近年来大家都非常重视节能及环保的观念，而市面上使用LED的产品非常的多，如：红绿灯、广告广告牌、计算机屏幕、汽车仪表显示器等等，而国外也有业者及学者将此方法运用于自行车轮框、火车隧道之广告广告牌等。一般来说市面上的广告广告牌使用的LED数量，往往与显示面板大小成正比，相对的成本偏高，检修也相当不便，而本作品为了达到以低成本，实现与广告广告牌同样的显示效果，同时检修也较为便利，成品体积也相对较小之显示器。而其原理即是利用人类视觉对于高频率变化的影像产生出视觉暂留的特性，以单排显示模块之快速移动，达到如同广告广告牌效果般的显示性能。
本作品主要设计出两种款式，第一种为遥遥棒显示器，主要是先以PC编辑出欲显示之图案或字形码，经刻录机将程序与字形码烧入单芯片后以水银传感器搭配可完成手摇式显示棒之显示效果，可运用于造势宣传场合，并可重复使用以达到节能减碳环保之效果。第二种则是以控制马达旋转带动LED显示棒，搭配控制马达转速、EEPROM储存大量显示码、及红外线定位功能，设计出旋转式圆筒状之显示器以显示出各种花式图案与显示功能，将可运用于展示馆入口明显处以无线实时显示方式完成广告牌显示效果。本显示器系统是以盛群单芯片微控制单元(Micro Controller Unit(MCU))HT66F50做为控制核心，搭配多颗闩锁器IC-74HC574控制LED显示变化，以语音识别IC进行语音控制，并结合红外线感知器来做为转速侦测及显示定位之控制，经由自制建立之旋转平台测试，不论是字型或是图案显示均能得到不错的显示效果。
系统原理与结构
系统显示原理
图1为单排LED灯组，显示原理以旋转及扫描的方式所呈现，运用马达搭载显示灯组做快速旋转之动作，使单排LED灯组看起来像是矩阵，如图2所显示，例如显示X之文字，先将X分拆成行，由单芯片将每行所显示之值输出至LED灯模块，并控制马达转速，使其显示间隔时间固定，于每一瞬间输出不同的显示数据，如图3所示意，即会形成X之图样[1]。
LED旋转显示器结构
图4为本作品之实体图，以钢板做为马达支撑架及底盘，由上至下分别为LED平面显示控制组，由两块电路板相互垂直组合而成，垂直电路板为显示面，如图5所示，水平电路板则装载电池组、单芯片控制电路、红外线接收模块及平衡用之负载如图6所示，中间部分并固定有一高转速直流马达如图7所示，并装置红外线发射模块，底盘部分则装置马达控制模块，如图所示，由上所述之模块等组成，即为本作品之基本结构。
硬件电路设计与分析
本LED灯旋转显示器分别由不同模块所构成，分别为LED显示模块、红外线感测模块、直流马达控制模块及控制模块，动作原理及介绍如下所述:
LED显示模块:
LED显示模块由32颗高亮度LED所构成，并搭配IC-74HC574栓锁器所构成，图8为其电路图，将四颗闩锁器之输入端做并联，连接至
单芯片上的输出PORT，并将四颗闩锁器之控制脚位分别做控制，同时将显示值32Bit分别拆成各8Bit依序送至各个闩锁器做输出，示意图如图9所示，由此动作即可由一个8Bit IOPORT做出高达32Bit显示输出之动作需求[2]。
红外线感测之电路设计
红外线感测模块用于显示定位及转速侦测之功能，分别设计有发射端及接收端，发射端设置于马达固定座，接收端设置于显示控制组上，如图10所示，其动作原理为提供显示控制端之原点定位信号，当马达转一圈时，控制端便会接收到一脉波信号，并由这个信号做为基准点之中断旗标，并执行显示图片之动作，利用此方法达到高速旋转时固定图片显示位置之功能，并可藉由此信号做马达转速之侦测，达到控制定速、变速之功能。
直流马达驱动器电路之设计
本马达驱动器之电路设计主要是选用L298搭配脉宽调变讯号以完成控制马达转速之功能，图11即为本显示器控制旋转马达之控制电路图。
单芯片微计算机控制模块
本显示控制模块是以HT66F50为主核心，并结合了EEPROM-HT24LC64做为数据库之扩充功能，其动作方块图如图12所示，由第一个MCU将所接收到之数据处理后写入至EEPROM- HT24LC64，而第二颗MCU除了内建显示数据外，并可直接读取EEPROM里的数据，并做实时显示之功能[4]。
软件分析与设计
程序撰写皆由C语言完成，并分为二个部分，分别为显示控制及马达驱动之软件设计，详如下所述：
显示控制程序设计
本作品显示端之程序设计使用红外线接收中断做为控制，图13为显示控制程序流程图，单芯片做初始化设定后，便进入无穷循环，等待中断产生，当红外线接收到信号时，便进入中断子程序，并读取图形数据库，将数据送至LED显示器做显示[5]。
马达驱动程序设计
马达驱动之程序设计流程如图14所示，当芯片做初始化设定后，侦测按键之数值，并执行其对应之功能，当按键一被按下时，便会启动马达带动控制显示组作旋转之功能，当按键二被按下时，可将马达停止，按键三之功能为启动或关闭红外线发射模块，用以控制显示端显示图形或不显示，按键四之功能则是进行转速之控制[6]。
实验结果
经过实验测试，显示效果相当不错，图15、图16、图17、图18为作品成果实际显示的画面，图15显示的是HOLTEK半导体公司，图16为建国科技大学校名，图17为彩色条纹，图18为显示方格状特效，均能达到清楚显示之功能。
结论
本作品以单芯片微控制单元HT66F50为控制核心，并且搭配四颗74HC574控制32颗LED来达到控制显示之效果，并且以EEPROM- HT24LC64来存取更多数据，我们也以六颗红外线LED以等距排放于接收红外线LED可接收到之范围来达到图形显示位置控制之效果。所完成之功能如下：
- 1. 透过闩锁IC-74HC574控制32颗LED完成更高分辨率之显示效果。
- 2. 使用外部内存EEPROM-HT24LC64用来增加更大图形数据库的存取空间，可产生更多的图文变化。
- 3. 使用红外线模块来感测图形显示之位置以达到动态显示多样化之显示效果。
未来改进与发展目标：
- 1. 改善旋转机构使其旋转方式或展现方式更稳定。
- 2. 结合绿能完成电能量的取得与消耗。
- 3. 发展RGB彩色 LED控制技术作为显示灯组，使显示画面更多彩缤纷。
- 4. 使用PC并搭配无线传输模块来达到实时显示之效果。
- ---作者：建国科技大学 电子工程系陈宏明老师、游文亿、许丁格、沈柏璁---
- <本文由盛群半导体提供>
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