基于MSP430单片机的LED旋转显示屏设计与实现*

陆 艳

(安徽广播影视职业技术学院 安徽合肥 230011)

随着计算机、数控技术及现代光电子技术的飞速发展，LED显示以其亮度高、体积小、稳定性好、功耗小、寿命长、耐冲击和颜色丰富等特点广泛应用于行业的各个领域。文章设计的多功能旋转LED显示屏幕，采用MSP430G2553单片机为控制芯片，显示部分由16只LED灯及驱动电路组成，系统使用红外遥控技术实现对显示信息的判断、接收和控制。遥控接收器的红外光接收来自于系统的信息，从而进行识别，判断控制操作，最终实现对整个红外遥控发射、接收过程，可以根据需要更新显示内容，变换显示方式，使设计更加具有实用性和可操作性[1]。电机运行由启动装置进行控制，红外接收装置接收信号后控制电机驱动电路，控制直流电机以恒定的速度转动，通过显示屏的LED灯的亮与灭显示出不同的文字与图案[2]。

1系统的总体设计

LED显示屏采用动态扫描显示方式，扫描显示原理是利用人眼对相应频率的图像具有视觉暂留的生理特性，当显示的刷新频率大于24f/S，人眼看到的就是一幅完整连续的画面[3]。

该系统采用TI公司MSP430G2553单片机，其特点是体积小，质量轻，便于安装。选择它安装在设计系统的旋转PCB板时重量和体积达到要求保持很好平衡性，同时它的外围电路简洁，不需要外加时钟电路，芯片内部自带时钟源，在程序设计时直接利用单片机内部的DCO时钟源[4]，可减少外部硬件设计，同时会减轻显示屏旋转面板的重量，降低电机的负担，增强了显示效果。系统总体结构如图1所示。

图1 系统总体结构图

2硬件电路设计

2.1 LED显示电路

电路中将16只LED灯按顺序依次排开，在一条线上放置在旋转PCB板的一侧，由74HC595芯片作为驱动，74HC595是具有8位串行输入 /8位串行或并行输出的移位寄存器。将两个74HC595芯片的并行输出端口分别和16只LED灯相连，LED灯采用共阳极接法。由单片机发送串行数据代码经过74HC595的串行输入口SI后转换成8位的并行数据控制灯的亮与灭，电路原理如图2所示。

图2 LED线状点阵模块原理图

2.2电机驱动模块

电机的作用是带动电路部分进行旋转，若使得观看的画面平稳清晰，其关键要使电机均匀旋转，这样才能保证图像在水平方向不会被局部伸展或者压缩，因此要使用匀速直流电机。由于人眼对动态频次的分辨率为0.05-0.2s之间，所以旋转的LED一周不得低于0.2s。设计时电机的转速为5r/s左右，可以保证清晰的显示效果。

该系统采用L298N作为电机驱动，其内部有2个H桥驱动电路，可以驱动1台两相步进电机或2台直流电机正反转。采用标准逻辑电平信号控制，TTL输出电平驱动，可以直接接CPU，具有输出电流反馈，过载保护，同时它产生的输出电压稳定[5]，抗干扰能力强，L298N的输入端用TLP521光耦反馈进行输入、输出信号的隔离，电机驱动模块电路原理图如图3所示。

图3 L298N电机驱动电路

2.3红外收发遥控模块

红外收发通信起到纽带的作用，当系统开机后完成开机自检功能，主控芯片控制红外发射管发送38KHz的启动信号，当电机驱动控制板的红外接收管接收到红外信号后，由单片机内定时计数器得到该红外光的频率，将其送往CPU，将信号进行解码，识别出控制信号，再由控制信号通过所要的控制电路实施相应的控制操作，完成整个遥控功能。

系统采用一体化红外接收头HS0038，HS0038是一款红外接收探头，接收红外信号频率为38kHz，周期约26μs。其内部包括红外检测二极管、放大、限幅、带通滤波器、积分和比较器等。如图4所示，HS0038共有3个端，分别为电源端(2)、接地端(1)和输出端(3)。可直接与单片机相连。经单片机解码并执行控制相关对象。SE303是红外发射二极管，由三极管控制是否发射红外线，为了和红外接收频率匹配，发射的同样是频率为38KHZ的脉冲信号。

图4 红外收发电路原理

3软件系统设计

3.1总体程序流程设计

单片机打开外部中断，查询是否有红外信号发射过来，若没有接收到信号，单片机按照原来的与编入内容扫描，送给显示屏显示。当单片机接收到数据时，辨认出显示方式后，送给显示屏显示更新的内容[6]，总体程序如图5所示。

图5 系统总体程序流程

3.2 LED显示控制程序设计

LED显示控制程序流程如图6所示。

图6 LED显示控制程序流程图

3.3电机控制程序设计

电机控制模块流程如图7所示。

图7 电机控制模块流程图

4结论

基于MSP430G2553单片机控制的遥控旋转LED显示屏设计，通过红外遥控控制直流电机的运转、运行汉字图形程序等操作，利用数字、字母、汉字、图形等信息的动静态交互显示，从而实现画面的切换，各种图形的组成、显示和变换等功能，系统界面友好，操作简单，功能完善，非常适合应用于广告、宣传活动、展厅、舞台演出等一类的场合。