基于MSP430单片机的低功耗LED点阵显示屏设计

许燕 王兴君

摘要：文章介绍了基于MSP430单片机的低功耗LED点阵汉字显示屏的设计。本设计采用MSP430F249作为主控芯片，74HC系列154和595芯片构成行列驱动电路，4个16x16LED点阵级联构成16 x64点阵显示器。该设计能够实现LED点阵显示器的汉字滚动循环显示，具有设计简单、显示清晰、超低功耗等特点。

关键词：MSP430F249：点阵显示屏：超低功耗

LED点阵显示器是由发光二极管LED按照矩阵方式排列构成的点阵，是一种具有亮度高、成本低、寿命长、易控制、应用范围广等特点的显示器。本设计采用MSP430F249单片机利用动态扫描的方式，实现对LED点阵显示屏的控制，滚动循环显示多个汉字字符。

1 硬件设计

本设计硬件电路由主控制器MSP430单片机、电源电路、时钟电路、复位电路、LED点阵显示屏、列驱动电路和行驱动电路构成[1]。系统结构框如图1所示。主控制器选用MSP430F249单片机，LED点阵显示屏行驱动电路由74HC154译码器实现行扫描输出，列驱动电路选用8个74HC595芯片级联实现列数据输出。16X64LED点阵显示屏由4个16 X16点阵构成，每4个8X8点阵构成一个16X16 LED点阵汉字显示器。

1.1微控制器主控电路

本系统微控制器主控电路是由MSP430F249单片机、电源电路、复位电路和时钟电路构成的单片机最小系统。系统主控电路如图2所示。MSP430F249单片机是16位的混合信号微处理器，其具有低功耗、高性能、易携带等特性。供电电压为1.8～3.6 V，通常多使用LM1117芯片提供3.3 V电源。在最小系统中使用MSP430F249单片机内部的DCO为系统提供时钟源，但是内部DCO误差较大。若需要在较为精确定时的场合使用时，必须使用外部晶体作为时钟源。一般向外慢速设备提供时钟源时外接32.768 kHz晶体振荡器，而向内部快速设备提供高速时钟时需外接大于1 MHz的晶体振荡器，并外接两个20～30 pF的匹配电容[2]。

1.2 LED点阵显示屏驱动电路

1.2.1行驱动电路

（1） 74HC154芯片。本系統设计采用74HC154译码器实现点阵行扫描的驱动。74HC154是一种4/16线译码器，数据输入端为4位高有效二进制数，输出端为16位低有效二进制数。使用MSP430F249的4个I/O端口控制74HC154，实现点阵显示屏的16条行选通，可减少MSP430单片机端口的占用。

（2） 74HC154与MSP430F249单片机的原理设计。由于本系统LED点阵显示屏是由16个8X8点阵构成4个16 X16点阵汉字，采用行共阴极电路设计，MSP430F249从上到下循环扫描16次，需使用一片74HC154芯片来实现行扫描的驱动。行驱动电路如图3所示。MSP430F249单片机的I/O口连接74HC154的4个输入端（AO～A3），当单片机控制Pl端口引脚输入一个0～15的二进制数时，输出端（YO～Y15）分别输出低电平，逐步选中LED点阵的1～16行。同时，74HC154芯片的使能端置低电平[3]。

1.2.2列驱动电路

（1） 74HC595芯片。本系统设计选用点阵显示系统中常用移位寄存器74HC595作为LED点阵显示屏的列驱动电路。74HC595输入端是8位串行移位寄存器，输出端是8位并行缓存器，具有锁存功能。

（2） 74HC595与MSP430F249单片机的原理设计。要完成16X64LED点阵显示器的驱动，需要8片74HC595级联实现列数据输入。列驱动电路如图3所示。74HC595采用级联方式，首尾串行连接，每两片驱动一个16 X16点阵的列，一共有8片74HC595，所有的74HC595共用SHCP和STCP时钟信号，在MSP430F249输出的SHTP驱动下，数据从DS端输入到第一片74HC595的DS端，经过8个时钟脉冲将第一个数据输出到第一片74HC595，如此经过256个时钟脉冲，可将所有的行数据保存在74HC595芯片内，再经过STCP锁存信息驱动输出到LED点阵凹。

1.2.3 LED点阵显示屏

本系统显示屏采用16X64LED点阵汉字显示，它由16片8×8点阵模块构成，其中4片8X8点阵构成一个16×16汉字点阵，如图4所示，采用动态扫描方式。

2 软件设计

低功耗LED点阵显示屏控制程序使用IAR软件，采用c语言进行编写，LED点阵显示部分采用动态扫描的方式。系统程序设计流程如图5所示。

3 结语

本文介绍了基于MSP430单片机的低功耗LED点阵汉字显示屏的设计思路和设计过程。该LED点阵显示屏电路设计简单，功耗低，能够实现汉字的循环滚动播放，汉字显示清晰，可扩展二次开发，有一定的实用价值。