基于MSP430單片機的低功耗LED點陣顯示屏設(shè)計

許燕 王興君

摘要：文章介紹了基于MSP430單片機的低功耗LED點陣漢字顯示屏的設(shè)計。本設(shè)計采用MSP430F249作為主控芯片，74HC系列154和595芯片構(gòu)成行列驅(qū)動電路，4個16x16LED點陣級聯(lián)構(gòu)成16 x64點陣顯示器。該設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)LED點陣顯示器的漢字滾動循環(huán)顯示，具有設(shè)計簡單、顯示清晰、超低功耗等特點。

關(guān)鍵詞：MSP430F249：點陣顯示屏：超低功耗

LED點陣顯示器是由發(fā)光二極管LED按照矩陣方式排列構(gòu)成的點陣，是一種具有亮度高、成本低、壽命長、易控制、應(yīng)用范圍廣等特點的顯示器。本設(shè)計采用MSP430F249單片機利用動態(tài)掃描的方式，實現(xiàn)對LED點陣顯示屏的控制，滾動循環(huán)顯示多個漢字字符。

1 硬件設(shè)計

本設(shè)計硬件電路由主控制器MSP430單片機、電源電路、時鐘電路、復(fù)位電路、LED點陣顯示屏、列驅(qū)動電路和行驅(qū)動電路構(gòu)成[1]。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框如圖1所示。主控制器選用MSP430F249單片機，LED點陣顯示屏行驅(qū)動電路由74HC154譯碼器實現(xiàn)行掃描輸出，列驅(qū)動電路選用8個74HC595芯片級聯(lián)實現(xiàn)列數(shù)據(jù)輸出。16X64LED點陣顯示屏由4個16 X16點陣構(gòu)成，每4個8X8點陣構(gòu)成一個16X16 LED點陣漢字顯示器。

1.1微控制器主控電路

本系統(tǒng)微控制器主控電路是由MSP430F249單片機、電源電路、復(fù)位電路和時鐘電路構(gòu)成的單片機最小系統(tǒng)。系統(tǒng)主控電路如圖2所示。MSP430F249單片機是16位的混合信號微處理器，其具有低功耗、高性能、易攜帶等特性。供電電壓為1.8～3.6 V，通常多使用LM1117芯片提供3.3 V電源。在最小系統(tǒng)中使用MSP430F249單片機內(nèi)部的DCO為系統(tǒng)提供時鐘源，但是內(nèi)部DCO誤差較大。若需要在較為精確定時的場合使用時，必須使用外部晶體作為時鐘源。一般向外慢速設(shè)備提供時鐘源時外接32.768 kHz晶體振蕩器，而向內(nèi)部快速設(shè)備提供高速時鐘時需外接大于1 MHz的晶體振蕩器，并外接兩個20～30 pF的匹配電容[2]。

1.2 LED點陣顯示屏驅(qū)動電路

1.2.1行驅(qū)動電路

（1） 74HC154芯片。本系統(tǒng)設(shè)計采用74HC154譯碼器實現(xiàn)點陣行掃描的驅(qū)動。74HC154是一種4/16線譯碼器，數(shù)據(jù)輸入端為4位高有效二進制數(shù)，輸出端為16位低有效二進制數(shù)。使用MSP430F249的4個I/O端口控制74HC154，實現(xiàn)點陣顯示屏的16條行選通，可減少MSP430單片機端口的占用。

（2） 74HC154與MSP430F249單片機的原理設(shè)計。由于本系統(tǒng)LED點陣顯示屏是由16個8X8點陣構(gòu)成4個16 X16點陣漢字，采用行共陰極電路設(shè)計，MSP430F249從上到下循環(huán)掃描16次，需使用一片74HC154芯片來實現(xiàn)行掃描的驅(qū)動。行驅(qū)動電路如圖3所示。MSP430F249單片機的I/O口連接74HC154的4個輸入端（AO～A3），當(dāng)單片機控制Pl端口引腳輸入一個0～15的二進制數(shù)時，輸出端（YO～Y15）分別輸出低電平，逐步選中LED點陣的1～16行。同時，74HC154芯片的使能端置低電平[3]。

1.2.2列驅(qū)動電路

（1） 74HC595芯片。本系統(tǒng)設(shè)計選用點陣顯示系統(tǒng)中常用移位寄存器74HC595作為LED點陣顯示屏的列驅(qū)動電路。74HC595輸入端是8位串行移位寄存器，輸出端是8位并行緩存器，具有鎖存功能。

（2） 74HC595與MSP430F249單片機的原理設(shè)計。要完成16X64LED點陣顯示器的驅(qū)動，需要8片74HC595級聯(lián)實現(xiàn)列數(shù)據(jù)輸入。列驅(qū)動電路如圖3所示。74HC595采用級聯(lián)方式，首尾串行連接，每兩片驅(qū)動一個16 X16點陣的列，一共有8片74HC595，所有的74HC595共用SHCP和STCP時鐘信號，在MSP430F249輸出的SHTP驅(qū)動下，數(shù)據(jù)從DS端輸入到第一片74HC595的DS端，經(jīng)過8個時鐘脈沖將第一個數(shù)據(jù)輸出到第一片74HC595，如此經(jīng)過256個時鐘脈沖，可將所有的行數(shù)據(jù)保存在74HC595芯片內(nèi)，再經(jīng)過STCP鎖存信息驅(qū)動輸出到LED點陣凹。

1.2.3 LED點陣顯示屏

本系統(tǒng)顯示屏采用16X64LED點陣漢字顯示，它由16片8×8點陣模塊構(gòu)成，其中4片8X8點陣構(gòu)成一個16×16漢字點陣，如圖4所示，采用動態(tài)掃描方式。

2 軟件設(shè)計

低功耗LED點陣顯示屏控制程序使用IAR軟件，采用c語言進行編寫，LED點陣顯示部分采用動態(tài)掃描的方式。系統(tǒng)程序設(shè)計流程如圖5所示。

3 結(jié)語

本文介紹了基于MSP430單片機的低功耗LED點陣漢字顯示屏的設(shè)計思路和設(shè)計過程。該LED點陣顯示屏電路設(shè)計簡單，功耗低，能夠?qū)崿F(xiàn)漢字的循環(huán)滾動播放，漢字顯示清晰，可擴展二次開發(fā)，有一定的實用價值。