基于MSP430F227單片機(jī)控制的LED點(diǎn)陣書(shū)寫(xiě)顯示屏設(shè)計(jì)*

倪祥明,溫錦輝

(黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖北,黃岡,438002)

基于MSP430F227單片機(jī)控制的LED點(diǎn)陣書(shū)寫(xiě)顯示屏設(shè)計(jì)*

倪祥明,溫錦輝

(黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖北,黃岡,438002)

以TI公司4單片機(jī)為主控制器,以光筆為檢測(cè)工具,以按鍵和帶字庫(kù)的12864液晶為輔助設(shè)備的LED點(diǎn)陣書(shū)寫(xiě)顯示屏系統(tǒng),通過(guò)按鍵的設(shè)置可進(jìn)入到系統(tǒng)的相應(yīng)功能模式,以光筆可檢測(cè)在LED點(diǎn)陣屏上接觸的位置,從而實(shí)現(xiàn)點(diǎn)亮、劃亮等功能,并將劃亮點(diǎn)的位置用帶字庫(kù)的12864液晶屏同步顯示。

MSP430F2274單片機(jī);LED點(diǎn)陣屏;光筆

目前,LED點(diǎn)陣顯示屏主要是采用電腦來(lái)控制,這種產(chǎn)品成本較高。如果能同步顯示直接在LED點(diǎn)陣顯示屏?xí)蠈?xiě)書(shū)的內(nèi)容,將給用戶的操作帶來(lái)很大方便。本設(shè)計(jì)采用TI公司4單片機(jī)為主控制器較好的解決了此問(wèn)題,不僅大大降低制造成本,而且使用時(shí)功耗較低,同時(shí)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(jī)作為主控制器。MSP430F2274單片機(jī)信息存儲(chǔ)量大,系統(tǒng)頻率高達(dá)49MHZ,通過(guò)軟件設(shè)計(jì),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(gè)中斷源,以及內(nèi)部集成有AD、DA轉(zhuǎn)換器,資源豐富,有利于程序編寫(xiě)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,方案

1.2 點(diǎn)陣屏的顯示方案選擇

串行方式顯示。這種方式可同時(shí)顯示4個(gè)16×16點(diǎn)陣漢字或8個(gè)16×8點(diǎn)陣的漢字、字符或數(shù)字。點(diǎn)陣顯示屏每個(gè)單元由16個(gè)8×8點(diǎn)陣LED顯示模塊,列信號(hào)選擇譯碼器74HC154和行信號(hào)選擇74HC595組成。單元顯示屏可接收控制器或上一級(jí)顯示單元模塊傳輸下來(lái)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(jí)顯示模塊單元中,因此顯示屏可擴(kuò)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(kuò)展。通過(guò)實(shí)驗(yàn),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(kù)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(duì)數(shù)據(jù)顯示進(jìn)行說(shuō)明,更加直觀,便捷。

2 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

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(jì)算

2.2.1 光筆選取與參數(shù)設(shè)計(jì)

光筆選用3DU33光敏三極管作為感應(yīng)檢測(cè)電路,檢測(cè)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(hào)幅度可達(dá)3V。而且脈寬較窄,利于單片機(jī)檢測(cè)信號(hào)。

2.2.2 點(diǎn)陣屏驅(qū)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)

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

動(dòng)態(tài)點(diǎn)亮所有的發(fā)光二極管時(shí)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(diǎn)陣屏采取并行驅(qū)動(dòng)方式,驅(qū)動(dòng)三極管選擇8550三極管。32行接32個(gè)8550到地.一行工作是電流為(當(dāng)32個(gè)發(fā)光二極管全點(diǎn)亮)320mA。

2.2.3 屏亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)

屏亮自動(dòng)調(diào)節(jié)是由點(diǎn)陣屏掃描頻率決定。當(dāng)掃描頻率較高時(shí),點(diǎn)陣屏處于微亮狀態(tài)。頻率較低時(shí),點(diǎn)陣屏?xí)兞痢．?dāng)頻率太低時(shí),點(diǎn)陣屏?xí)芰?但會(huì)閃爍。頻率太高時(shí),點(diǎn)陣屏的亮度會(huì)很弱,效果較穩(wěn)定。

2.2.4 超時(shí)關(guān)顯示節(jié)電設(shè)計(jì)

