開關電路(18)、剎車制動裝置(19)、絕緣圓柱體(20)、碳刷(21)、彈簧(22)、支架(23)，為剎車制動及碳刷技術部分。
在電機(5)的轉(zhuǎn)軸上安裝一個印刷電路板圓盤(6)，圓盤的正面相互垂直的兩條直徑上分為4組，每組安裝16個LED，共裝64個LED；圓盤背面則是單片機(2)、程序存貯器(4)、圖文存貯器(3)、譯碼鎖存驅(qū)動電路(11)、放大整形抗干擾電路(10)、光敏二極管(9)及恒磁鐵(17)；程序存貯器(4)通過三總線與單片機(2)連接，并控制整個系統(tǒng)的運行；放大整形抗干擾電路(10)與單片機的中斷端口(14)相連，另一端與圓盤上的光敏二極管(9)連接；譯碼鎖存驅(qū)動電路(11)與單片機(2)也是通過三總線路連的。單片機輸出口與聲音(15)連接；譯碼鎖存驅(qū)動(11)的輸出分成64路與每個LED連通。已編輯好的圖文發(fā)送到圖文存儲器(3)中。程序存儲器中存放著系統(tǒng)監(jiān)控制程序。電動機(5)帶動裝在軸上的圓盤恒速轉(zhuǎn)動。微機的RS232接口(12)與單片機的串口(13)相連。
在圓盤的中心固定有一個絕緣圓柱體(20)，并與電機(5)的轉(zhuǎn)軸同軸固定連接，在絕緣圓柱體上嵌有五個銅環(huán)(16)，其中2根作為電源，2根作為RS232，1根聲音。在電機軸上還設有一個剎車裝置(19)，并與磁控開關電路(18)連接，切斷主電源后，只有當恒磁鐵(17)抵達磁控開關電路(18)且轉(zhuǎn)速減緩到預定值時剎車制動裝置(19)才能動作，轉(zhuǎn)盤便準確停止在預定位置。電機供電是交流220伏。
紅外發(fā)光二極管(8)及光敏二極管(9)相對安裝在同一半徑的圓周上，而光敏二極管固定在圓盤(6)上；恒磁鐵(17)與磁控開關電路(18)也相對安裝在同一半徑的圓周上，恒磁鐵(17)則固定在圓盤(6)上。
權利要求1.一種轉(zhuǎn)盤式光電圖文顯示器，其特征在于它是由如下四個部分組成由微機(1)、RS232接口(12)組成的圖文生成與傳送部分；由單片機(2)、圖文存貯器(3)、程序存貯器(4)、放大整形抗干擾電路(10)、譯碼鎖存驅(qū)動電路(11)、串行口(13)、中斷端口(14)、聲音輸出電路(15)、組成控制與通信部分；由電機(5)、圓盤(6)、LED(7)、紅外發(fā)光管(8)、光敏二極管(9)組成的圖文顯示部分；以及由恒磁鐵(17)、磁控開關電路(18)、剎車制動裝置(19)組成的剎車制動部分；電機(5)與印刷電路板圓盤(6)通過絕緣圓柱體(20)同軸固定連接，圓盤的正面相互垂直的兩條直徑上分為4組，每組安裝16個LED(7)，共裝64個LED(7)；圓盤背面則是單片機(2)、圖文存貯器(3)、程序存貯器(4)、譯碼鎖存驅(qū)動電路(11)、放大整形抗干擾電路(10)、光敏二極管(9)、恒磁鐵(17)；程序存貯器(4)通過三總線與單片機(2)連接，并控制整個系統(tǒng)的運行；放大整形抗干擾電路(10)一端與單片機(2)的中斷端口(14)與之相連，另一端與圓盤上的光敏二極管(9)連接；譯碼鎖存驅(qū)動電路(11)與單片機(2)通過三總線連接；單片機(2)輸出口與聲音輸出電路(15)連接；譯碼鎖存驅(qū)動電路(11)的輸出分成64路與每個LED連通；已編輯好的圖文發(fā)送到圖文存儲器(3)中；程序存儲器(4)中存放著系統(tǒng)監(jiān)控制程序；電動機(5)帶動裝在軸上的圓盤(6)恒速轉(zhuǎn)動；微機(1)的RS232接口(12)與單片機(2)的串口(13)相連；在絕緣圓柱體(20)上嵌有五個銅環(huán)，其中2根作為電源，另2根作為RS232，1根聲音；5個碳刷(21)被5根彈簧(22)壓接在對應的5個銅環(huán)上；(21)、(22)、(8)都是裝在支架(23)上的；在電機轉(zhuǎn)軸還有一個剎車裝置，該剎車裝置與磁控開關電路連接；紅外發(fā)光二極管及光敏二極管相對安裝在同一半徑的圓周上，恒磁鐵與磁控開關電路也相對安裝在同一半徑的圓周上，而光敏二極管和恒磁鐵卻固定在圓盤上。
專利摘要本實用新型公開了一種轉(zhuǎn)盤式圖文顯示器,它由發(fā)光二極管、光敏管、圓盤、交流電機、單片機系統(tǒng)、微機、譯碼鎖存驅(qū)動電路、聲音輸出電路、放大整形抗干擾電路、剎車裝置等部分(件)組成。電機與圓盤同軸固定聯(lián)結(jié),圓盤正方互相垂直地分為4組每組安裝16個LED、背面是單片機等。本實用新型具有簡單、廉價、新穎、動感強、圖文更新既可在線又可離線等特色。特別適用裝潢與廣告制作、玩具,或?qū)Ψ直媛?、色彩一般要求等領域。預期可取得良好的經(jīng)濟效益。
文檔編號G09G3/32GK2482178SQ0023070
公開日2002年3月13日 申請日期2000年8月24日 優(yōu)先權日2000年8月24日
發(fā)明者方暉, 方運祥 申請人:方暉