第 23 卷 第 5 期
2008 年 10 月
液 晶 与 显 示
Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays
Vol123 ,No15
Oct . ,2008
文章编号 :100722780
(
2008
)
0520595204
基于步进电机细分驱动技术的旋转 L ED 显示屏设计
邓宏贵 ,李志坚 ,吴让亮 ,施佳佳
(
中南大学 物理科学与技术学院 , 湖南 长沙 410083 , E2mail :denghonggui @163. com
)
摘 要 : 提出了将步进电机细分技术应用于控制旋转 L ED 显示屏的转动 ,使得所显示图案
不会因旋转速度不稳定而产生变形 ,有效消除了旋转 L ED 显示屏画面抖动的问题。经实际
测试 ,取得了良好的效果 。
关 键 词 : 步进电机 ;L ED 显示屏 ;细分驱动技术 ;智能控制
中图分类号 : TN312
+
. 8 ; TN873
+
. 92 文献标识码 : A
收稿日期 : 2008203226 ; 修订日期: 2008205218
基金项目 : 国家自然科学基金项目
(
No. 60474041
)
;国家“863”子课题项目
(
No. 20050605
)
1 引 言
旋转 L ED 显示屏是一种通过同步控制发光
二极管
(
L ED
)
位置和点亮状态来实现图文显示的
新型显示屏 ,因其结构新颖 ,成本低廉 ,可视视角
达 360°而得到了迅速的发展。其核心技术在于
精确控制 L ED 位置与发光状态的同步
[1 ,2 ]
。目
前 ,常见的 L ED 显示屏都是采用扫描方式进行显
示的 ,其实现原理是通过控制不同时间段内让不
同批次的 L ED 轮流点亮 ,根据人眼的视觉暂留特
性 ,当扫描帧频达到 24 Hz 以上时 ,人眼便感觉不
到扫描过程 ,而是一幅稳定的图像
[3]
。采用这种
技术的显示屏要求在所有可能显示内容的地方都
预先排满 L ED ,要实现 m 行 n 列个像素的图像的
显示 ,共需要 m ×n 个 L ED
[426 ]
。旋转显示屏则是
通过控制一行或一列 L ED 快速移动位置和改变
点亮状态来实现图形的显示的 ,只要使不断运动
的 L ED 在 t
1
时刻位置为 c
1
,对应状态为 s
1
, t
2
时
刻位置为 c
2
,状态为 s
2
,依此类推 , t
n
时刻 ,位置为
c
n
,状态为 s
n
,如果 L ED 在各位置循环变换速度
足够快 ,最终同样可以显示出一幅稳定的图像。
采用一排 L ED 取代原有的矩阵式显示屏 ,可
以大大节约 L ED 使用量 ,从而最大限度降低成
本 ,但是显示屏在高速旋转时转速难以保持非常
稳定 ,必然造成画面抖动、边缘模糊等问题 ,严重
影响图像显示质量 ,沈新创等人在设计旋转 L ED
显示屏时选择直流电机驱动显示屏旋转
[7]
,电机
最大转速达 36 r/ s , 张勇等人也进行了类似的设
计
[8]
,转动控制采用直流稳速电机 ,设计扫描频率
> 45 Hz ,电机转速达 50 r/ s ,如此高速运转 ,容易
产生安全隐患甚至系统崩溃 ,电机稳定性也难以
得到保证 ,设计难度较大。本文提出了用步进电
机来控制显示屏旋转的方法 ,并将步进电机细分
技术应用于旋转 LED 显示屏 ,在 20 细分模式 ,使
扫描频率为 60 Hz 时 ,步进电机旋转速度仅为 2. 36
r/ s ,并且由于步进电机具有抗干扰能力强 ,控制简
单 ,步矩误差不会长期积累等特点 ,从而大大增强
了旋转稳定性和精确性 ,保证了清晰的显示效果。
2 整体结构设计
旋转 L ED 显示屏主要由支架、驱动装置、控
制卡和 L ED 等部分构成 , 结构如图 1 , 通过控制
卡同步控制电机的转动与 L ED 点亮状态 ,使电机
每旋转一定角度 , L ED 状态改变一次 , 在旋转到
图 1 旋转 L ED 显示屏结构示意图
Fig. 1 Schematic diagram of rotating L ED display screen
