倪祥明,溫錦輝

(黃岡職業(yè)技術學院,湖北,黃岡,438002)

基于MSP430F227單片機控制的LED點陣書寫顯示屏設計*

倪祥明,溫錦輝

(黃岡職業(yè)技術學院,湖北,黃岡,438002)

以TI公司4單片機為主控制器,以光筆為檢測工具,以按鍵和帶字庫的12864液晶為輔助設備的LED點陣書寫顯示屏系統(tǒng),通過按鍵的設置可進入到系統(tǒng)的相應功能模式,以光筆可檢測在LED點陣屏上接觸的位置,從而實現(xiàn)點亮、劃亮等功能,并將劃亮點的位置用帶字庫的12864液晶屏同步顯示。

MSP430F2274單片機;LED點陣屏;光筆

目前,LED點陣顯示屏主要是采用電腦來控制,這種產(chǎn)品成本較高。如果能同步顯示直接在LED點陣顯示屏書上寫書的內(nèi)容,將給用戶的操作帶來很大方便。本設計采用TI公司4單片機為主控制器較好的解決了此問題,不僅大大降低制造成本,而且使用時功耗較低,同時也降低了使用成本。

1 方案選擇

1.1 主控制器的方案選擇

采用MSP430F2274單片機作為主控制器。MSP430F2274單片機信息存儲量大,系統(tǒng)頻率高達49MHZ,通過軟件設計,可較好避免閃爍停滯現(xiàn)象,具有低功耗睡眠功能,可以節(jié)能省電。有14個中斷源,以及內(nèi)部集成有AD、DA轉換器,資源豐富,有利于程序編寫。根據(jù)設計要求,方案

1.2 點陣屏的顯示方案選擇

串行方式顯示。這種方式可同時顯示4個16×16點陣漢字或8個16×8點陣的漢字、字符或數(shù)字。點陣顯示屏每個單元由16個8×8點陣LED顯示模塊,列信號選擇譯碼器74HC154和行信號選擇74HC595組成。單元顯示屏可接收控制器或上一級顯示單元模塊傳輸下來的數(shù)據(jù)信息和命令信息,并可將這些數(shù)據(jù)信息和命令信息不經(jīng)任何變化地再傳到下一級顯示模塊單元中,因此顯示屏可擴展至更多的顯示單元,用于顯示更多的內(nèi)容。采用串行方式顯示,占用的IO口較少,不用擴展。通過實驗,采用串行方式顯示效果比較穩(wěn)定。故采用方案一。

1.3 顯示電路的方案選擇

采用帶字庫的12864液晶顯示。12864液晶屏,亮度高,可顯示數(shù)字、字母、漢字圖片,顯示信息量大,采用串口通信,占用 IO口少,性能較穩(wěn)定。顯示數(shù)據(jù)更加美觀、大方、清晰,加上文字顯示對數(shù)據(jù)顯示進行說明,更加直觀,便捷。

2 系統(tǒng)電路設計

2.1 系統(tǒng)總方框圖

圖2.1 系統(tǒng)總框圖

2.2 理論分析與計算

2.2.1 光筆選取與參數(shù)設計

光筆選用3DU33光敏三極管作為感應檢測電路,檢測電壓改變量約為100mV,經(jīng)8050和9013晶體管放大,再經(jīng)CD40106BE施密特觸發(fā)器整形,輸出的電壓信號幅度可達3V。而且脈寬較窄,利于單片機檢測信號。

2.2.2 點陣屏驅動參數(shù)設計

點陣屏為32×32個發(fā)光二極管組成,它由16塊LG12088BH 8×8的紅色點陣屏模塊組成,單個發(fā)光二極管的正常工作電壓為Vf=1.8 V,電流為If=10mA。

動態(tài)點亮所有的發(fā)光二極管時總電流為 I=32×32×If=1024mA,

所得電能的總功率為 P=Vf×I=1.8×1024W=1.84W。

經(jīng)上述分析后點陣屏采取并行驅動方式,驅動三極管選擇8550三極管。32行接32個8550到地.一行工作是電流為(當32個發(fā)光二極管全點亮)320mA。

2.2.3 屏亮度自動調節(jié)設計

屏亮自動調節(jié)是由點陣屏掃描頻率決定。當掃描頻率較高時,點陣屏處于微亮狀態(tài)。頻率較低時,點陣屏會變亮。當頻率太低時,點陣屏會很亮,但會閃爍。頻率太高時,點陣屏的亮度會很弱,效果較穩(wěn)定。

