基于MSP430的二维LED图文显示装置设计

南京信息工程大学电子与信息工程学院　苏　洋

基于MSP430的二维LED图文显示装置设计

南京信息工程大学电子与信息工程学院苏洋

本显示装置以MSP430F169单片机为主控制核心，并由红外检测模块、主控模块、二维LED显示模块、无线供电模块、电机模块以及蓝牙模块共6个子模块组成。通过直流电机的高速平稳转动，由无线供电模块对立体和平面板上的LED进行供电，在单片机的控制下实现相应的图像显示和立体滚动文字等效果。此外还可以通过无线蓝牙模块来选择或切换各种显示功能。

MSP430单片机；无线供电；蓝牙传输；红外检测

好比LCD12864液晶显示屏，本装置可以播放相应的动画效果图来实现动态显示功能。本系统还可以准确地完成一分钟计时，在60秒到61秒之内平面LED显示的模拟秒钟指针可以走完钟盘一圈，并不晃动。整个装置功能新颖丰富且运行可靠稳定，而且成本低、效率高。

一、系统方案设计和硬件平台搭建

利用人眼视觉暂留特点以及在电机高速转动的带动下，LED在旋转运动过程中经过不同位置时，MSP430单片机在程序的控制下点亮相应位置的LED，实现线阵LED在水平旋转平面和垂直旋转平面上分别构成不同的静态或动态图案。图一是本系统的硬件平台，可以看出本系统主要由直流电机、LED控制电路、水平面板和垂直面板四大部分组成，除此之外还含有很多子模块。直流电机的作用就是带动水平面板和垂直面板进行旋转，这个部分的关键就在于电机的转速要均匀，这样才能保证图像在水平方向或垂直方向均不会被局部伸展或者压缩重叠。

相比STC51单片机，TI公司生产的MSP430单片机具有明显的优势。就I/O端口数目而言，要比51单片机多；在CPU的处理速度和片内资源方面，430单片机也拥有巨大优势，最重要的是它可以实现超低功耗且绝大部分时间CPU是处在睡眠模式，等待中断信号来唤醒CPU执行相应指令，所以选择430单片机作为本系统LED控制电路模块的中央处理器。水平面板上的LED和垂直面板上的LED通过细导线分别连接到单片机的P2，P4，P5，P6端口上，并且共阳极。通过相应端口输出低电平来点亮LED，输出高电平来熄灭LED。

在搭建硬件平台方面，LED可以选择直插式的也可以采用贴片式。并且垂直面板和水平面板上LED的个数不少于16个，这样可以满足16*16的点阵汉字的显示需求，但也不能焊接太多，因为要考虑到文字和字符的显示比例等实际的视觉效果，本装置采用了水平和垂直各16个LED的方案。由于控制电路板和LED水平垂直面盘都是处在高速旋转状态下，所以无法做到通过导线或者杜邦线从旋转体下部给单片机和LED供电，那样会将导线缠绕起来。综合考虑，本系统采用线圈无线供电的方式，在电机驱动模块给电机供电的同时，交流电压经过电机的初、次级线圈进行电压转换，转换后的电压再经过交流转直流的芯片模块，给主板上的MSP430单片机和贴片LED供电。在点亮LED时首先选择好标志杆，这是作为电机转过一圈的标志，用红外对管来检测。因为每次给LED控制端口赋值都要在起点位置，否则LED旋转显示出来的字会出现重叠。每经过一次标志杆红外接收管产生一次下降沿，单片机进入相应的下降沿触发中断子程序将标志电机转过一圈的BIT_timeout变量置位，以此来判断电机是否已经转过一圈。

图一

二、模块程序算法和硬件的综合调试

焊接好的主控板上面有MSP430f169最小系统电路和程序下载口，32个贴片电阻和LED，以及若干电阻、电容、三极管和排针。在本系统的设计过程中，搭建硬件平台是至关重要的一个环节，没有硬件的搭建，后面的程序便没法调试。一个好的硬件平台可以很平稳的实现后期程序算法的执行，也有利于长时间的使用和不断调试。焊接好主控板后，下载相应的模块程序到单片机中，在电机的高速旋转下观看显示效果。调试发现每个单独功能模块的程序都能很好的实现预期效果，但是在用蓝牙实现各个功能模块程序之间的任意切换时，并不能达到预期的效果。经过不断的程序下载和硬件调试，最终发现是因为焊接在主控板上的蓝牙模块达不到额定的工作电压（3.3V-5V）。于是在主板上安装了两节3V的锂电池，这两节锂电池单独为蓝牙模块供电。单独供电的蓝牙可以顺利接受到主机发过来的数据，通过按下stm32单片机的触摸屏按键，顺利实现了主控板上430单片机中不同子模块程序之间的任意切换。

图二是在IAR软件中本系统的主函数部分，程序的设计采用了模块化编程的思想。因为子模块程序比较多且由于篇幅的限制，笔者在此就不附上具体模块的算法程序了。

三、结语

本系统设计了一个基于MSP430F169单片机，通过电机的平稳转动，由无线供电模块对立体和平面LED进行供电，实现相应的模拟时钟指针和立体滚动文字效果等效果。而且可通过无线蓝牙模块来选择或切换各种显示功能。还可以准确地完成一分钟计时，在60秒到61秒之内，平面LED显示的模拟秒钟可以走完钟盘一圈，并不晃动。

［1］郭业才，黄友锐.模拟电子技术［M］.清华大学出版社.

［2］于殿泓，王新年.单片机原理与程序设计实验教程［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2007，8.

［3］李朝青.单片机原理及接口技术［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2005.

［4］陈杰，黄鸿.传感器与检测技术［M］.北京：高等教育出版社，2010.

苏洋（1995-），男，江苏淮安人，大学本科，现就读于南京信息工程大学电子与信息工程学院。