吳振英，黃 璟

(蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與通信工程系，江蘇 蘇州 215104)

本設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)液晶屏的顯示亮度隨著環(huán)境光的改變而改變，并設(shè)計(jì)了鍵盤顯示電路。設(shè)計(jì)的電路能夠讓顯示屏根據(jù)環(huán)境光的強(qiáng)弱自動調(diào)整亮度，本系統(tǒng)由MSP430F149、SDW顯示屏、環(huán)境檢測電路等組成。液晶顯示系統(tǒng)在信息顯示領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，本文的開發(fā)研究對其有一定的價值。是關(guān)鍵的組成部分，因?yàn)樗蛳到y(tǒng)的其他模塊提供環(huán)境光強(qiáng)信息。光傳感器必須具備將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的信號轉(zhuǎn)換器和信號放大和/或調(diào)節(jié)裝置。

圖1 電路總體框架圖

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)選用TI公司MSP430F149作為MCU［1］，它是TI公司開發(fā)的一類具有16位總線的帶Flash的單片機(jī)，可以在超低功耗模式下工作，安全性能好，并且系統(tǒng)工作穩(wěn)定，適應(yīng)工業(yè)級的運(yùn)行環(huán)境。

點(diǎn)陣式液晶與外部的硬件接口簡單，能以點(diǎn)陣或圖形方式顯示出各種信息，因此在電子設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用［2-3］。本文提出一種利用微控制器(MCU)的I/O端口，通過軟件設(shè)計(jì)模擬與所使用的液晶顯示驅(qū)動器規(guī)范相符的串行總線的設(shè)計(jì)思想，實(shí)現(xiàn)MCU對液晶顯示驅(qū)動器的控制，從而建立起一套可以動態(tài)顯示曲線的顯示系統(tǒng)。

1.1 硬件設(shè)計(jì)

電路總體框架圖如圖1所示。在框架圖中，光傳感器

1.1.1 主控電路的設(shè)計(jì)

主控電路由單片機(jī)MSP430F149、時鐘電路、晶振電路組成的單片機(jī)最小系統(tǒng)構(gòu)成。主控電路原理圖如圖2所示。

1.1.2 SDW3224芯片介紹

SDW具有畫面快速刷新、指令快速響應(yīng)、圖片下載速度高、接口方式和外設(shè)豐富、供電電壓范圍寬、功耗低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛應(yīng)用。本設(shè)計(jì)電路采用SDW3224-035-NN20F芯片，它的主要參數(shù)如表1所示。本文設(shè)計(jì)的液晶顯示電路是通過MSP430F149來控制實(shí)現(xiàn)信息的顯示［4-5］。

圖2 主控電路原理圖

表1 主要參數(shù)

1.1.3 MSP430F149與SDW3224智能顯示終端的連接

本設(shè)計(jì)電路采用SDW3224-035-NN20F芯片通過串口驅(qū)動，從而調(diào)節(jié)顯示屏的背光亮度。通過向控制器發(fā)送串行命令，直接設(shè)置背光亮度。接口采用RS-232，電平轉(zhuǎn)換電路如圖3所示。MSP430F149的RXD、TXD信號經(jīng)過SP232轉(zhuǎn)換為RS-232后與SDW顯示的DOUT、DIN、GND相連。

圖3 電平轉(zhuǎn)換電路

1.1.4 環(huán)境光檢測電路

光敏電阻是用半導(dǎo)體材料制成的光電器件，電阻值隨照射光強(qiáng)度增加而下降的固體材料。利用光敏電阻GM1與固定電阻R2組成環(huán)境光檢測電路，通過測量R2兩端電壓的變化來檢測環(huán)境光強(qiáng)弱的變化，如圖4所示。利用光敏電阻對環(huán)境光的敏感特性，采集環(huán)境光的變化狀況，將其轉(zhuǎn)換成電信號并送入到單片機(jī)中，由單片機(jī)進(jìn)行信號處理。

圖4 環(huán)境光檢測電路

1.1.5 鍵盤電路的設(shè)計(jì)

SDW系列智能顯示終端設(shè)計(jì)有4×4的矩陣鍵盤接口，通過外接鍵盤，可以實(shí)現(xiàn)鍵控界面切換。用戶可以將每個按鍵的動作，按照指定格式組織成一個列表，保存成觸摸配置文件，并將其預(yù)先下載到顯示器中。通過觸摸配置文件，就可以實(shí)現(xiàn)鍵控界面的自動切換。圖5為鍵盤原理圖，4根行線4根列線組成4×4矩陣鍵盤，分別用MCU的8個GPIO口，鍵盤識別采用“程控掃描法”，即CPU掃描鍵盤時首先在行線上依次輸出每條行線的行碼，然后讀人列線上的狀態(tài)，此時如有鍵按下則將行，列碼合成產(chǎn)生鍵代碼。

圖5 4×4鍵盤電路圖

1.2 軟件設(shè)計(jì)

1.2.1 軟件設(shè)計(jì)主流程圖

流程圖如圖6所示。

1.2.2 串行口控制程序

背光亮度調(diào)節(jié):將環(huán)境光采樣值按100段進(jìn)行轉(zhuǎn)換到0～99的數(shù)值，按這個數(shù)值進(jìn)行設(shè)置背光亮度。

圖6 軟件設(shè)計(jì)流程圖

動態(tài)曲線顯示:

小動態(tài)曲線用指令74就可以實(shí)現(xiàn)

大動態(tài)曲線需要2條指令來組合實(shí)現(xiàn)，56連線和5A清除區(qū)域指令。其基本思路就是先把將要顯示曲線的區(qū)域用0x5A指令清除，然后把最近的2個采樣點(diǎn)用線段連接;不停地重復(fù)上面的過程，就實(shí)現(xiàn)了“動態(tài)”的曲線。小動態(tài)曲線圖如圖7所示。

圖7 小動態(tài)曲線圖

大動態(tài)曲線的實(shí)現(xiàn)，先用0x5A指令清除將顯示的區(qū)域(白色框只是為了說明問題的方便，實(shí)際看不到)。大動態(tài)曲線圖如圖8所示。

圖8 大動態(tài)曲線圖

用0x56指令連線變量的最近2個位置(白色框只是為了說明問題的方便，實(shí)際看不到):

2 應(yīng)用

實(shí)踐證明，本文所介紹的利用微控制器的I/O端口實(shí)現(xiàn)液晶顯示驅(qū)動器之間的自定義串行總線的設(shè)計(jì)方案，取得了很好的應(yīng)用效果。設(shè)計(jì)的液晶顯示系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，背光亮度能隨環(huán)境光的變化而變化，給使用者提供了良好的視覺效果。此功能在汽車穿越隧道等場合特別適用。

［1］胡大可.MSP430系列單片機(jī)接口技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例［M］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2002.

［2］李維緹，郭強(qiáng).液晶顯示器應(yīng)用技術(shù)［M］.北京:北京郵電學(xué)院出版社，1999.

［3］王海霞，武一.基于sopc的LCD顯示模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.液晶與顯示，2012:508－513.

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［5］何江峰，郭淑琴，鮑衛(wèi)兵.突發(fā)信號檢測技術(shù)與電路設(shè)計(jì)［J］.電視技術(shù)，2009，33(S1):49－51.