简易LED图文显示系统

黎会鹏　黄璞

摘要：采用TI公司的MSP430F149单片机为控制核心，通过对32个三基色LED的亮灭和发光强度进行控制，设计了一种简单实用的LED图文显示系统。线性LED基座由电机带动高速旋转，利用人体的视觉暂留效应，形成完整的字符和图案，能达到很好的视觉效果。

关键词：MSP430F149；LED；电动机；旋转

中图分类号：F49文献标识码：A文章编号：16723198（2014）08016202

0引言

线性LED显示屏是由若干发光二极管排列组成的显示器件，它采用低电压扫描驱动，具有耗电省、使用寿命长、成本低、亮度高、视角大、可视距离远和规格品种多等优点，被广泛地应用于许多公共场合的提示。

1系统方案设计

系统由电源电路、基准时钟电路、感光电路、无线接收电路、控制电路和显示电路几个部分组成。基准时钟电路测试旋转频率，无线接收电路接收显示数据，感光器件检测环境光线，调节LED显示亮度，控制由MSP430单片机完成，系统框图如图1所示。

图1系统框图2系统硬件电路设计

2.1主控电路部分

核心控制部分采用的是MSP430单片机，MSP430单片机是一个16位的单片机，功能强大，资源丰富数据端口及中断源较多，并且可以任意嵌套，使用时灵活方便。芯片自检完成后，执行控制程序，控制三基色LED的亮灭，使LED显示出不同的字符或图案。

2.2数据端口扩展电路

该电路使用了32个三基色LED灯，需要96个控制端口，如果直接由MSP430单片机通用端口进行控制，则单片机端口资源不够。所以，采用74HC595作为数据串行转并行的控制芯片来进行端口扩展，这样就可以节约单片机端口。74HC595具有8位移位寄存器和数据锁存器，三态输出功能，输出寄存器可以直接清零。以红灯设计端口为例，其它颜色灯端口采取类似接法，设计电路如图2所示。

图2串口转并口电路2.3LED显示电路部分

LED显示部分电路主要控制LED的亮灭，原理比较简单。LED的显示由MSP430单片机控制。单片机根据显示文字和图案对应的编码，对LED亮与灭的时间的精确控制，显示出不同的字符或图案。

2.4亮度控制电路

当电源接通时，LED两端电流的理论值约为5mA，但理论值比实际测量值要偏小。由于电路采用的是用电池供电，所以由于时间的关系，测量的值是不同的。LED的驱动是由电路所提供的电压和电流大小而确定的，根据欧姆定律，电压越大，阻值越小，LED驱动能力越强。反之，越弱。

根据设计要求，在强光环境下，眼睛会自动缩小瞳孔减少进光量以防止耀眼，以适应人眼对环境的应变力，所以此时应该增大LED的亮度。如果环境光比较暗，可以降低LED的电流防止LED光刺眼和节省电量。由于LED的阳极是连接在一起的，可以直接利用光敏电阻和三极管控制阳极输入的电流来控制LED的亮度，亮度调节电路如图3所示。

图3LED亮度调节电路这种设计的优点是电路能够对环境光亮的强弱进行实时响应，并达到了最佳的显示效果。

3系统软件设计

系统软件开发使用IAR平台，C语言编程，设计流程图如图4所示。

4系统性能测试与分析

经检查所有的硬件电路检测无误后，则进行电路板调试。首先检测LED是完好的，LED颜色与亮度变化是否符合要求。再接上电机电源，使LED旋转，LED不停地转动并显示出单片机输入的字符或图案。

本系统达到设计的要求，电路中设计了串口转并口的电路，方便扩展，节约了单片机的端口。由于三基色LED容易受到外界干扰，所以反应比较敏感。在电机驱动电路中，电机的稳定性不易控制，在旋转过程中，系统稳定性不够。由于电路中设计了光敏电阻，所以，LED的亮灭程度受外界环境的影响较大。

参考文献

[1]沈建华，杨艳琴.MSP430系列16位超低功耗单片机原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2004：351.

[2]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006：326383.

[3]谭浩强.C程序设计[M].北京：清华大学出版社，2005：118129.

