基于MSP430單片機(jī)的低功耗LED點(diǎn)陣顯示屏設(shè)計(jì)

許燕 王興君

摘要：文章介紹了基于MSP430單片機(jī)的低功耗LED點(diǎn)陣漢字顯示屏的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)采用MSP430F249作為主控芯片，74HC系列154和595芯片構(gòu)成行列驅(qū)動(dòng)電路，4個(gè)16x16LED點(diǎn)陣級(jí)聯(lián)構(gòu)成16 x64點(diǎn)陣顯示器。該設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)LED點(diǎn)陣顯示器的漢字滾動(dòng)循環(huán)顯示，具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、顯示清晰、超低功耗等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：MSP430F249：點(diǎn)陣顯示屏：超低功耗

LED點(diǎn)陣顯示器是由發(fā)光二極管LED按照矩陣方式排列構(gòu)成的點(diǎn)陣，是一種具有亮度高、成本低、壽命長、易控制、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)的顯示器。本設(shè)計(jì)采用MSP430F249單片機(jī)利用動(dòng)態(tài)掃描的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED點(diǎn)陣顯示屏的控制，滾動(dòng)循環(huán)顯示多個(gè)漢字字符。

1 硬件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)硬件電路由主控制器MSP430單片機(jī)、電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、LED點(diǎn)陣顯示屏、列驅(qū)動(dòng)電路和行驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成[1]。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框如圖1所示。主控制器選用MSP430F249單片機(jī)，LED點(diǎn)陣顯示屏行驅(qū)動(dòng)電路由74HC154譯碼器實(shí)現(xiàn)行掃描輸出，列驅(qū)動(dòng)電路選用8個(gè)74HC595芯片級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)列數(shù)據(jù)輸出。16X64LED點(diǎn)陣顯示屏由4個(gè)16 X16點(diǎn)陣構(gòu)成，每4個(gè)8X8點(diǎn)陣構(gòu)成一個(gè)16X16 LED點(diǎn)陣漢字顯示器。

1.1微控制器主控電路

本系統(tǒng)微控制器主控電路是由MSP430F249單片機(jī)、電源電路、復(fù)位電路和時(shí)鐘電路構(gòu)成的單片機(jī)最小系統(tǒng)。系統(tǒng)主控電路如圖2所示。MSP430F249單片機(jī)是16位的混合信號(hào)微處理器，其具有低功耗、高性能、易攜帶等特性。供電電壓為1.8～3.6 V，通常多使用LM1117芯片提供3.3 V電源。在最小系統(tǒng)中使用MSP430F249單片機(jī)內(nèi)部的DCO為系統(tǒng)提供時(shí)鐘源，但是內(nèi)部DCO誤差較大。若需要在較為精確定時(shí)的場(chǎng)合使用時(shí)，必須使用外部晶體作為時(shí)鐘源。一般向外慢速設(shè)備提供時(shí)鐘源時(shí)外接32.768 kHz晶體振蕩器，而向內(nèi)部快速設(shè)備提供高速時(shí)鐘時(shí)需外接大于1 MHz的晶體振蕩器，并外接兩個(gè)20～30 pF的匹配電容[2]。

1.2 LED點(diǎn)陣顯示屏驅(qū)動(dòng)電路

1.2.1行驅(qū)動(dòng)電路

（1） 74HC154芯片。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用74HC154譯碼器實(shí)現(xiàn)點(diǎn)陣行掃描的驅(qū)動(dòng)。74HC154是一種4/16線譯碼器，數(shù)據(jù)輸入端為4位高有效二進(jìn)制數(shù)，輸出端為16位低有效二進(jìn)制數(shù)。使用MSP430F249的4個(gè)I/O端口控制74HC154，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)陣顯示屏的16條行選通，可減少M(fèi)SP430單片機(jī)端口的占用。

（2） 74HC154與MSP430F249單片機(jī)的原理設(shè)計(jì)。由于本系統(tǒng)LED點(diǎn)陣顯示屏是由16個(gè)8X8點(diǎn)陣構(gòu)成4個(gè)16 X16點(diǎn)陣漢字，采用行共陰極電路設(shè)計(jì)，MSP430F249從上到下循環(huán)掃描16次，需使用一片74HC154芯片來實(shí)現(xiàn)行掃描的驅(qū)動(dòng)。行驅(qū)動(dòng)電路如圖3所示。MSP430F249單片機(jī)的I/O口連接74HC154的4個(gè)輸入端（AO～A3），當(dāng)單片機(jī)控制Pl端口引腳輸入一個(gè)0～15的二進(jìn)制數(shù)時(shí)，輸出端（YO～Y15）分別輸出低電平，逐步選中LED點(diǎn)陣的1～16行。同時(shí)，74HC154芯片的使能端置低電平[3]。

1.2.2列驅(qū)動(dòng)電路

（1） 74HC595芯片。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)中常用移位寄存器74HC595作為LED點(diǎn)陣顯示屏的列驅(qū)動(dòng)電路。74HC595輸入端是8位串行移位寄存器，輸出端是8位并行緩存器，具有鎖存功能。

（2） 74HC595與MSP430F249單片機(jī)的原理設(shè)計(jì)。要完成16X64LED點(diǎn)陣顯示器的驅(qū)動(dòng)，需要8片74HC595級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)列數(shù)據(jù)輸入。列驅(qū)動(dòng)電路如圖3所示。74HC595采用級(jí)聯(lián)方式，首尾串行連接，每?jī)善?qū)動(dòng)一個(gè)16 X16點(diǎn)陣的列，一共有8片74HC595，所有的74HC595共用SHCP和STCP時(shí)鐘信號(hào)，在MSP430F249輸出的SHTP驅(qū)動(dòng)下，數(shù)據(jù)從DS端輸入到第一片74HC595的DS端，經(jīng)過8個(gè)時(shí)鐘脈沖將第一個(gè)數(shù)據(jù)輸出到第一片74HC595，如此經(jīng)過256個(gè)時(shí)鐘脈沖，可將所有的行數(shù)據(jù)保存在74HC595芯片內(nèi)，再經(jīng)過STCP鎖存信息驅(qū)動(dòng)輸出到LED點(diǎn)陣凹。

1.2.3 LED點(diǎn)陣顯示屏

本系統(tǒng)顯示屏采用16X64LED點(diǎn)陣漢字顯示，它由16片8×8點(diǎn)陣模塊構(gòu)成，其中4片8X8點(diǎn)陣構(gòu)成一個(gè)16×16漢字點(diǎn)陣，如圖4所示，采用動(dòng)態(tài)掃描方式。

2 軟件設(shè)計(jì)

低功耗LED點(diǎn)陣顯示屏控制程序使用IAR軟件，采用c語言進(jìn)行編寫，LED點(diǎn)陣顯示部分采用動(dòng)態(tài)掃描的方式。系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)流程如圖5所示。

3 結(jié)語

本文介紹了基于MSP430單片機(jī)的低功耗LED點(diǎn)陣漢字顯示屏的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)過程。該LED點(diǎn)陣顯示屏電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，功耗低，能夠?qū)崿F(xiàn)漢字的循環(huán)滾動(dòng)播放，漢字顯示清晰，可擴(kuò)展二次開發(fā)，有一定的實(shí)用價(jià)值。