超時(shí)關(guān)顯示節(jié)電是利用單片機(jī)的省電模式來(lái)實(shí)現(xiàn)的,當(dāng)超時(shí)未操作時(shí),利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器設(shè)置進(jìn)入省電工作模式的時(shí)間。

2.3 系統(tǒng)單元電路設(shè)計(jì)

2.3.1 點(diǎn)陣屏列驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

點(diǎn)陣屏的列驅(qū)動(dòng)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(gè)輸入端并聯(lián)分別用P4.0～P4.3口控制。P3.4為U1片選信號(hào),P3.5為U2片選信號(hào)。

2.3.2 點(diǎn)陣屏行驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

點(diǎn)陣屏的行驅(qū)動(dòng)電路4塊74HC595芯片級(jí)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(chǔ)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(hào),P3.5控制后半屏片選信號(hào)。輸出端與8050三極管的基極連接。發(fā)射極接點(diǎn)陣屏行線。其電路原理圖如圖2.3所示。

圖2.2 點(diǎn)陣屏列驅(qū)動(dòng)原理圖

圖2.3 點(diǎn)陣屏行驅(qū)動(dòng)原理圖

2.3.3 光筆檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

光筆采用3DU33型光敏三極管檢測(cè)點(diǎn)陣屏發(fā)光的強(qiáng)弱并轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào),經(jīng)過(guò)8050三極管放大后從端口(OUT)輸出,但檢測(cè)到的電壓信號(hào)仍然很小,只有100mV左右,能很好的感應(yīng)點(diǎn)陣屏亮度的變化,為單片機(jī)對(duì)亮度的檢測(cè)提供基礎(chǔ)。光筆檢測(cè)電路原理圖如圖2.4所示。

圖2.4 光筆檢測(cè)原理圖

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

主流程圖

4 系統(tǒng)測(cè)試圖

4.1 測(cè)試設(shè)備

秒表、直尺、數(shù)字萬(wàn)用表。

4.2 測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果

點(diǎn)亮測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果：將光筆在點(diǎn)陣上任意畫(huà)點(diǎn),通過(guò)液晶屏觀測(cè)顯示亮點(diǎn)的坐標(biāo)與實(shí)際坐標(biāo)。測(cè)量結(jié)果如下表：

次數(shù)點(diǎn)數(shù) 第一次 第二次 第三次測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo) (16,16) (17,17) (18,18)實(shí)際點(diǎn)坐標(biāo) (16,16) (17,17) (18,18)

劃亮測(cè)試方案與結(jié)果測(cè)試：用光筆在點(diǎn)陣屏上任意畫(huà)線,同時(shí)用秒表記錄在2秒內(nèi)點(diǎn)亮的LED的總個(gè)數(shù),并記錄發(fā)生偏移亮點(diǎn)的個(gè)數(shù)。測(cè)量結(jié)果如下表：

次數(shù)點(diǎn)數(shù) 第一次 第二次 第三次點(diǎn)亮的總個(gè)數(shù) 20 21 22發(fā)生偏移點(diǎn)的個(gè)數(shù) 3 4 3

4.3 測(cè)試結(jié)果分析與改進(jìn)

測(cè)試結(jié)果表明,點(diǎn)陣屏的基本功能能夠?qū)崿F(xiàn),但顯示亮點(diǎn)總會(huì)發(fā)生輕微的偏移。這是因?yàn)楣夤P檢測(cè)頻率較低,響應(yīng)有點(diǎn)慢,另外點(diǎn)陣屏光筆的感應(yīng)太過(guò)靈敏,會(huì)出現(xiàn)誤斷。光筆檢測(cè)頻率低,有待于改進(jìn)。

[1]謝自美.電子線路設(shè)計(jì).實(shí)驗(yàn).測(cè)試(第二版)[M].武漢：華中科技術(shù)大學(xué)出版社,2000.

[2]沈建華.MSP430系列16位超低功耗單片機(jī)原理與實(shí)踐[M].北京航空航天大學(xué)出版社,2008.

[3]孫肖子.實(shí)用電子電路手冊(cè)(模擬分冊(cè))[M].北京：高等教育出版社,1992.

[4]黃智偉.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽訓(xùn)練教程[M].北京：電子工業(yè)出版社,2005.

[5]譚浩強(qiáng).C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)(第二版)[M].北京：清華大學(xué)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(shù)學(xué)院機(jī)電工程系副主任,講師。

[責(zé)任編輯：曾 鑫]