摘要：采用TI公司的MSP430F149单片机为控制核心，通过对32个三基色LED的亮灭和发光强度进行控制，设计了一种简单实用的LED图文显示系统。线性LED基座由电机带动高速旋转，利用人体的视觉暂留效应，形成完整的字符和图案，能达到很好的视觉效果。

关键词：MSP430F149；LED；电动机；旋转

中图分类号：F49文献标识码：A文章编号：16723198（2014）08016202

0引言

线性LED显示屏是由若干发光二极管排列组成的显示器件，它采用低电压扫描驱动，具有耗电省、使用寿命长、成本低、亮度高、视角大、可视距离远和规格品种多等优点，被广泛地应用于许多公共场合的提示。

1系统方案设计

系统由电源电路、基准时钟电路、感光电路、无线接收电路、控制电路和显示电路几个部分组成。基准时钟电路测试旋转频率，无线接收电路接收显示数据，感光器件检测环境光线，调节LED显示亮度，控制由MSP430单片机完成，系统框图如图1所示。

图1系统框图2系统硬件电路设计

2.1主控电路部分

核心控制部分采用的是MSP430单片机，MSP430单片机是一个16位的单片机，功能强大，资源丰富数据端口及中断源较多，并且可以任意嵌套，使用时灵活方便。芯片自检完成后，执行控制程序，控制三基色LED的亮灭，使LED显示出不同的字符或图案。

2.2数据端口扩展电路

该电路使用了32个三基色LED灯，需要96个控制端口，如果直接由MSP430单片机通用端口进行控制，则单片机端口资源不够。所以，采用74HC595作为数据串行转并行的控制芯片来进行端口扩展，这样就可以节约单片机端口。74HC595具有8位移位寄存器和数据锁存器，三态输出功能，输出寄存器可以直接清零。以红灯设计端口为例，其它颜色灯端口采取类似接法，设计电路如图2所示。

图2串口转并口电路2.3LED显示电路部分

LED显示部分电路主要控制LED的亮灭，原理比较简单。LED的显示由MSP430单片机控制。单片机根据显示文字和图案对应的编码，对LED亮与灭的时间的精确控制，显示出不同的字符或图案。

2.4亮度控制电路

当电源接通时，LED两端电流的理论值约为5mA，但理论值比实际测量值要偏小。由于电路采用的是用电池供电，所以由于时间的关系，测量的值是不同的。LED的驱动是由电路所提供的电压和电流大小而确定的，根据欧姆定律，电压越大，阻值越小，LED驱动能力越强。反之，越弱。

根据设计要求，在强光环境下，眼睛会自动缩小瞳孔减少进光量以防止耀眼，以适应人眼对环境的应变力，所以此时应该增大LED的亮度。如果环境光比较暗，可以降低LED的电流防止LED光刺眼和节省电量。由于LED的阳极是连接在一起的，可以直接利用光敏电阻和三极管控制阳极输入的电流来控制LED的亮度，亮度调节电路如图3所示。

图3LED亮度调节电路这种设计的优点是电路能够对环境光亮的强弱进行实时响应，并达到了最佳的显示效果。

3系统软件设计

系统软件开发使用IAR平台，C语言编程，设计流程图如图4所示。

4系统性能测试与分析

经检查所有的硬件电路检测无误后，则进行电路板调试。首先检测LED是完好的，LED颜色与亮度变化是否符合要求。再接上电机电源，使LED旋转，LED不停地转动并显示出单片机输入的字符或图案。

本系统达到设计的要求，电路中设计了串口转并口的电路，方便扩展，节约了单片机的端口。由于三基色LED容易受到外界干扰，所以反应比较敏感。在电机驱动电路中，电机的稳定性不易控制，在旋转过程中，系统稳定性不够。由于电路中设计了光敏电阻，所以，LED的亮灭程度受外界环境的影响较大。

参考文献

[1]沈建华，杨艳琴.MSP430系列16位超低功耗单片机原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2004：351.

[2]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006：326383.

[3]谭浩强.C程序设计[M].北京：清华大学出版社，2005：118129.