2.2.4 超時關顯示節(jié)電設計

超時關顯示節(jié)電是利用單片機的省電模式來實現(xiàn)的,當超時未操作時,利用單片機內(nèi)部的定時器設置進入省電工作模式的時間。

2.3 系統(tǒng)單元電路設計

2.3.1 點陣屏列驅動電路設計

點陣屏的列驅動單元電路由2塊74HC154芯片組成,其電路原理圖如圖2.2所示。U1控制L1～L16列線,U2控制L17～L32列線,兩塊74HC154芯片四個輸入端并聯(lián)分別用P4.0～P4.3口控制。P3.4為U1片選信號,P3.5為U2片選信號。

2.3.2 點陣屏行驅動電路設計

點陣屏的行驅動電路4塊74HC595芯片級聯(lián)而成,如圖2.3所示。用 P3.2控制第14腳DS串口數(shù)據(jù)輸入端,P3.1控制第12腳ST-CP數(shù)據(jù)存儲寄存器控制端,P3.0控制第11腳ST-CP數(shù)據(jù)移位控制端。P3.4控制前半屏片選信號,P3.5控制后半屏片選信號。輸出端與8050三極管的基極連接。發(fā)射極接點陣屏行線。其電路原理圖如圖2.3所示。

圖2.2 點陣屏列驅動原理圖

圖2.3 點陣屏行驅動原理圖

2.3.3 光筆檢測電路設計

光筆采用3DU33型光敏三極管檢測點陣屏發(fā)光的強弱并轉換為電壓信號,經(jīng)過8050三極管放大后從端口(OUT)輸出,但檢測到的電壓信號仍然很小,只有100mV左右,能很好的感應點陣屏亮度的變化,為單片機對亮度的檢測提供基礎。光筆檢測電路原理圖如圖2.4所示。

圖2.4 光筆檢測原理圖

3 系統(tǒng)軟件設計

主流程圖

4 系統(tǒng)測試圖

4.1 測試設備

秒表、直尺、數(shù)字萬用表。

4.2 測試方案與測試結果

點亮測試方案與測試結果：將光筆在點陣上任意畫點,通過液晶屏觀測顯示亮點的坐標與實際坐標。測量結果如下表：

次數(shù)點數(shù) 第一次 第二次 第三次測量點坐標 (16,16) (17,17) (18,18)實際點坐標 (16,16) (17,17) (18,18)

劃亮測試方案與結果測試：用光筆在點陣屏上任意畫線,同時用秒表記錄在2秒內(nèi)點亮的LED的總個數(shù),并記錄發(fā)生偏移亮點的個數(shù)。測量結果如下表：

次數(shù)點數(shù) 第一次 第二次 第三次點亮的總個數(shù) 20 21 22發(fā)生偏移點的個數(shù) 3 4 3

4.3 測試結果分析與改進

測試結果表明,點陣屏的基本功能能夠實現(xiàn),但顯示亮點總會發(fā)生輕微的偏移。這是因為光筆檢測頻率較低,響應有點慢,另外點陣屏光筆的感應太過靈敏,會出現(xiàn)誤斷。光筆檢測頻率低,有待于改進。

[1]謝自美.電子線路設計.實驗.測試(第二版)[M].武漢：華中科技術大學出版社,2000.

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[5]譚浩強.C語言程序設計(第二版)[M].北京：清華大學出版社,2000.

Design of LED Lattice Written Screen Controlled by MSP430F227MCU

NI Xiang-ming,WEN Jin-hui
(Huanggang Polytechnic College,Huanggang,438002,Hubei)

This design is based on TI Company’s MSP430F2274 MCU as them a in controller,the light pen as the detection tools,and the 12864 liquid crystal with keys and character library as a LED lattice writing display system which is auxiliary equipment.Through setting the key we can access to the corresponding function blocks,and use light pen to detect the position on the LED lattice screen.So that it can realize the function of lighten and draw brightens,at the same time display the positing on the 12864 liquid crystal screen.

MSP430F2274 MCU;LED lattice screen;Light pen

TP202

A

1672-1047(2010)01-0020-03

10.3969/j.issn.1672-1047.2010.01.06

2010-01-02

倪祥明,男,黃岡職業(yè)技術學院機電工程系副主任,講師。

[責任編輯：曾 鑫]