陸 艷

(安徽廣播影視職業(yè)技術(shù)學(xué)院 安徽合肥 230011)

隨著計(jì)算機(jī)、數(shù)控技術(shù)及現(xiàn)代光電子技術(shù)的飛速發(fā)展，LED顯示以其亮度高、體積小、穩(wěn)定性好、功耗小、壽命長、耐沖擊和顏色豐富等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于行業(yè)的各個領(lǐng)域。文章設(shè)計(jì)的多功能旋轉(zhuǎn)LED顯示屏幕，采用MSP430G2553單片機(jī)為控制芯片，顯示部分由16只LED燈及驅(qū)動電路組成，系統(tǒng)使用紅外遙控技術(shù)實(shí)現(xiàn)對顯示信息的判斷、接收和控制。遙控接收器的紅外光接收來自于系統(tǒng)的信息，從而進(jìn)行識別，判斷控制操作，最終實(shí)現(xiàn)對整個紅外遙控發(fā)射、接收過程，可以根據(jù)需要更新顯示內(nèi)容，變換顯示方式，使設(shè)計(jì)更加具有實(shí)用性和可操作性[1]。電機(jī)運(yùn)行由啟動裝置進(jìn)行控制，紅外接收裝置接收信號后控制電機(jī)驅(qū)動電路，控制直流電機(jī)以恒定的速度轉(zhuǎn)動，通過顯示屏的LED燈的亮與滅顯示出不同的文字與圖案[2]。

1系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

LED顯示屏采用動態(tài)掃描顯示方式，掃描顯示原理是利用人眼對相應(yīng)頻率的圖像具有視覺暫留的生理特性，當(dāng)顯示的刷新頻率大于24f/S，人眼看到的就是一幅完整連續(xù)的畫面[3]。

該系統(tǒng)采用TI公司MSP430G2553單片機(jī)，其特點(diǎn)是體積小，質(zhì)量輕，便于安裝。選擇它安裝在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)PCB板時重量和體積達(dá)到要求保持很好平衡性，同時它的外圍電路簡潔，不需要外加時鐘電路，芯片內(nèi)部自帶時鐘源，在程序設(shè)計(jì)時直接利用單片機(jī)內(nèi)部的DCO時鐘源[4]，可減少外部硬件設(shè)計(jì)，同時會減輕顯示屏旋轉(zhuǎn)面板的重量，降低電機(jī)的負(fù)擔(dān)，增強(qiáng)了顯示效果。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

2硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 LED顯示電路

電路中將16只LED燈按順序依次排開，在一條線上放置在旋轉(zhuǎn)PCB板的一側(cè)，由74HC595芯片作為驅(qū)動，74HC595是具有8位串行輸入 /8位串行或并行輸出的移位寄存器。將兩個74HC595芯片的并行輸出端口分別和16只LED燈相連，LED燈采用共陽極接法。由單片機(jī)發(fā)送串行數(shù)據(jù)代碼經(jīng)過74HC595的串行輸入口SI后轉(zhuǎn)換成8位的并行數(shù)據(jù)控制燈的亮與滅，電路原理如圖2所示。

圖2 LED線狀點(diǎn)陣模塊原理圖

2.2電機(jī)驅(qū)動模塊

電機(jī)的作用是帶動電路部分進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，若使得觀看的畫面平穩(wěn)清晰，其關(guān)鍵要使電機(jī)均勻旋轉(zhuǎn)，這樣才能保證圖像在水平方向不會被局部伸展或者壓縮，因此要使用勻速直流電機(jī)。由于人眼對動態(tài)頻次的分辨率為0.05-0.2s之間，所以旋轉(zhuǎn)的LED一周不得低于0.2s。設(shè)計(jì)時電機(jī)的轉(zhuǎn)速為5r/s左右，可以保證清晰的顯示效果。

該系統(tǒng)采用L298N作為電機(jī)驅(qū)動，其內(nèi)部有2個H橋驅(qū)動電路，可以驅(qū)動1臺兩相步進(jìn)電機(jī)或2臺直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)。采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號控制，TTL輸出電平驅(qū)動，可以直接接CPU，具有輸出電流反饋，過載保護(hù)，同時它產(chǎn)生的輸出電壓穩(wěn)定[5]，抗干擾能力強(qiáng)，L298N的輸入端用TLP521光耦反饋進(jìn)行輸入、輸出信號的隔離，電機(jī)驅(qū)動模塊電路原理圖如圖3所示。

圖3 L298N電機(jī)驅(qū)動電路

2.3紅外收發(fā)遙控模塊

紅外收發(fā)通信起到紐帶的作用，當(dāng)系統(tǒng)開機(jī)后完成開機(jī)自檢功能，主控芯片控制紅外發(fā)射管發(fā)送38KHz的啟動信號，當(dāng)電機(jī)驅(qū)動控制板的紅外接收管接收到紅外信號后，由單片機(jī)內(nèi)定時計(jì)數(shù)器得到該紅外光的頻率，將其送往CPU，將信號進(jìn)行解碼，識別出控制信號，再由控制信號通過所要的控制電路實(shí)施相應(yīng)的控制操作，完成整個遙控功能。

系統(tǒng)采用一體化紅外接收頭HS0038，HS0038是一款紅外接收探頭，接收紅外信號頻率為38kHz，周期約26μs。其內(nèi)部包括紅外檢測二極管、放大、限幅、帶通濾波器、積分和比較器等。如圖4所示，HS0038共有3個端，分別為電源端(2)、接地端(1)和輸出端(3)?？芍苯优c單片機(jī)相連。經(jīng)單片機(jī)解碼并執(zhí)行控制相關(guān)對象。SE303是紅外發(fā)射二極管，由三極管控制是否發(fā)射紅外線，為了和紅外接收頻率匹配，發(fā)射的同樣是頻率為38KHZ的脈沖信號。

圖4 紅外收發(fā)電路原理

3軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1總體程序流程設(shè)計(jì)

單片機(jī)打開外部中斷，查詢是否有紅外信號發(fā)射過來，若沒有接收到信號，單片機(jī)按照原來的與編入內(nèi)容掃描，送給顯示屏顯示。當(dāng)單片機(jī)接收到數(shù)據(jù)時，辨認(rèn)出顯示方式后，送給顯示屏顯示更新的內(nèi)容[6]，總體程序如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)總體程序流程

3.2 LED顯示控制程序設(shè)計(jì)

LED顯示控制程序流程如圖6所示。

圖6 LED顯示控制程序流程圖

3.3電機(jī)控制程序設(shè)計(jì)

電機(jī)控制模塊流程如圖7所示。

圖7 電機(jī)控制模塊流程圖

4結(jié)論

基于MSP430G2553單片機(jī)控制的遙控旋轉(zhuǎn)LED顯示屏設(shè)計(jì)，通過紅外遙控控制直流電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)、運(yùn)行漢字圖形程序等操作，利用數(shù)字、字母、漢字、圖形等信息的動靜態(tài)交互顯示，從而實(shí)現(xiàn)畫面的切換，各種圖形的組成、顯示和變換等功能，系統(tǒng)界面友好，操作簡單，功能完善，非常適合應(yīng)用于廣告、宣傳活動、展廳、舞臺演出等一類的場合。