摘要：采用TI公司的MSP430F149单片机为控制核心，通过对32个三基色LED的亮灭和发光强度进行控制，设计了一种简单实用的LED图文显示系统。线性LED基座由电机带动高速旋转，利用人体的视觉暂留效应，形成完整的字符和图案，能达到很好的视觉效果。

关键词：MSP430F149；LED；电动机；旋转

中图分类号：F49文献标识码：A文章编号：16723198（2014）08016202

0引言

线性LED显示屏是由若干发光二极管排列组成的显示器件，它采用低电压扫描驱动，具有耗电省、使用寿命长、成本低、亮度高、视角大、可视距离远和规格品种多等优点，被广泛地应用于许多公共场合的提示。

1系统方案设计

系统由电源电路、基准时钟电路、感光电路、无线接收电路、控制电路和显示电路几个部分组成。基准时钟电路测试旋转频率，无线接收电路接收显示数据，感光器件检测环境光线，调节LED显示亮度，控制由MSP430单片机完成，系统框图如图1所示。

图1系统框图2系统硬件电路设计

2.1主控电路部分

核心控制部分采用的是MSP430单片机，MSP430单片机是一个16位的单片机，功能强大，资源丰富数据端口及中断源较多，并且可以任意嵌套，使用时灵活方便。芯片自检完成后，执行控制程序，控制三基色LED的亮灭，使LED显示出不同的字符或图案。

2.2数据端口扩展电路

该电路使用了32个三基色LED灯，需要96个控制端口，如果直接由MSP430单片机通用端口进行控制，则单片机端口资源不够。所以，采用74HC595作为数据串行转并行的控制芯片来进行端口扩展，这样就可以节约单片机端口。74HC595具有8位移位寄存器和数据锁存器，三态输出功能，输出寄存器可以直接清零。以红灯设计端口为例，其它颜色灯端口采取类似接法，设计电路如图2所示。

图2串口转并口电路2.3LED显示电路部分

LED显示部分电路主要控制LED的亮灭，原理比较简单。LED的显示由MSP430单片机控制。单片机根据显示文字和图案对应的编码，对LED亮与灭的时间的精确控制，显示出不同的字符或图案。

2.4亮度控制电路

当电源接通时，LED两端电流的理论值约为5mA，但理论值比实际测量值要偏小。由于电路采用的是用电池供电，所以由于时间的关系，测量的值是不同的。LED的驱动是由电路所提供的电压和电流大小而确定的，根据欧姆定律，电压越大，阻值越小，LED驱动能力越强。反之，越弱。

根据设计要求，在强光环境下，眼睛会自动缩小瞳孔减少进光量以防止耀眼，以适应人眼对环境的应变力，所以此时应该增大LED的亮度。如果环境光比较暗，可以降低LED的电流防止LED光刺眼和节省电量。由于LED的阳极是连接在一起的，可以直接利用光敏电阻和三极管控制阳极输入的电流来控制LED的亮度，亮度调节电路如图3所示。

图3LED亮度调节电路这种设计的优点是电路能够对环境光亮的强弱进行实时响应，并达到了最佳的显示效果。

3系统软件设计

系统软件开发使用IAR平台，C语言编程，设计流程图如图4所示。

4系统性能测试与分析

经检查所有的硬件电路检测无误后，则进行电路板调试。首先检测LED是完好的，LED颜色与亮度变化是否符合要求。再接上电机电源，使LED旋转，LED不停地转动并显示出单片机输入的字符或图案。

本系统达到设计的要求，电路中设计了串口转并口的电路，方便扩展，节约了单片机的端口。由于三基色LED容易受到外界干扰，所以反应比较敏感。在电机驱动电路中，电机的稳定性不易控制，在旋转过程中，系统稳定性不够。由于电路中设计了光敏电阻，所以，LED的亮灭程度受外界环境的影响较大。

参考文献

[1]沈建华，杨艳琴.MSP430系列16位超低功耗单片机原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2004：351.

[2]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006：326383.

[3]谭浩强.C程序设计[M].北京：清华大学出版社，2005：118129.