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基于TI单片机控制的LED点阵书写显示屏设计 摘要：本设计是以TI公司MSP430F2274单片机为主控制器，以光笔为检测工具，按键和带字库的12864液晶作为辅助设备的LED点阵书写显示屏系统。通过按键的设置可进入到系统的相应功能模式，以光笔来检测在LED点阵屏上接触的位置。从而实现点亮、划亮等功能，同时将通过划亮点的位置用带字库的12864液晶屏同步显示。 关键字：MSP430F2274单片机、LED点阵屏、光笔 1方案选择 1.1主控制器的方案选择 方案一：采用AT89S52单片机作为主控制器。AT89S52单片机具有系统结构简单，具有单片机一般功能，性能稳定，价格便宜等优点。但ROM和RAM存储器容量小，存储信息量少。且系统的频率只有12MHZ，对于点阵屏扫描显示速度有些慢,会导致严重的闪烁停滞现象，也不具有低功耗睡眠状态，功耗较大。故不选用方案一。 方案二：采用MSP430F2274单片机作为主控制器。MSP430F2274单片机信息存储量大，系统频率高达49MHZ，通过软件设计，可较好避免闪烁停滞现象，具有低功耗睡眠功能，可以节能省电。有14个中断源，以及内部集成有AD、DA转换器，资源丰富，有利于程序编写。根据设计要求，方案二更适合本系统，故选用方案二。 1.2点阵屏的显示方案选择 方案一：串行方式显示。这种方式可同时显示4个16×16点阵汉字或8个16×8点阵的汉字、字符或数字。点阵显示屏每个单元由16个8×8点阵LED显示模块，列信号选择译码器74HC154和行信号选择74HC595组成。单元显示屏可接收控制器或上一级显示单元模块传输下来的数据信息和命令信息，并可将这些数据信息和命令信息不经任何变化地再传到下一级显示模块单元中，因此显示屏可扩展至更多的显示单元，用于显示更多的内容。采用串行方式显示，占用的IO口较少，不用扩展。通过实验，采用串行方式显示效果比较稳定。故采用方案一。 方案二：并行方式显示。可以通过锁存器芯片扩展IO口，达到控制LED点阵的64个列线的目的，方案中运用16片锁存器74HC573来组成8组双缓冲寄存器，驱动LED点阵的8组列线，用4/16译码器74HC595对LED点阵的16进行扫描，在送每一行的数据到LED点阵前，先把数据分别送到第一级的8个74HC573,然后，再给第二级的8个74HC573送脉冲，数据一起输出列LED点阵列出，文字左右移动比较容易控制。并行方式比串口方式显示稳定，但制作32×32点阵采用并行方式显示，需要扩展IO口较多，电路较复杂。故不采用方案二。 1.3显示电路的方案选择 方案一：采用LED八段数码管显示。数码管的亮度高，格价便宜，但只能显示数字和字母，并且占用控制器的资源多，显示信息量少。 方案二：采用带字库的12864液晶显示。12864液晶屏，亮度高，可显示数字、字母、汉字图片，显示信息量大，采用串口通信，占用IO口少，性能较稳定。显示数据更加美观、大方、清晰，加上文字显示对数据显示进行说明，更加直观，便捷。故采用方案二。 2系统电路设计 2.1系统总方框图 图2.1 系统总框图 2.2理论分析与计算 2.2.1光笔选取与参数设计 光笔选用3DU33光敏三极管作为感应检测电路，检测电压改变量约为100mV，经8050和9013晶体管放大，再经CD40106BE施密特触发器整形，输出的电压信号幅度可达3V。而且脉宽较窄，利于单片机检测信号。 2.2.2点阵屏驱动参数设计 点阵屏单点正向工作电压1.8V，电流8～10mA。行驱动电路采用74HC595芯片控制，列驱动电路采用74HC154芯片以及8050晶体管控制，可使点阵屏正常工作。可测得点阵屏的总功率约为1.84W，总电流1024mA。 2.2.3屏亮自动调节设计 屏亮自动调节是由点阵屏扫描频率决定。当扫描频率较高时，点阵屏处于微亮状态。频率较低时，点阵屏会变亮。当频率太低时，点阵屏会很亮，但会闪烁。频率太高时，点阵屏的亮度会很弱，效果较稳定。 2.2.4超时关显示节电设计 超时关显示节电是利用单片机的省电模式来实现的。程序员们往往会利用省电模式，使单片机更省电。当超时未操作时，利用单片机内部的定时器，设置进入省电工作模式的时间。 2.3系统单元电路设计 2.3.1点阵屏列驱动电路设计 点阵屏的列驱动单元电路由2块74HC154芯片组成。点阵屏列驱动单元电路原理图如右图图2.2所示。U1控制L1～L16列线，U2控制L17～L32列线，两块74HC154芯片四个输入端并联分别用P4.0～P4.3口控制。P3.4为U1片选信号，P3.5为U2片选信号。在电路中，电阻限流起作用，三极管起电子开关作用。 2.3.3点阵屏行驱动电路设计 点阵屏的行驱动电路4块74HC595芯片级联而成，如右图2.4所